基于外形輪廓匹配的模具在線監(jiān)視保護系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明揭示了一種基于外形輪廓匹配的模具在線監(jiān)視保護系統(tǒng)及方法，所述在線監(jiān)視保護方法包括如下步驟：近紅外混合可見光光源在機械治具上產(chǎn)生近紅外混合可見光；圖像獲取裝置獲取機械治具的圖像，并發(fā)送至圖像處理裝置；圖像處理裝置接收圖像獲取裝置的圖像信息，采用外形輪廓匹配的圖像處理算法，通過采集機械治具的近紅外融合可見光圖像，與標(biāo)準(zhǔn)圖像的外形輪廓進行匹配；并根據(jù)匹配結(jié)果生成控制命令；治具控制系統(tǒng)接收圖像處理裝置的控制命令，以此控制機械治具的動作。本發(fā)明可快速準(zhǔn)確的獲取動定模好壞與否信息，彌補現(xiàn)有模具在線監(jiān)視保護技術(shù)的不足。
【專利說明】基于外形輪廓匹配的模具在線監(jiān)視保護系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電子信息【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種模具監(jiān)視系統(tǒng)，尤其涉及一種基于外形輪廓匹配的模具在線監(jiān)視保護系統(tǒng)；同時，本發(fā)明還涉及一種基于外形輪廓匹配的模具在線監(jiān)視保護方法。
【背景技術(shù)】
[0002]射出成型機作為加工行業(yè)最重要的成型設(shè)備，其動定模好壞直接關(guān)系到產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)劣。此外由于動定模在加工生產(chǎn)成本中占較大比重，其使用壽命直接影響產(chǎn)品成本。因此，提高動定模安全水平，并對其進行監(jiān)視保護，延長其使用周期，是產(chǎn)品加工業(yè)降低成本、提高效率的重要砝碼。而在實際生產(chǎn)中，由于模具更換頻繁，成型機運行時，每個生產(chǎn)周期內(nèi)價值高昂的模具都可能因為產(chǎn)品殘留或滑塊錯位等而有損壞的危險，本發(fā)明涉及一種外形輪廓匹配的成型機在線監(jiān)視系統(tǒng)和方法均可以有效應(yīng)對各種潛在問題，從而避免停機修模，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，保障交貨工期。
[0003]目前現(xiàn)有的技術(shù)中對模具進行在線監(jiān)視保護，大多使用光電對射傳感器判斷是否有產(chǎn)品在完成后自動掉落，從而認為動定模內(nèi)壁是否干凈，使用低壓觸控決定是否進行下一次產(chǎn)品的生產(chǎn)循環(huán)。由于靜電原因，產(chǎn)品頂出時并非不可能完全脫落，脫落過程有可能無法觸發(fā)光電對射的檢測信號，使得成型機認為產(chǎn)品并無脫落，從而誤報警停止全自動成型過程，減緩的產(chǎn)品生產(chǎn)效率。又或者有一部分產(chǎn)品脫落但另一部分產(chǎn)品并未脫落，但是光電對射檢測到有產(chǎn)品脫落誤認為動定模已干凈可進行下一次合模動作，出現(xiàn)動定模壓?，F(xiàn)象出現(xiàn)，導(dǎo)致動定模損壞。
[0004]有鑒于此，如今迫切需要設(shè)計一種新的模具監(jiān)視方式，以便克服現(xiàn)有監(jiān)視方式的上述缺陷。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種基于外形輪廓匹配的模具在線監(jiān)視保護系統(tǒng)，可快速準(zhǔn)確的獲取動定模好壞與否信息，彌補現(xiàn)有模具在線監(jiān)視保護技術(shù)的不足。
[0006]此外，本發(fā)明還提供一種基于外形輪廓匹配的模具在線監(jiān)視保護方法，可快速準(zhǔn)確的獲取動定模好壞與否信息，彌補現(xiàn)有模具在線監(jiān)視保護技術(shù)的不足。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0008]一種基于外形輪廓匹配的模具在線監(jiān)視保護系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:圖像處理一體機、工業(yè)相機、近紅外混合可見光1^0陣列模組、機械治具、單片機控制系統(tǒng)；
[0009]其中，所述機械治具包括射出成型裝置、兩個位于定模的磁力座，兩磁力座的機架固定在定模板；兩磁力座能270。移動，方便全方位進行監(jiān)視；射出成型裝置包括定模、動模；
[0010]所述單片機控制系統(tǒng)連接治具控制系統(tǒng)、機械治具，用來接收圖像處理一體機的控制命令，以此控制機械治具的動作；
[0011]所述工業(yè)相機用來獲取圖像，工業(yè)相機與圖像處理一體機連接，將獲取的圖像發(fā)送至圖像處理一體機；
[0012]所述近紅外混合可見光120陣列模組用來產(chǎn)生近紅外混合可見光，并照射至機械治具上；1即陣列模組位于射出成型裝置的定模板上方，或設(shè)置于射出成型裝置的動定模板兩測；
