基于图像传感器的纠偏位置检测系统设计与实现

摘要

随着科学技术水平的不断发展与应用，工业流水线自动化程度加强。目前，在现代包装、印刷行业中，软包装(如塑料印刷、分切机、涂布机、印染等)生产线基本实现自动化。然而带材在收卷、放卷、传送过程中会出现横向跑偏。为此需要一套纠偏控制系统对带材传送过程中水平方向的位置进行在线检测并及时纠正。本论文所研究的是纠偏控制系统中处于前端位置的纠偏位置检测系统，将图像传感器技术引入到纠偏位置检测系统中，提取纠偏带材图像信息，实现对带材边缘、表面印刷线或不同色区的分界的识别和位置检测。针对带材边缘与背景色、表面印刷线与背景色或不同色区分界对比度小，不易识别的这种情况，本论文提出了解决方案。采用TFT液晶屏显示，不仅能显示纠偏带材图像，观察带材的实际偏离情况，而且还便于系统可视化操作。
　　 本论文对纠偏位置检测系统及其测试办法进行了设计与实现。纠偏位置检测系统以STM32为主控制器，实现对纠偏图像的采集，纠偏图像最大对比度获得，纠偏图像的识别以及外部设置和信号调理这四个方面的功能。纠偏图像的采集由CMOS图像传感器模块，双向收发器，TFT液晶显示模块这几个部分来实现的。CMOS图像传感器模块的8位并行口输出纠偏图像的数据流，通过双向收发器在TFT液晶屏上显示，STM32处理器从屏上读取几行纠偏图像的数据，从而实现纠偏图像的采集。纠偏图像最大对比度的获得包括光源模块的设计，纠偏图像对比度算法和最适光源查找算法的设计与研究。光源模块主要是基于R、G、B三基色混光原理，产生不同的光照使带材上背景色与目标色的对比度改变，查找出使对比度最大的光照，便于后续的识别。纠偏图像的识别给出了识别的原理和软件设计方法。外部设置和信号调理部分是由TFT液晶显示模块，按键控制与状态显示电路，外部调理电路组成。它主要是实现对纠偏图像的采集，纠偏图像最大对比度获得，纠偏图像识别的外部设置，并将识别的结果转化为纠偏控制器所能处理的标准工业信号，外部设置和信号调理部分另外一个重要的功能是采用TFT液晶显示屏，实现系统的可视化操作，方便了操作者与系统的交流。
　　 最后对纠偏位置检测系统功能进行测试，实现了对带材线或边的位置检测。