基于嵌入式机器视觉的注塑生产残留物检测系统的研究

摘要

随着信息技术和自动控制技术的快速发展,将两者技术结合起来应用到传统手工业和制造加工业中,已成为一个重要的研究课题。在传统的注塑行业中,由原来的纯手工压膜和脱模逐步地发展成使用机械手压膜和脱模,但由于在塑料制品脱模的过程中,会出现脱模不够彻底的现象。例如,有注塑件残留,异物进入等,故需要人工干预,导致机械手的作用得不到充分的发挥,因此寻找一种有效的检测方法将成为了本文研究的重点。
　　 本文研究目的是利用嵌入式机器视觉技术快速的检测出注塑生产中的残留物,用自动检测技术来代替人工的看护,实现对塑料制品脱模过程的监控,提高了注塑的自动化程度,降低了设备的损耗。本系统采用了基于TQ2440嵌入式硬件平台,并结合嵌入式图像处理的算法实现一个高度自动化的智能检测系统。主要研究工作如下:
　　 1、根据检测系统的需求,选取TQ2440作为系统的硬件平台,分析并比较了几种嵌入式操作系统的优缺点,选取了嵌入式Linux系统作为平台的操作系统。并据此提出了系统的总体设计方案。
　　 2、研究了对采集的图像进行预处理的方法,选取适合本系统的图像预处理技术,分析了图像在平滑处理过程的不足,提出了改进方法,使得预处理后的图像更有利用后续工作的顺利开展。分析了影响本系统的环境因素,如,光照、模具的形状等,经过多次重复性试验,选取了较为准确的图像阈值。
　　 3、重点分析并研究了检测系统的图像处理的相关算法,并结合本系统的实际情况,采用了图像的差影算法作为基本算法,并对现有的差影算法作了一些改进,从而提高了系统的检测效率,使检测结果更为准确。
　　 4、分析了系统的硬件平台并辅以相应的外围设备以及图像采集设备OV9650模块,研究了Bootloader程序的移植、嵌入式Linux系统的移植以及文件系统的构建,编写了本系统的摄像头模块的驱动程序。
　　 5、设计开发出本检测系统的应用软件,通过交叉编译工具编译并下载到硬件平台,结合机械部分进行了设备联合调试工作。最后在现有的注塑机上进行试验,并对本系统采集到的数据进行了分析。
　　 本文的创新点在于将嵌入式机器视觉技术应用在注塑行业的注塑制品残留物检测中,并利用图像预处理技术和改进型的差影算法动态地检测注塑制品残留物,考虑到注塑现场的环境因素,部分的使用光补偿的方法。这种方法能够更高效的、快速的提高检测率。另外,本检测系统利用了现有注塑机的特点,不需任何大的改动,可以直接安装到现有的设备上进行检测工作,通过实验的测试和分析,并联合实验采集到的图像数据的分析表明,本系统的性能基本达到了设计初期的预定目标,对整个注塑行业的发展具有一定的推动作用。