[0013]所述圖像處理一體機采用外形輪廓匹配的圖像處理算法，采集同時包含射出件和標(biāo)準(zhǔn)動定模的實時圖像，采用外形輪廓提取技術(shù)對所述圖像進行處理，從實時與標(biāo)準(zhǔn)圖像中提取的輪廓參數(shù)進行匹配對比，當(dāng)兩幅圖像的輪廓數(shù)據(jù)集交叉對應(yīng)值大于匹配閾值時，利用匹配結(jié)果糾正實時圖像的空間漂移和變形，糾正后得圖像與標(biāo)準(zhǔn)圖像比較后即確定是否存在生產(chǎn)問題；
[0014]當(dāng)落料動作結(jié)束后，射出成型裝置給在線監(jiān)視保護系統(tǒng)一個串口信號告知落料已結(jié)束，要求在線監(jiān)視保護系統(tǒng)進行標(biāo)準(zhǔn)定模圖像抓拍；工業(yè)相機進行圖像抓拍；
[0015]所述圖像處理一體機包括預(yù)處理模塊，用于對抓拍到的圖像進行預(yù)處理，預(yù)處理包括噪聲濾除、對比度增強等，然后進行輪廓處理，提取輪廓參數(shù)，并存入相應(yīng)數(shù)據(jù)文件；
[0016]所述圖像處理一體機包括學(xué)習(xí)模塊，用以在監(jiān)視前自動進行多幅標(biāo)準(zhǔn)模板圖像的抓取，對標(biāo)準(zhǔn)圖像之間的變化量進行學(xué)習(xí)統(tǒng)計，所有圖像學(xué)習(xí)完成后，在這些圖像的基礎(chǔ)上，同時累積成一幅平均值圖像，該圖像作為基準(zhǔn)模板圖像；學(xué)習(xí)后，所有從學(xué)習(xí)到的標(biāo)準(zhǔn)圖像模板中提取的輪廓，按照時間順序，排成隊列，存儲在內(nèi)存中；所有圖像學(xué)習(xí)完成后，在這些圖像的基礎(chǔ)上，同時累積成一幅平均值圖像，該圖像作為基準(zhǔn)模板圖像，在此基準(zhǔn)模板圖像上也提取輪廓并存儲；即學(xué)習(xí)了 ~次后，可獲得奸1個標(biāo)準(zhǔn)輪廓參數(shù)集；
[0017]所述圖像處理一體機包括判斷模塊，用以判斷動定模是否有問題，包括以下步驟:
[0018]學(xué)習(xí)完成后，進入監(jiān)視保護狀態(tài)；此時，內(nèi)存中的輪廓隊列有奸1個，其中基準(zhǔn)模板的輪廓排在最前面；
[0019]當(dāng)落料動作結(jié)束后，抓拍當(dāng)前動定模的實時圖像，首先檢查實時圖像特定參考區(qū)域的灰度值，如果變化較小，在允許范圍內(nèi)，則當(dāng)作正常圖像；否則，可直接當(dāng)作異常輸出報馨.1=1 ，
[0020]利用輪廓提取方法提取當(dāng)前圖像中的目標(biāo)輪廓，首先與由一系列學(xué)習(xí)統(tǒng)計過的基準(zhǔn)圖像的輪廓參數(shù)進行比較，如果正常，則可進行合模動作；如果異常則報警，而現(xiàn)行的采用比對算法之監(jiān)視系統(tǒng)，只是與一幅標(biāo)準(zhǔn)圖像進行差分比對，若出現(xiàn)異常則與內(nèi)存中輪廓隊列中的每一個標(biāo)準(zhǔn)輪廓進行比較，檢測速度慢，影響生產(chǎn)作業(yè)的效率；
[0021]根據(jù)輪廓參數(shù)，計算當(dāng)前圖像和最相似標(biāo)準(zhǔn)圖像的空間變形矩陣，糾正實時圖像的空間變形，然后比較糾正后的圖像與最相似圖像的灰度變化較大的部分；
[0022]分割出灰度變化大于30灰階值部分的區(qū)域，剔除瑕疵面積小于10像素，長、高小于3像素的干擾，枚舉剩下的所有不良區(qū)域，即為可能存在異常的位置，輸出報警。
[0023]一種基于外形輪廓匹配的模具在線監(jiān)視保護系統(tǒng)，所述在線監(jiān)視保護系統(tǒng)包括:圖像處理裝置、圖像獲取裝置、近紅外混合可見光光源、機械治具、治具控制系統(tǒng)；
[0024]所述近紅外混合可見光光源用于在機械治具上產(chǎn)生近紅外混合可見光；
[0025]所述圖像獲取裝置用以獲取機械治具的圖像，并發(fā)送至所述圖像處理裝置；
[0026]所述治具控制系統(tǒng)連接機械治具、圖像處理裝置，用來接收圖像處理裝置的控制命令，以此控制機械治具的動作；
[0027]所述圖像處理裝置接收圖像獲取裝置的圖像信息，采用外形輪廓匹配的圖像處理算法，通過采集機械治具的近紅外融合可見光圖像，與標(biāo)準(zhǔn)圖像的外形輪廓進行匹配；并根據(jù)匹配結(jié)果生成控制命令。
[0028]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述機械治具包括射出成型裝置及萬向磁力座，射出成型裝置包括定模、動模；
[0029]所述圖像處理裝置接收圖像獲取裝置的圖像信息，采用外形輪廓匹配的圖像處理算法，通過采集射出成型裝置射出成型后的動模、定模近紅外融合可見光圖像，與標(biāo)準(zhǔn)圖像的外形輪廓進行匹配；并根據(jù)匹配結(jié)果生成控制命令。
[0030]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述機械治具包括射出成型裝置、兩個位于定模的磁力座，兩磁力座的機架固定在定模板；兩磁力座能270。移動，方便全方位進行監(jiān)視；
[0031]所述單片機控制系統(tǒng)連接治具控制系統(tǒng)、機械治具，用來接收圖像處理一體機的控制命令，以此控制機械治具的動作；
