专利名称：一种基于机械视觉的注塑机模具保护系统和方法
技术领域：
本发明涉及注塑机模具保护技术领域，特别是涉及一种基于机械视觉的注塑机模具保护系统和方法。
背景技术：
当今世界多数塑料制品是注塑成型的，而注塑产品的生产工具，则为注塑机和模具。注塑机的型号只决定了可生产产品的大小，真正影响产品外观和形状的，则是注塑模具。一套完整的注塑设备中，虽然模具所占体积很小，但是价格却是非常昂贵的。如今市场上的大多数注塑机在塑料产品的生产时，未对模具进行安全检测和保护。在全自动注塑过程中，通常是以注射完成、模具打开后，产品掉落后为一个完整的注塑过程的结束动作，进行下一次注射动作。但是在该过程中，模具打开后，如果产品并没有从模具掉落，此时注塑机认为模具已掉落且进行下一次合模动作，则模具非常有可能被外力压坏，产生破损，变形，缺边甚至抽杆断裂等情况，一旦出现上述情况，整个模具可能就报废了，即使可以修复也需要非常长的时间，导致生产停滞，从而对生产企业造成高额的损失。 因此模具保护的方法正越来越多的受到生产企业的关注。现有的技术中对生产完成的产品进行落料检测，使用电眼判断是否有产品在完成后自动掉落，从而认为模具内壁是否干净，决定是否进行下一次产品的生产循环。但是由于产品掉落时并非规则物体，其掉落过程有可能无法触发电眼的检测信号，使得注塑机认为产品并无掉落，从而误报警停止全自动注塑过程，减缓的产品生产效率。又或者有一部分产品掉落但另一部分产品并未掉落，但是电眼检测到有产品掉落误认为模具已干净可进行下一次合模动作，从而导致模具的损坏。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于机械视觉的注塑机模具保护系统和方法，用以保护模具。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种基于机械视觉的注塑机模具保护系统，包括采用嵌入式芯片的主控板、相机、近红外光源和磁性固定座，所述主控板通过I/O信号接口与注塑机相连，通过相机接口与所述相机相连；所述相机和近红外光源安装在磁性固定座上；所述磁性固定座设置在所述注塑机周围，使得相机能够在近红外光源下采集到注塑机开模后的模具内的图像；所述主控板用于接收注塑机的指令，向注塑机发送指令，并对相机采集的图像进行分析和判断落料情况。所述相机上带有只接收红外光的滤镜。所述I/O信号接口为光电隔离I/O信号口。所述磁性固定座为有磁力带转向头的圆柱形夹子的支架。所述主控板上的嵌入式芯片为TI公司产的DSP6437芯片。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是还提供一种基于机械视觉的注塑机模具保护方法，包括以下步骤(1)当落料动作结束后，注塑机给模具保护系统一个I/O信号告知落料已结束，要求模具保护系统对是否安全落料进行检测；(2)模具保护系统收到落料检测I /O信号后，则对当前模具进行拍摄，并与存储在保护系统中的空模具图像进行比对，检测是否已正常落料，如已落料，则通过I/O信号通知注塑机继续下一个注塑循环，如果检测到未安全落料，则通过I/O信号，则通知注塑机报
警，停止动作。在所述步骤(1)前还包括以下步骤(A)在注塑机开模结束后脱模开始前，注塑机给所述模具保护系统一个I/O信号表明进行产品质量检验，且全自动动作暂停；(B)模具保护系统在接收到I/O信号后，开始对产品进行拍摄，并进行产品质量情况计算，完成后将计算结果通过I/O信号传递给注塑机告知注塑机的此次注塑产品的质量为良品还是差品；(C)注塑机接收到由模具保护系统发过来的I/O信号后，对I/O信号进行判断，如果产品为良品，则由落料筛选器或者机械手将产品放置于良品库，如果为差品，则放置于差品库。有益效果由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果本发明直接由相机采集模具图像来判断落料情况，智能分析出模具中是否还残有产品没有掉落，相对于现有的落料检测电眼更智能，更可靠，使模具更安全。在一模多件的情况下，模具保护效果更为明显，不会产生现有技术中无法判断某多产品模具中单个产品未掉落的情况。对于生产完成的产品，由相机可以进行产品质量分析，如果出现缺边、飞边、残次、不完整等情况，系统将通过I/O接口告知注塑机此次生产产品为次品，注塑机可以使用机械手或者落料筛选等动作将残次品分离出正常产品，大大简化了产品检测步骤，提高了生产效率。
图1是本发明的原理框图；图2是现有技术中注塑机的基本动作流程图；图3是加入模具保护系统后的注塑机动作流程图。
