一种基于图像识别技术的挤出吹塑制品壁厚在线控制系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种基于图像识别技术的挤出吹塑制品壁厚在线控制系统，包括型坯壁厚在线检测模块、工控处理模块、模口间隙控制模块，所述型坯壁厚在线检测模块与工控处理模块相连接，所述工控处理模块与模口间隙控制模块相连接。本实用新型专利技术稳定、操作简单、实现容易、成本较低，具有实时测量反馈调节控制，提高产品性能和降低材料消耗，保证产品性能的优点，可方便地应用于对现有的吹塑设备进行技术改造，显著提高吹塑产品的性能和合格率。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及塑料挤出吹塑制品壁厚控制技术，特别涉及一种基于 图像识别技术的挤出吹塑制品壁厚在线控制系统。
技术介绍
塑料吹塑制品壁厚过大会3致制品超重和不必要的材料浪费，并降低 生产效率；壁厚过小则会导致制品力学性能不能满足设计的要求。目前， 工业生产中采用在挤出吹塑机上安装型坯壁厚程序控制器的方法来实现 对吹塑制品壁厚的控制。型坯壁厚程序控制器通过电液伺服系统使机头芯 棒或口模上下移动以改变机头模口间隙大小，从而获得所需的型坯壁厚分 布，使吹塑制品壁厚分布满足要求。然而，在实际的吹塑过程中不可避免 地存在着各种内部参数变化和外部干扰，如电源电压、熔体温度、液压系 统等的变化引起机头间隙的波动，导致制品实际壁厚与目标壁厚存在较大 的偏差，结果造成产品废品率较高、质量不稳定的现象。因此，需要对吹 塑制品壁厚进行在线控制，使得吹塑制品壁厚满足要求。挤出吹塑过程一般包括三个阶段，即型坯成型、型坯吹胀以及制品的 冷却固化。型坯成型作为整个过程的第一个阶段，有着十分重要的意义。 这一阶段中型坯的尺寸直接决定最终制品的尺寸和性能。因此，在挤出吹 塑过程中，如果成型的型坯壁厚分布与成型制品所要求的型坯壁厚分布一 致，则能够保证所得制品的壁厚分布满足要求。因此，对于挤出吹塑制品 壁厚分布壁厚在线控制来说，可以通过控制型坯壁厚分布来间接控制制品 的壁厚分布。可利用图像识别技术在线获取型坯壁厚分布，具体是采用摄像机拍 摄型坯的外部轮廓，同时用划线器以一定时间间隔在型坯上做标记，通过 图像分析可以确定型坯的直径分布，再借助一些简单假设，计算出型坯的 壁厚分布。这种方法理论简单，实验装置简易。但目前该技术仅用于测量 型坯壁厚分布及直径分布，并未见实时利用图像识别获取的型坯壁厚分布 信息进行反馈控制(即对机头模口间隙进行控制)的技术公开。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有吹塑制品壁厚控制技术的缺点，提供 一种能对制品壁厚进行在线控制，保证产品质量，使生产稳定、产品合格 率高的基于图像识别技术的挤出吹塑制品壁厚在线控制系统。本技术的目的通过下述技术方案实现 一种基于图像识别技术的 挤出吹塑制品壁厚在线控制系统，包括型坯壁厚在线检测模块、工控处理 模块、模口间隙控制模块，所述型坯壁厚在线检测模块与工控处理模块相 连接，所述工控处理模块与模口间隙控制模块相连接。所述型坯壁厚在线检测模块包括转速测量装置、划线器、摄像机、图像采集卡、光电传感器，所述摄像机与图像采集卡相连接，所述图像釆 集卡、转速测量装置、划线器、光电传感器与工控处理模块相连接，所述 工控处理模块装有图像分析软件。所述摄像机安装在挤出机头的下方，其镜头与型坯中间点在同一水平面上，并与机头中心线垂直，与中心线的距离为40 50 cm，所述摄像机 与图像采集卡相连接。所述划线器安装在挤出机头的下方2 3 cm的位置，划线器可以沿着 水平方向调节位置，划线器与水平方向调节组件相连，所述划线器还通过 RS232串口与工控机相连接，通过工控机可以控制墨迹的频率。所述转速测量装置通过RS232串口与工控机相连接，用于检测型坯挤 出过程螺杆的转速，从而可以获得准确的挤出流量。所述转速测量装置可 选用上海擎科仪表电子有限公司生产的型号为MFT的多功能转速频率测量仪。所述光电传感器安装在机头下方，其光路与机头中心线相交并与之垂 直，其具体的安装高度由所需型坯长度决定;所述光电传感器还通过RS232串口与工控机相连接，用于检测型坯长度，当型坯到达一定长度是，光电 传感器将发出信号给工控处理模块，进行后续的吹塑加工并进行型坯成型 的图像采集。