[0032]所述工業(yè)相機用來獲取圖像，工業(yè)相機與圖像處理一體機連接，將獲取的圖像發(fā)送至圖像處理一體機；
[0033]所述近紅外混合可見光[￡0陣列模組用來產(chǎn)生近紅外混合可見光山￡0陣列模組位于射出成型裝置的定模板上方，或設(shè)置于射出成型裝置的動定模板兩測。
[0034]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述圖像處理一體機采用外形輪廓匹配的圖像處理算法，采集同時包含射出件和標(biāo)準(zhǔn)動定模的實時圖像，并將所述實時圖像發(fā)送給圖像處理監(jiān)視裝置；圖像處理監(jiān)視裝置采用外形輪廓提取技術(shù)對所述圖像進行處理，從實時與標(biāo)準(zhǔn)圖像中提取的輪廓參數(shù)進行匹配對比，當(dāng)兩幅圖像的輪廓數(shù)據(jù)集交叉對應(yīng)值大于匹配閾值時，利用匹配結(jié)果糾正實時圖像的空間漂移和變形，糾正后得圖像與標(biāo)準(zhǔn)圖像比較后即確定是否存在生廣冋題。
[0035]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，當(dāng)落料動作結(jié)束后，射出成型裝置給在線監(jiān)視保護系統(tǒng)一個串口信號告知落料已結(jié)束，要求在線監(jiān)視保護系統(tǒng)進行標(biāo)準(zhǔn)定模圖像抓拍；工業(yè)相機進行圖像抓拍；
[0036]所述圖像處理一體機包括預(yù)處理模塊，用于對抓拍到的圖像進行預(yù)處理，預(yù)處理包括噪聲濾除、對比度增強等，然后進行輪廓處理，提取輪廓參數(shù)，并存入相應(yīng)數(shù)據(jù)文件；
[0037]所述圖像處理一體機包括學(xué)習(xí)模塊，用以在監(jiān)視前自動進行多幅標(biāo)準(zhǔn)模板圖像的抓取，對標(biāo)準(zhǔn)圖像之間的變化量進行學(xué)習(xí)統(tǒng)計，所有圖像學(xué)習(xí)完成后，在這些圖像的基礎(chǔ)上，同時累積成一幅平均值圖像，該圖像作為基準(zhǔn)模板圖像；學(xué)習(xí)后，所有從學(xué)習(xí)到的標(biāo)準(zhǔn)圖像模板中提取的輪廓，按照時間順序，排成隊列，存儲在內(nèi)存中；所有圖像學(xué)習(xí)完成后，在這些圖像的基礎(chǔ)上，同時累積成一幅平均值圖像，該圖像作為基準(zhǔn)模板圖像，在此基準(zhǔn)模板圖像上也提取輪廓并存儲；即學(xué)習(xí)了 ~次后，可獲得奸1個標(biāo)準(zhǔn)輪廓參數(shù)集；
[0038]所述圖像處理一體機包括判斷模塊，用以判斷動定模是否有問題，包括以下步驟:
[0039]學(xué)習(xí)完成后，進入監(jiān)視保護狀態(tài)；此時，內(nèi)存中的輪廓隊列有奸1個，其中基準(zhǔn)模板的輪廓排在最前面；
[0040]當(dāng)落料動作結(jié)束后，抓拍當(dāng)前動定模的實時圖像，首先檢查實時圖像特定參考區(qū)域的灰度值，如果變化較小，在允許范圍內(nèi)，則當(dāng)作正常圖像；否則，可直接當(dāng)作異常輸出報馨.1=1 ，
[0041]利用輪廓提取方法提取當(dāng)前圖像中的目標(biāo)輪廓，首先與基準(zhǔn)圖像的輪廓參數(shù)進行比較，如果正常，則直接輸出；如果異常，則與內(nèi)存中輪廓隊列中的每一個標(biāo)準(zhǔn)輪廓進行交叉矩比較，按照最小距離優(yōu)先的原則，找到最相似的標(biāo)準(zhǔn)模板圖像；
[0042]根據(jù)輪廓參數(shù)，計算當(dāng)前圖像和最相似標(biāo)準(zhǔn)圖像的空間變形矩陣，糾正實時圖像的空間變形，然后比較糾正后的圖像與最相似圖像的灰度變化較大的部分；
[0043]分割出灰度變化大于30灰階值部分的區(qū)域，剔除瑕疵面積小于10像素，長或高小于3像素的干擾，枚舉剩下的所有區(qū)域，即為可能存在異常的位置，輸出報警。
[0044]一種基于外形輪廓匹配的模具在線監(jiān)視保護方法，所述在線監(jiān)視保護方法包括如下步驟:
[0045]近紅外混合可見光光源在機械治具上產(chǎn)生近紅外混合可見光；
[0046]圖像獲取裝置獲取機械治具的圖像，并發(fā)送至圖像處理裝置；
[0047]圖像處理裝置接收圖像獲取裝置的圖像信息，采用外形輪廓匹配的圖像處理算法，通過采集機械治具的近紅外融合可見光圖像，與標(biāo)準(zhǔn)圖像的外形輪廓進行匹配；并根據(jù)匹配結(jié)果生成控制命令；
[0048]治具控制系統(tǒng)接收圖像處理裝置的控制命令，以此控制機械治具的動作。
[0049]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述在線監(jiān)視保護方法具體包括如下步驟:
[0050]當(dāng)落料動作結(jié)束后，射出成型裝置給在線監(jiān)視保護系統(tǒng)一個串口信號告知落料已結(jié)束，要求在線監(jiān)視保護系統(tǒng)進行標(biāo)準(zhǔn)定模圖像抓拍；工業(yè)相機進行圖像抓拍；
[0051]預(yù)處理步驟，對抓拍到的圖像進行預(yù)處理，預(yù)處理包括噪聲濾除、對比度增強等，然后進行輪廓處理，提取輪廓參數(shù)，并存入相應(yīng)數(shù)據(jù)文件；