具体实施例方式下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。本发明的实施方式涉及一种基于机械视觉的注塑机模具保护系统，如图1所示， 包括一个主控板、可选的鼠标、触摸屏、显示屏、近红外光源、滤镜、相机和磁性固定座。所述主控板上设有嵌入式芯片，并设置有一个触摸屏接口、显示屏接口、相机接口、I/O信号接口和鼠标接口，其主要用以处理和分析图像并判断产品质量和落料情况。嵌入式芯片使用TI 公司产的达芬奇DSP6437芯片，采用高达200MHz的芯片主频和高效的专用视频处理通道， 具有高速图像处理能力，并配置了高达256M的内存芯片，使得程序可以在及高程序量和速度要求下进行稳定运行。其中，可选鼠标为PS2接口的鼠标，通过鼠标接口与主控板相连。 触摸屏为电阻式触摸屏，通过触摸屏接口与主控板相连，其触摸区域大小与显示屏相同，使得模具保护系统可进行触摸式操作。显示屏为真色彩IXD屏，其分辨率为800*600，可显示24位真色彩，通过显示屏接口与主控板相连，使模具保护系统可全色彩显示所拍摄的图像和动作。近红外光源的亮度可调，滤镜只接收红外光，可滤掉大部分的可见光，与近红外光源配合，可大幅度减少在模具保护过程中，由外界光亮变化而产生的干扰，提高保护稳定性。滤镜设置在相机上，相机为可调节焦距的相机，通过相机接口与主控板连接。相机和近红外光源都安装在磁性固定座上，磁性固定座固定在注塑机周围，磁性固定座为有磁力带转向头的圆柱形夹子的支架，使相机和光源可固定于注塑机不同位置，从而使相机能够在近红外光源下采集到注塑机开模后的模具内的图像。磁性固定座的磁力可手动开关，可吸附于平面或曲面等多种不同的铁质机械结构之上。I/O信号接口为光电隔离I/O信号接口，保护系统通过该I/O信号接口与注塑机相连，从而与注塑机实现数据交换，避免工业现场干扰。该保护系统可以判断塑料在模具中的成品质量和落料情况，保护模具，避免在未落料情况下 进行下一个动作而损坏模具。不难发现，该模具保护系统采用了数字化图像处理技术，以产品质量分析和落料检测为手段，其只需将一个相机和一个红外光源由磁性固定座固定，并设置在注塑机模具周围的空闲位置，由于相机和光源都很小，因此安装后完全不影响整个注塑机的运作和产品的生产。每次产品生产完成后，模具保护系统将检测产品的完整性和落料后模具的安全情况，然后告知注塑机是否可进行下一次产品的生产动作，并可根据产品质量对产品进行优良次品自动分类。如图2所示，现有技术中注塑机基本动作流程包括开模、座台进、储料、注射、保压、座台退、开模、顶针、落料，然后准备下一次产品的注塑。在该过程中，多数注塑机是没有模具保护的步骤的，部分注塑机采用了在落料阶段放置电眼，判断是否正常落料，用I/O信号接口通知注塑机是否允许下一模动作的进行，但是从塑料产品的生产效率上讲，该过程中有几个弊端。在产品注塑成型，开模后，有些工厂采用工人肉眼判断生产产品是否合格，然后在落料时进行等待，对产品进行优差分类。首先由于人的疲劳、重复等多种因素，这种产品质量的筛选过程效率非常低，错误率很高。很多厂家干脆省去了产品质量分类这一步，在最后产品汇总后由人工挑选出残次品。其次在落料时，由于落料不规则，电眼不稳定，甚至是由于模具的瑕疵，导致部分产品没有顺利掉下，严重危害了模具的安全性，在模具上还留有产品的情况下进行再次生产很可能导致模具的损坏，从而造成严重的损失。图3所示的是加入模具保护系统后的注塑机动作流程中，增加了产品优劣分类、 落料后模具整体检测等步骤。由于模具保护器采用高速DSP芯片，其图像处理时间只需几个毫秒，可以认为是瞬间完成。因此增加的几个步骤根本不影响生产时间。而在生产过程中，开模信号以I/O信号形式传递给模具保护系统，然后模具保护系统在步骤8对产品的质量进行分析，并以I/O信号告知注塑机，于是在产品落料时，塑机将对产品直接进行分类， 优劣品可自动分离，大大提高了产品后期分类的效率。在步骤11，产品落料后，注塑机用I/ O信号告知模具保护系统需检测模具中产品是否已完全掉落。模具保护系统收到I/O信号后，对模具进行拍摄，分析比对完全落料时的情况，给出检测结果，以I/O信号形式告知注塑机。如果当前落料未完全落料，则注塑机停止，产生报警，通知工人或生产负责人进行维护和调整。如正常落料，则注塑机准备下一模生产动作，进行下一个循环。 使用模具保护系统，需在安装时进行模具学习动作，在模具注塑产品正常生产后， 拍摄一张图，然后在正常落料后拍摄一张图，自动保存后，自学习完成。此种学习每个模具只需学习一次，由专业人员完成，数据保存在主控板中，以后更换模具后可方便调用，无需再学习。