模切片分检系统的硬件设计

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模切技术是指利用钢刀、五金模具、钢线（或钢板雕刻成的模版），通过压印版施加一定的压力，将印品或纸板轧切成一定形状。在模切加工时，常常会造成模切片的缺失，必须进行分检，本文提出了以机器视觉为基础的分检系统。

1分检总体设计与系统工作流程

所谓分检就是要将对象物体依据一定的要求区分开，并分别检出。因此，分检的工作要有判断与检出两个部分。判断即目标物体的识别，本文用机器视觉的手段来实现。基于机器视觉的模切片分检系统由的硬件平台为了实现机器视觉，达到视觉检测以及模切片分检的目的，需要构建计算机控制系统。整个系统需要完成这样一些工作：图像的采集（模拟眼睛的功能），图像的解释，图像的理解和目标的识别，结果的输出与执行。基本工作流程：传送目标物体、目标触发传感器检测、触发信号给定计算机、摄像机采集图像、图像分析处理、判断结果交给PLC、执行动作。根据工作流程，采用机器视觉进行分检工作时，需要有背景，往往在工业现场中，背景就是传送带。传送带传送目标时，采用光电传感器进行监测，一旦目标物体到达指定位置。传感器将到位信号传送给计算机，那么计算机就要驱动摄像机采集目标图像，然后计算机就要对图像进行处理分析，并得出结论，结论再交给执行机构进行相应的动作执行。根据机器视觉的功能与特点，一般的机器视觉的硬件系统可以按照图1所示，搭建起完整的从图像的采集到图像的分析和处理再到信息的传递与执行的视觉处理系统。

2硬件的选用与设计

机器视觉技术是模拟人眼进行测量和计算的，要保证整个系统具有良好的性能，必须确保系统有一双好眼睛（获得高质量的图像）。高质量图像是指能够真实记录目标对象的颜色、纹理、结构等状态的图像，它的好坏直接影响识别与检测的结果。因此，获取高质量图像是机器视觉系统进行工作的第一步。影响图像质量的因素主要有三个方面，即相机、光源与目标物体本身。

（1）采用的光源。光源在系统中的作用是为采集图像提供稳定的照明。光源协助视觉接受能感应的图像。光源主要有自然光源和特定光源。本文采用LED光源。

（2）系统采用的图像采集装置。摄像机是整个视觉系统的信息输入设备，模拟了人眼睛的功能，主要的功能就是采集图像并将图像送到处理中心。一般摄像机分为数字摄像机和模拟摄像机两大类。模拟摄像头采集的图像信号是以模拟信号的方式输出的，要将模拟信号，通过同轴电缆送入视频采集卡或者图像采集卡，通过图像采集卡将视频信号转换成数字图像，然后计算机才能进行运算。数字摄像头可以直接捕捉影像，然后通过串、并口或者USB接口传到计算机里。本文采用了爱国者DLCW-L130万高清晰彩色工业相机，这款工业相机是由华旗数码技术实验室最新开发的，高速USB2.0接口和大面阵CMOS图像传感器组成的高分辨率彩色数字摄像机。该产品全面兼容MICROSOFTWINDOWS所有应用环境。该相机为即插即用型设备，用数据线将相机和计算机直接进行连接。那么驱动程序会将图像数据装载在计算机内存中，只要解读内存数据就可以得到图像数据了。相机的驱动程序提供了非常丰富的函数供用户调用。

（3）系统采用的图像处理平台。摄像机采集到的数据，需要传给上位机进行处理。上位机实时获得检测数据后，经过各种的数据运算得到运算结果，然后上位机将处理的结果显示出来，或者通过直接数字控制的方式进行控制或者通过通信的方式通知下位机执行相应的动作。一般视觉系统的上位机系统可分为基于PC机系统和基于PLC系统。本文采用基于PC机的系统。摄像机传送的为数字信号，通过USB接口将信号交给软件系统进行分析和处理，实验采用的是笔记本电脑，CPU为酷睿双核，主频为2.0Ghz，基本上能够满足需要。

（4）系统的执行机构。计算机对图像数据进行分析，得到相应的结果，需要交给执行装置进行执行。一般执行过程比较简单的可以直接用开关量进行控制，如电磁阀等等。如果处理的对象体积等参数较大或者处理流程较为复杂，那么上位机只要处理判断流程，判断结果可以交给下位机平台进行处理，下位机目前的主流为可编程控制器系统。本文主要采用的执行机构为自动生产流水线，其中包括了传送带、气缸、电磁阀、可编程控制器、机械手、变频器等。PLC收到执行信号后，将控制传送带动作，并驱动气阀执行规定动作。下位机采用的是三菱FX1S-20MT。通过编程，下位机系统可以采集开关信号，并执行开关动作。本文中上位机和下位机采用的通信方式为编程口通信，这种方式代价较小，也比较容易实现。

3结语

一般检测过程机器视觉的实现过程要经过视觉系统的收集图像，图像的处理和分析等过程，实现这一过程的方案很多，也各有优劣。本文采用的这一方案，成本较低，同时能达到较好的效果，适合于一般工厂企业的一般项目。