[0052]學(xué)習(xí)步驟，在監(jiān)視前自動進行多幅標(biāo)準(zhǔn)模板圖像的抓取，對標(biāo)準(zhǔn)圖像之間的變化量進行學(xué)習(xí)統(tǒng)計，所有圖像學(xué)習(xí)完成后，在這些圖像的基礎(chǔ)上，同時累積成一幅平均值圖像，該圖像作為基準(zhǔn)模板圖像；學(xué)習(xí)后，所有從學(xué)習(xí)到的標(biāo)準(zhǔn)圖像模板中提取的輪廓，按照時間順序，排成隊列，存儲在內(nèi)存中；所有圖像學(xué)習(xí)完成后，在這些圖像的基礎(chǔ)上，同時累積成一幅平均值圖像，該圖像作為基準(zhǔn)模板圖像，在此基準(zhǔn)模板圖像上也提取輪廓并存儲；即學(xué)習(xí)了 X次后，可獲得奸1個標(biāo)準(zhǔn)輪廓參數(shù)集；
[0053]判斷步驟，判斷動定模是否有問題，判斷步驟具體包括:
[0054]學(xué)習(xí)完成后，進入監(jiān)視保護狀態(tài)；此時，內(nèi)存中的輪廓隊列有奸1個，其中基準(zhǔn)模板的輪廓排在最前面；
[0055]當(dāng)落料動作結(jié)束后，抓拍當(dāng)前動定模的實時圖像，首先檢查實時圖像特定參考區(qū)域的灰度值，如果變化較小，在允許范圍內(nèi)，則當(dāng)作正常圖像；否則，可直接當(dāng)作異常輸出報馨.1=1 ，
[0056]利用輪廓提取方法提取當(dāng)前圖像中的目標(biāo)輪廓，首先與基準(zhǔn)圖像的輪廓參數(shù)進行比較，如果正常，則直接輸出；如果異常，則與內(nèi)存中輪廓隊列中的每一個標(biāo)準(zhǔn)輪廓進行交叉矩比較，按照最小距離優(yōu)先的原則，找到最相似的標(biāo)準(zhǔn)模板圖像；
[0057]根據(jù)輪廓參數(shù)，計算當(dāng)前圖像和最相似標(biāo)準(zhǔn)圖像的空間變形矩陣，糾正實時圖像的空間變形，然后比較糾正后的圖像與最相似圖像的灰度變化較大的部分；
[0058]分割出灰度變化大于30灰階值部分的區(qū)域，剔除瑕疵面積小于10像素、長及高小于3像素的干擾，枚舉剩下的所有區(qū)域，即為可能存在異常的位置，輸出報警。
[0059]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述方法還包括以下步驟:
[0060]步驟⑷:在成型機開模結(jié)束后脫模開始前，成型機給所述模具在線監(jiān)視保護系統(tǒng)一個串口信號表明進行產(chǎn)品質(zhì)量檢驗，且全自動動作暫停；
[0061]步驟(8):模具在線監(jiān)視保護系統(tǒng)在接收到串口信號后，開始對產(chǎn)品進行拍攝，并進行產(chǎn)品質(zhì)量情況計算，完成后將計算結(jié)果通過串口信號傳遞給成型機告知成型機的此次注塑產(chǎn)品的質(zhì)量為良品還是差品；
[0062]步驟(0:成型機接收到由模具在線監(jiān)視保護系統(tǒng)發(fā)過來的串口信號后，對串口信號進行判斷，如果產(chǎn)品為良品，則由落料篩選器或者機械手將產(chǎn)品放置于良品庫，如果為差品，則放置于差品庫。
[0063]步驟(1):當(dāng)落料動作結(jié)束后，成型機給動定模保護系統(tǒng)一個串口信號告知落料已結(jié)束，要求模具在線監(jiān)視保護系統(tǒng)對是否安全落料進行檢測；
[0064]步驟(2):模具在線監(jiān)視保護系統(tǒng)收到落料檢測串口信號后，則對當(dāng)前動定模進行拍攝，并與存儲在保護系統(tǒng)中的空動定模圖像進行比對，檢測是否已正常落料，如已落料，則通過串口信號通知成型機繼續(xù)下一個注塑循環(huán)，如果檢測到未安全落料，則通過串口信號，則通知成型機報警，停止動作。
[0065]一種基于外形輪廓匹配的模具在線監(jiān)視保護方法，所述方法包括如下步驟:
[0066]開模完成后，射出成型裝置給動定模監(jiān)視系統(tǒng)信號，此時模具在線監(jiān)視保護系統(tǒng)進入準(zhǔn)備狀態(tài)，延遲等待；
[0067]等待時間到后，觸發(fā)模具在線監(jiān)視保護系統(tǒng)，后者對動定模連續(xù)取像，監(jiān)控頂針是否將成型工件頂出并下落；當(dāng)監(jiān)控到工件完全下落時，模具在線監(jiān)視保護系統(tǒng)發(fā)出確認信號反饋給射出成型裝置以開始下一個周期；如果在設(shè)定時間內(nèi)工件未落下或動定模間有雜物，模具在線監(jiān)視保護系統(tǒng)則發(fā)出異常信號，停止射出成型裝置報警并做出相應(yīng)控制處理。