一种基于机械视觉的注塑机模具保护方法，包括如下步骤对完整的注塑产品进行拍摄和学习，将图片资料存储与模具保护系统之中；在注塑机开模结束后脱模开始前，注塑机给模具保护系统一个I/O信号表明可以进行产品质量检验，且全自动动作暂停；模具保护系统在接收到I/O信号后，开始对产品进行拍摄，并进行产品质量情况计算，完成后将计算结果通过I/O信号传递给注塑机告知注塑机的此次注塑产品的质量为良品还是差品， 良品或差品由不同I/O信号传递给注塑机；注塑机接收到由模具保护系统发过来的I/O信号后，对I/O信号进行判断，如果产品为良品，则由落料筛选器或者机械手将产品放置于良品库，如果为差品则放置于差品库；当落料动作结束后，注塑机再次给模具保护系统一个 I/O信号告知落料已结束，要求模具保护系统对是否安全落料进行检测；模具保护系统收到落料检测IO信号后，则对当前模具进行拍摄，并与空模具的图像进行比对，检测是否已正常落料，如已落料，则通过I/O信号通知注塑机继续下一个注塑循环，如果检测到未安全落料则通过I/O信号通知注塑机报警，停止动作。增加了模具保护系统后，简化了生产产品质量管理，提高了模具在生产过程中的安全系数，可以帮企业，尤其是使用高档模具的企业省下非常大管理和维护费用，防止模具破损，延长使用寿命，提高生产安全和效率。模具保护系统与注塑机之间的信号采用IO通信，方便简洁，易于移植。该保护方法能有效提高注塑机自动化流程的流畅度，减少报警，加快生产，保护模具。
权利要求
1.一种基于机械视觉的注塑机模具保护系统，包括采用嵌入式芯片的主控板、相机、 近红外光源和磁性固定座，其特征在于，所述主控板通过I/O信号接口与注塑机相连，通过相机接口与所述相机相连；所述相机和近红外光源安装在磁性固定座上；所述磁性固定座设置在所述注塑机周围，使得相机能够在近红外光源下采集到注塑机开模后的模具内的图像；所述主控板用于接收注塑机的指令，向注塑机发送指令，并对相机采集的图像进行分析和判断落料情况。
2.根据权利要求1所述的基于机械视觉的注塑机模具保护系统，其特征在于，所述相机上带有只接收红外光的滤镜。
3.根据权利要求1所述的基于机械视觉的注塑机模具保护系统，其特征在于，所述I/O 信号接口为光电隔离I/O信号口。
4.根据权利要求1所述的基于机械视觉的注塑机模具保护系统，其特征在于，所述磁性固定座为有磁力带转向头的圆柱形夹子的支架。
5.根据权利要求1所述的基于机械视觉的注塑机模具保护系统，其特征在于，所述主控板上的嵌入式芯片为TI公司产的DSP6437芯片。
6.一种使用如权利要求1所述基于机械视觉的注塑机模具保护系统的方法，其特征在于，包括以下步骤(1)当落料动作结束后，注塑机给模具保护系统一个I/O信号告知落料已结束，要求模具保护系统对是否安全落料进行检测；(2)模具保护系统收到落料检测I/O信号后，则对当前模具进行拍摄，并与存储在保护系统中的空模具图像进行比对，检测是否已正常落料，如已落料，则通过I/O信号通知注塑机继续下一个注塑循环，如果检测到未安全落料，则通过I/O信号，则通知注塑机报警，停止动作。
7.根据权利要求6所述的基于机械视觉的注塑机模具保护方法，其特征在于，在所述步骤(1)前还包括以下步骤(A)在注塑机开模结束后脱模开始前，注塑机给所述模具保护系统一个I/O信号表明进行产品质量检验，且全自动动作暂停；(B)模具保护系统在接收到I/O信号后，开始对产品进行拍摄，并进行产品质量情况计算，完成后将计算结果通过I/O信号传递给注塑机告知注塑机的此次注塑产品的质量为良品还是差品；(C)注塑机接收到由模具保护系统发过来的I/O信号后，对I/O信号进行判断，如果产品为良品，则由落料筛选器或者机械手将产品放置于良品库，如果为差品，则放置于差品库。
全文摘要
本发明涉及一种基于机械视觉的注塑机模具保护系统，包括采用嵌入式芯片的主控板、相机、近红外光源和磁性固定座，所述主控板通过I/O信号接口与注塑机相连，通过相机接口与相机相连；相机和近红外光源安装在磁性固定座上；磁性固定座设置在注塑机周围，使得相机能够在近红外光源下采集到注塑机开模后的模具内的图像。本发明还涉及一种基于机械视觉的注塑机模具保护方法，利用相机判断产品是否合格，落料后再次对模具进行拍摄，判断是否落料成功，并给出检测结果信号。本发明直接由相机采集模具图像来判断落料情况，智能分析出模具中是否还残有产品没有掉落，十分可靠，模具更安全。
文档编号B29C45/84GK102363354SQ20111034124
公开日2012年2月29日 申请日期2011年11月2日 优先权日2011年11月2日
发明者崔家林, 张奇之, 王一刚, 王庭, 范胜利, 谢子方 申请人:宁波安信数控技术有限公司