所述工控处理模块包括工控机、可编程控制器、输出端口、多串口扩 展卡，所述可编程控制器通过输出端口与工控机相连接，所述工控机还通 过输出端口与其它外接设备(如显示器)相连接；所述工控机装有图像 分析软件。所述模口间隙控制模块包括型坯壁厚控制板、伺服阀和液压系统，所述型坯壁厚控制板与伺服阀相连接，所述伺服阀与液压系统相连接。一种利用上述系统实现的挤出吹塑制品壁厚在线控制方法，包括下述 步骤(1) 根据具体吹塑制品的壁厚分布要求，通过反复调试获得所需的 机头模口间隙曲线，使最终壁厚符合目标壁厚要求，然后启动型坯壁厚在线检测模块，通过图像识别技术在线获取型坯的壁厚分布数据，该型坯壁 厚分布数据将作为吹塑的目标型坯壁厚分布。(2) 将步骤(1)中所得的机头模口间隙曲线作为初始值输入到工控 处理模块，并由工控处理模块调节模口间隙控制模块，对机头模口间隙进 行控制，进行吹塑操作。(3) 在吹塑过程中，型坯壁厚在线检测模块自动获得挤出型坯的壁 厚数据，然后将所获的型坯壁厚信息反馈到工控处理模块进行存储。(4) 分析检测的型坯壁厚分布曲线与步骤(1)中所得的目标型坯壁厚分布曲线的差异程度，并启动模糊迭代学习控制算法获得修正后的机头 模口间隙曲线，把修正后的机头模口间隙曲线输入到工控处理模块和模口 间隙控制模块，调节机头模口间隙进行下一次的吹塑操作，直到挤出型坯 壁厚满足要求。所述步骤(1)具体可为对一有特定壁厚要求的吹塑制品，根据其 壁厚分布数据，通过反复调试使最终壁厚符合目标壁厚要求，获得符合目 标壁厚要求的吹塑制品后，为了得到此时的型坯壁厚分布数据，壁厚控制 系统启动型坯壁厚在线检测模块，转速测量装置开始测量螺杆转速，并将转速通过RS232串口传输到工控机，当挤出型坯到达光电传感器所在位置 时，启动摄像机摄像系统，并通过图像采集卡将图像实时传输给工控机， 分析软件将对采集回来的图像进行识别，得到型坯的外径，内径，及型坯 的壁厚分布等数据。所述步骤(3)具体可为挤出开始时，转速测量装置就开始测量螺 杆转速，并将转速通过RS232串口传输到工控机，工控处理模块将记录不 同时间的螺杆转速，同时启动划线器，根据一定时间间隔进行划线，当挤 出型坯到达光电传感器所在位置时，启动摄像机摄像系统，并通过图像采 集卡将图像实时传输给工控机，利用图像处理的方法可以得到型坯的外 径，再根据质量守恒定律就可以算出型坯的内径和壁厚分布。所述步骤(4)中，所谓模糊迭代学习控制算法是在迭代学习控制的 基础上，增加一个模糊控制环节。建立模糊控制规则的主要方法如下如 果壁厚误差是正的，并且有增大的趋势，那么壁厚变化为负大；如果壁厚 误差是正，并且有减小的趋势，那么壁厚变化为负小；如果壁厚误差为负， 并且有增大的趋势，那么壁厚变化为正大；如果壁厚误差是负，并且有减 小的趋势，那么壁厚变化为正小。本技术的作用原理是在实际的吹塑生产过程中，不可避免地存 在着各种内部参数变化和外部干扰，如电源电压、熔体温度、液压系统等 的变化引起机头间隙的波动，使得型坯壁厚分布与目标值存在较大的偏 差，从而导致制品壁厚与目标壁厚不一致。此时必须在实际生产过程中相 应调节机头间隙以弥补因为干扰而出现的吹塑制品壁厚的变化。对制品壁 厚进行在线控制，需要在线获取反映吹塑制品壁厚的过程参数，由于制品 的壁厚分布主要由吹胀前型坯的壁厚分布决定，因此，可以通过控制型坯 壁厚分布来间接控制所对应的制品壁厚分布。可利用图像识别技术在线获 取型坯壁厚分布，具体是用划线器以一定时间间隔进行划线，同时采用摄像机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于图像识别技术的挤出吹塑制品壁厚在线控制系统，其特征在于：包括型坯壁厚在线检测模块、工控处理模块、模口间隙控制模块，所述型坯壁厚在线检测模块与工控处理模块相连接，所述工控处理模块与模口间隙控制模块相连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄汉雄，黄耿群，李炯城，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：实用新型
国别省市：81[中国|广州]