[0068]本發(fā)明涉及基于外形輪廓匹配的模具在線監(jiān)視保護系統(tǒng)及方法，目的是提供近紅外融合可見光的監(jiān)視系統(tǒng)能夠快速無損的監(jiān)視射出成型動定模內(nèi)部品質(zhì)，從而實現(xiàn)動定模的安全及射出產(chǎn)品質(zhì)量。技術(shù)方案是:基于外形輪廓匹配的圖像處理算法，配合近紅外融合可見光陣列[￡0光源，平板一體的圖像采集單元和圖像處理監(jiān)視裝置，用于采集同時包含射出件和標(biāo)準(zhǔn)動定模的實時圖像，并將所述實時圖像發(fā)送給圖像處理監(jiān)視裝置；圖像處理監(jiān)視裝置采用外形輪廓提取技術(shù)對所述圖像進行處理，從實時與標(biāo)準(zhǔn)圖像中提取的輪廓參數(shù)進行匹配對比，當(dāng)兩幅圖像的輪廓數(shù)據(jù)集交叉對應(yīng)值大于匹配閾值時，可利用匹配結(jié)果糾正實時圖像的空間漂移和變形，糾正后得圖像與標(biāo)準(zhǔn)圖像比較后即可確定各種生產(chǎn)問題。其特征在于系統(tǒng)包括成型機械治具、近紅外融合可見光源裝置、工業(yè)相機，圖像處理系統(tǒng)、單片機控制系統(tǒng)。其中成型機械治具包括:兩個位于定模的磁力座，兩磁力座的機架固定在定模板；兩磁力座可以270度移動，方便全方位進行監(jiān)視；光照裝置:包括近紅外與可見光混合的120陣列燈組，120陣列光源位于定模板上方，或可裝置于成型機動定模板兩測；圖像處理系統(tǒng)包括:計算機、軟件、觸摸顯示器、串口輸入輸出板、單片機控制系統(tǒng)，工業(yè)相機。所述模具在線監(jiān)視系統(tǒng)及方法，通過工業(yè)相機采集動定模圖像，并通過一系列外形輪廓匹配的圖像處理運算，能夠快速準(zhǔn)確的獲取動定模好壞與否信息，彌補了現(xiàn)有模具在線監(jiān)視保護技術(shù)的不足。
[0069]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明提出的基于外形輪廓匹配的模具在線監(jiān)視保護系統(tǒng)及方法，基于外形輪廓匹配算法直接由工業(yè)相機采集動定模圖像來判斷落料及嵌件情況，智能分析出動定模中是否還殘有產(chǎn)品沒有掉落及嵌件是否放好，相對于現(xiàn)有的機器視覺圖像比對算法，落料及嵌件檢測結(jié)果更智能，更可靠，使動定模更安全。在一模多件的情況下，基于外形輪廓匹配算法模具在線監(jiān)視保護效果與普通的基于機器視覺圖像比對之方法相比，效果更為明顯，不會產(chǎn)生現(xiàn)有技術(shù)中無法判斷嵌件是否放好的情況。對于生產(chǎn)完成的產(chǎn)品，由外形輪廓匹配算法可以進行產(chǎn)品質(zhì)量分析，如果出現(xiàn)缺邊、飛邊、殘次、不完整等情況，系統(tǒng)將通過串口接口告知成型機此次生產(chǎn)產(chǎn)品為次品，成型機可以使用機械手或者落料篩選等動作將殘次品分離出正常產(chǎn)品，大大簡化了產(chǎn)品檢測步驟，提高了生產(chǎn)效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0070]圖1為本發(fā)明基于外形輪廓匹配的模具在線監(jiān)視保護系統(tǒng)的組成示意圖。
[0071]圖2為本發(fā)明基于外形輪廓匹配的模具在線監(jiān)視保護系統(tǒng)工作原理圖。
[0072]圖3為現(xiàn)有技術(shù)中成型機的基本動作流程圖。
[0073]圖4為加入模具在線監(jiān)視保護系統(tǒng)后的成型機動作流程圖。
【具體實施方式】
[0074]下面結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
[0075]實施例一
[0076]請參閱圖1，本發(fā)明揭示了一種基于外形輪廓匹配的模具在線監(jiān)視保護系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:圖像處理一體機11、工業(yè)相機12、近紅外混合可見光120陣列模組13、機械治具14、單片機控制系統(tǒng)15。
[0077]其中，所述機械治具14包括射出成型裝置、兩個位于定模的磁力座，兩磁力座的機架固定在定模板；兩磁力座能270。移動，方便全方位進行監(jiān)視；射出成型裝置包括定模、動模。
[0078]所述單片機控制系統(tǒng)15連接圖像處理一體機11、機械治具14，用來接收圖像處理一體機11的控制命令，以此控制機械治具的動作。圖像處理一體機11通過串口信號接口連接機械治具14的單片機控制系統(tǒng)15。
[0079]所述工業(yè)相機12用來獲取圖像，工業(yè)相機與圖像處理一體機連接，將獲取的圖像發(fā)送至圖像處理一體機。
[0080]所述近紅外混合可見光[￡0陣列模組13用來產(chǎn)生近紅外混合可見光，并照射至機械治具上；120陣列模組位于射出成型裝置的定模板上方，或設(shè)置于射出成型裝置的動定模板兩測。
[0081]本實施例中，所述工業(yè)相機12上帶有只接收紅外光的濾鏡；所述串口信號接口為光電隔離串口信號板；所述磁性固定座為有磁力帶轉(zhuǎn)向頭的圓柱形夾子的支架；所述圖像處理一體機11為嵌入式工業(yè)一體機。
[0082]所述圖像處理一體機11采用外形輪廓匹配的圖像處理算法，采集同時包含射出件和標(biāo)準(zhǔn)動定模的實時圖像，采用外形輪廓提取技術(shù)對所述圖像進行處理，從實時與標(biāo)準(zhǔn)圖像中提取的輪廓參數(shù)進行匹配對比，當(dāng)兩幅圖像的輪廓數(shù)據(jù)集交叉對應(yīng)值大于匹配閾值時，利用匹配結(jié)果糾正實時圖像的空間漂移和變形，糾正后得圖像與標(biāo)準(zhǔn)圖像比較后即確定是否存在生廣冋題。
[0083]當(dāng)落料動作結(jié)束后，射出成型裝置給在線監(jiān)視保護系統(tǒng)一個串口信號告知落料已結(jié)束，要求在線監(jiān)視保護系統(tǒng)進行標(biāo)準(zhǔn)定模圖像抓拍；工業(yè)相機進行圖像抓拍。
[0084]所述圖像處理一體機包括預(yù)處理模塊，用于對抓拍到的圖像進行預(yù)處理，預(yù)處理包括噪聲濾除、對比度增強等，然后進行輪廓處理，提取輪廓參數(shù)，并存入相應(yīng)數(shù)據(jù)文件。
[0085]所述圖像處理一體機包括學(xué)習(xí)模塊，用以在監(jiān)視前自動進行多幅標(biāo)準(zhǔn)模板圖像的抓取，對標(biāo)準(zhǔn)圖像之間的變化量進行學(xué)習(xí)統(tǒng)計，所有圖像學(xué)習(xí)完成后，在這些圖像的基礎(chǔ)上，同時累積成一幅平均值圖像，該圖像作為基準(zhǔn)模板圖像；學(xué)習(xí)后，所有從學(xué)習(xí)到的標(biāo)準(zhǔn)圖像模板中提取的輪廓，按照時間順序，排成隊列，存儲在內(nèi)存中；所有圖像學(xué)習(xí)完成后，在這些圖像的基礎(chǔ)上，同時累積成一幅平均值圖像，該圖像作為基準(zhǔn)模板圖像，在此基準(zhǔn)模板圖像上也提取輪廓并存儲；即學(xué)習(xí)了 ~次后，可獲得奸1個標(biāo)準(zhǔn)輪廓參數(shù)集。
[0086]所述圖像處理一體機包括判斷模塊，用以判斷動定模是否有問題，包括以下步驟:
[0087]學(xué)習(xí)完成后，進入監(jiān)視保護狀態(tài)；此時，內(nèi)存中的輪廓隊列有奸1個，其中基準(zhǔn)模板的輪廓排在最前面；
[0088]當(dāng)落料動作結(jié)束后，抓拍當(dāng)前動定模的實時圖像，首先檢查實時圖像特定參考區(qū)域的灰度值，如果變化較小，在允許范圍內(nèi)，則當(dāng)作正常圖像；否則，可直接當(dāng)作異常輸出報馨.1=1 ，
[0089]利用輪廓提取方法提取當(dāng)前圖像中的目標(biāo)輪廓，首先與由一系列學(xué)習(xí)統(tǒng)計過的基準(zhǔn)圖像的輪廓參數(shù)進行比較，如果正常，則可進行合模動作；如果異常則報警，而現(xiàn)行的采用比對算法之監(jiān)視系統(tǒng)，只是與一幅標(biāo)準(zhǔn)圖像進行差分比對，若出現(xiàn)異常則與內(nèi)存中輪廓隊列中的每一個標(biāo)準(zhǔn)輪廓進行比較，檢測速度慢，影響生產(chǎn)作業(yè)的效率；
[0090]根據(jù)輪廓參數(shù)，計算當(dāng)前圖像和最相似標(biāo)準(zhǔn)圖像的空間變形矩陣，糾正實時圖像的空間變形，然后比較糾正后的圖像與最相似圖像的灰度變化較大的部分；
[0091]分割出灰度變化大于30灰階值部分的區(qū)域，剔除瑕疵面積小于10像素，長及高小于3像素的干擾，枚舉剩下的所有不良區(qū)域，即為可能存在異常的位置，輸出報警。
[0092]本發(fā)明還揭示一種基于外形輪廓匹配的模具在線監(jiān)視保護方法，所述在線監(jiān)視保護方法包括如下步驟:
[0093]【步驟31】當(dāng)落料動作結(jié)束后，射出成型裝置給在線監(jiān)視保護系統(tǒng)一個串口信號告知落料已結(jié)束，要求在線監(jiān)視保護系統(tǒng)進行標(biāo)準(zhǔn)定模圖像抓拍；工業(yè)相機進行圖像抓拍；
[0094]【步驟32】預(yù)處理步驟，對抓拍到的圖像進行預(yù)處理，預(yù)處理包括噪聲濾除、對比度增強等，然后進行輪廓處理，提取輪廓參數(shù)，并存入相應(yīng)數(shù)據(jù)文件；
[0095]【步驟33】學(xué)習(xí)步驟，在監(jiān)視前自動進行多幅標(biāo)準(zhǔn)模板圖像的抓取，對標(biāo)準(zhǔn)圖像之間的變化量進行學(xué)習(xí)統(tǒng)計，所有圖像學(xué)習(xí)完成后，在這些圖像的基礎(chǔ)上，同時累積成一幅平均值圖像，該圖像作為基準(zhǔn)模板圖像；學(xué)習(xí)后，所有從學(xué)習(xí)到的標(biāo)準(zhǔn)圖像模板中提取的輪廓，按照時間順序，排成隊列，存儲在內(nèi)存中；所有圖像學(xué)習(xí)完成后，在這些圖像的基礎(chǔ)上，同時累積成一幅平均值圖像，該圖像作為基準(zhǔn)模板圖像，在此基準(zhǔn)模板圖像上也提取輪廓并存儲；即學(xué)習(xí)了 ~次后，可獲得奸1個標(biāo)準(zhǔn)輪廓參數(shù)集；
[0096]【步驟34】判斷步驟，判斷動定模是否有問題，判斷步驟具體包括:
[0097]學(xué)習(xí)完成后，進入監(jiān)視保護狀態(tài)；此時，內(nèi)存中的輪廓隊列有奸1個，其中基準(zhǔn)模板的輪廓排在最前面；
[0098]當(dāng)落料動作結(jié)束后，抓拍當(dāng)前動定模的實時圖像，首先檢查實時圖像特定參考區(qū)域的灰度值，如果變化較小，在允許范圍內(nèi)，則當(dāng)作正常圖像；否則，可直接當(dāng)作異常輸出報馨.1=1 ，
[0099]利用輪廓提取方法提取當(dāng)前圖像中的目標(biāo)輪廓，首先與基準(zhǔn)圖像的輪廓參數(shù)進行比較，如果正常，則直接輸出；如果異常，則與內(nèi)存中輪廓隊列中的每一個標(biāo)準(zhǔn)輪廓進行交叉矩比較，按照最小距離優(yōu)先的原則，找到最相似的標(biāo)準(zhǔn)模板圖像；
[0100]根據(jù)輪廓參數(shù)，計算當(dāng)前圖像和最相似標(biāo)準(zhǔn)圖像的空間變形矩陣，糾正實時圖像的空間變形，然后比較糾正后的圖像與最相似圖像的灰度變化較大的部分；
[0101]分割出灰度變化大于30灰階值的區(qū)域，剔除瑕疵面積小于10像素，長或丨和高小于3像素的干擾，枚舉剩下的所有區(qū)域，即為可能存在異常的位置，輸出報警。
[0102]實施例二
[0103]本發(fā)明揭示一種基于外形輪廓匹配的模具在線監(jiān)視保護系統(tǒng)，所述在線監(jiān)視保護系統(tǒng)包括:圖像處理裝置、圖像獲取裝置、近紅外混合可見光光源、機械治具、治具控制系統(tǒng)。
[0104]所述近紅外混合可見光光源用于在機械治具上產(chǎn)生近紅外混合可見光。
[0105]所述圖像獲取裝置用以獲取機械治具的圖像，并發(fā)送至所述圖像處理裝置。
[0106]所述治具控制系統(tǒng)連接機械治具、圖像處理裝置，用來接收圖像處理裝置的控制命令，以此控制機械治具的動作。
[0107]所述圖像處理裝置接收圖像獲取裝置的圖像信息，采用外形輪廓匹配的圖像處理算法，通過采集機械治具的近紅外融合可見光圖像，與標(biāo)準(zhǔn)圖像的外形輪廓進行匹配；并根據(jù)匹配結(jié)果生成控制命令。
[0108]所述機械治具可包括射出成型裝置，射出成型裝置包括定模、動模。相應(yīng)地，所述圖像處理裝置接收圖像獲取裝置的圖像信息，采用外形輪廓匹配的圖像處理算法，通過采集射出成型裝置射出成型后的動模、定模近紅外融合可見光圖像，與標(biāo)準(zhǔn)圖像的外形輪廓進行匹配；并根據(jù)匹配結(jié)果生成控制命令。
[0109]所述圖像處理一體機采用外形輪廓匹配的圖像處理算法，采集同時包含射出件和標(biāo)準(zhǔn)動定模的實時圖像，并將所述實時圖像發(fā)送給圖像處理監(jiān)視裝置；圖像處理監(jiān)視裝置采用外形輪廓提取技術(shù)對所述圖像進行處理，從實時與標(biāo)準(zhǔn)圖像中提取的輪廓參數(shù)進行匹配對比，當(dāng)兩幅圖像的輪廓數(shù)據(jù)集交叉對應(yīng)值大于匹配閾值時，利用匹配結(jié)果糾正實時圖像的空間漂移和變形，糾正后得圖像與標(biāo)準(zhǔn)圖像比較后即確定是否存在生產(chǎn)問題。
[0110]本發(fā)明還揭示一種基于外形輪廓匹配的模具在線監(jiān)視保護方法，所述方法包括如下步驟:
[0111]近紅外混合可見光光源在機械治具上產(chǎn)生近紅外混合可見光；
[0112]圖像獲取裝置獲取機械治具的圖像，并發(fā)送至圖像處理裝置；
[0113]圖像處理裝置接收圖像獲取裝置的圖像信息，采用外形輪廓匹配的圖像處理算法，通過采集機械治具的近紅外融合可見光圖像，與標(biāo)準(zhǔn)圖像的外形輪廓進行匹配；并根據(jù)匹配結(jié)果生成控制命令；
[0114]治具控制系統(tǒng)接收圖像處理裝置的控制命令，以此控制機械治具的動作。
[0115]本發(fā)明方法中，開模完成后，射出成型裝置給動定模監(jiān)視系統(tǒng)信號，此時模具在線監(jiān)視保護系統(tǒng)進入準(zhǔn)備狀態(tài)，延遲等待。等待時間到后，觸發(fā)模具在線監(jiān)視保護系統(tǒng)，后者對動定模連續(xù)取像，監(jiān)控頂針是否將成型工件頂出并下落；當(dāng)監(jiān)控到工件完全下落時，模具在線監(jiān)視保護系統(tǒng)發(fā)出確認信號反饋給射出成型裝置以開始下一個周期；如果在設(shè)定時間內(nèi)工件未落下或動定模間有雜物，模具在線監(jiān)視保護系統(tǒng)則發(fā)出異常信號，停止射出成型裝置報警并做出相應(yīng)控制處理。
[0116]請參閱圖3、圖4，其中圖3為現(xiàn)有的成型機工作流程圖，圖4為加入本發(fā)明監(jiān)視系統(tǒng)的成型機工作流程圖；所述成型機的工作方法具體包括如下步驟:
[0117]步驟⑷:在成型機開模結(jié)束后脫模開始前，成型機給所述模具在線監(jiān)視保護系統(tǒng)一個串口信號表明進行產(chǎn)品質(zhì)量檢驗，且全自動動作暫停；
[0118]步驟(8):模具在線監(jiān)視保護系統(tǒng)在接收到串口信號后，開始對產(chǎn)品進行拍攝，并進行產(chǎn)品質(zhì)量情況計算，完成后將計算結(jié)果通過串口信號傳遞給成型機告知成型機的此次注塑產(chǎn)品的質(zhì)量為良品還是差品；
[0119]步驟(0:成型機接收到由模具在線監(jiān)視保護系統(tǒng)發(fā)過來的串口信號后，對串口信號進行判斷，如果產(chǎn)品為良品，則由落料篩選器或者機械手將產(chǎn)品放置于良品庫，如果為差品，則放置于差品庫。
[0120]步驟(1):當(dāng)落料動作結(jié)束后，成型機給動定模保護系統(tǒng)一個串口信號告知落料已結(jié)束，要求模具在線監(jiān)視保護系統(tǒng)對是否安全落料進行檢測；
[0121]步驟(2):模具在線監(jiān)視保護系統(tǒng)收到落料檢測串口信號后，則對當(dāng)前動定模進行拍攝，并與存儲在保護系統(tǒng)中的空動定模圖像進行比對，檢測是否已正常落料，如已落料，則通過串口信號通知成型機繼續(xù)下一個注塑循環(huán)，如果檢測到未安全落料，則通過串口信號，則通知成型機報警，停止動作。
[0122]實施例三
[0123]本發(fā)明以與射出成型機配合使用為例，模具在線監(jiān)視保護系統(tǒng)包括:至少一個工業(yè)相機、至少一組光源、至少一臺平板工業(yè)電腦；該平板電腦裝有專用的圖像處理軟件，用于采集，存儲、處理成型機在線情形，并將結(jié)果通過串口輸出到單片機，由單片機與成型機進行實時通訊。
[0124]請參閱圖2，模具在線監(jiān)視保護方法包括如下步驟:
[0125]架設(shè)好模具在線監(jiān)視保護系統(tǒng)、120燈及工業(yè)相機。
[0126]啟動模具在線監(jiān)視保護系統(tǒng)后，首先調(diào)節(jié)[￡0燈光，使其[￡0燈光照射到待檢測的動定模上，其次將相機的鏡頭對準(zhǔn)待檢測的動定模上，然后鎖緊相機固定磁力座各關(guān)節(jié)之旋紐。
[0127]調(diào)節(jié)相機鏡頭(鏡頭由外及里有三個調(diào)節(jié)圈依次是:焦距、亮度、清晰度)，使其在顯示器上看到清晰、恰當(dāng)?shù)膱D像。
[0128]之后開始從一系列01(的動定模圖像(其實每個01(動定模圖像都會有所不同，所以無論以任一圖像做外形輪廓匹配，都會產(chǎn)生誤報情形)取平均值，得到三幅平均圖像，同時統(tǒng)計變化范圍，設(shè)置一個上限和下限圖像。新采集的檢查圖像和這三幅圖像進行外形輪廓匹配，如果變化值落在上下限之內(nèi)，則認為01否則把變化的位置和幅度提取出來。所以可以有效解決誤報情形。
[0129]上下限設(shè)置方法是:使用絕對灰度值和相對灰度值兩個參數(shù)來決定圖像的上下限，調(diào)整允許的絕對灰度值和相對灰度值會改變檢查的靈敏度。
[0130]對于圖像的任一位置若經(jīng)統(tǒng)計分析后超出上下限則產(chǎn)生瑕疵，此時把所有的大大小小的瑕疵都提取出來，之后，再就所提取出來的瑕疵進行過濾，依據(jù)成型生產(chǎn)現(xiàn)場實際的質(zhì)量要求，對較大的不符合項進行報警輸出。這種功能的設(shè)計，方便了成型現(xiàn)場的實際使用，有效規(guī)避了誤報警現(xiàn)象。
[0131]注意:上下限取值是絕對灰度值和相對灰度值乘以(某個點上)圖像灰度變化兩個數(shù)值中大的那個！也就是說，絕對灰度值設(shè)定影響整個如1的靈敏度，相對灰度值改變單個像素上的靈敏度。如果誤報警，學(xué)習(xí)并積累經(jīng)驗至01(圖像統(tǒng)計中，隨運行時間增加，模具在線監(jiān)視保護系統(tǒng)趨于更穩(wěn)定。模型參數(shù)用來設(shè)定模型的兩個方面的特性，一個是形狀模型，一個是模具在線監(jiān)視保護系統(tǒng)的變化模型。
[0132]目標(biāo)對比度和目標(biāo)最小對比度用于建立形狀模型。選取這兩個對比度參數(shù)的原則是建立主要特征的線條模型，這個模型用來校正動定模和攝像機之間的相對移動。搜尋區(qū)域調(diào)整參數(shù)4和X方向的調(diào)整像素值，用來控制搜尋該模型的范圍，也就是在該801區(qū)域，向外擴張多少像素，模具在線監(jiān)視保護系統(tǒng)將在這個范圍內(nèi)搜尋該動定模的模型，對圖像進行調(diào)整，這并不影響檢測區(qū)域。
[0133]瑕疵的最小面積、高度、寬度是設(shè)置變化模型時提取瑕疵用的，小于這些值的瑕疵不予考慮。模型的直接靈敏度和相對靈敏度兩個參數(shù)，用來控制檢測的靈敏度，可以這樣理解，類似于平均值和偏差的計算，直接靈敏度是和亮度平均值相差多少，和模型時加減關(guān)系，例如取值10，15，20等，相對靈敏度類似于誤差計算時的八，是和亮度平均值相乘的關(guān)系。
[0134]例如取1.5，2.0,2.5。模具在線監(jiān)視保護系統(tǒng)選取這兩個參數(shù)較小的作為最后計算根據(jù)，用來調(diào)整系統(tǒng)對亮度變化引起的靈敏度，例如由于燈光變化或噪音引起的誤差。如果被檢測瑕疵和合格品有明顯亮度的區(qū)別，這兩個參數(shù)的值可以設(shè)置的較大，從而減小由于光線或其它因素造成的誤判。顯示圖像處理復(fù)選項決定是否顯示特征模型的處理圖像。
[0135]測試結(jié)果:滿足模型參數(shù)的瑕疵數(shù)量總是提取的，用戶可以選擇最大瑕疵參數(shù)是否提取，默認是。最大瑕疵面積是指瑕疵所包含的像素數(shù)，最大尺寸是邊緣的最遠距離，也就是能夠包容瑕疵的最小圓的直徑。
[0136]設(shè)置好參數(shù)后，點擊測試模型，軟件根據(jù)所設(shè)參數(shù)測試檢測區(qū)域和形狀模型，但是并不實際產(chǎn)生模型。如果對所選參數(shù)滿意，點擊建立模型，模具在線監(jiān)視保護系統(tǒng)會產(chǎn)生并記錄該區(qū)域的形狀和變化模型。點擊開始檢測，模具在線監(jiān)視保護系統(tǒng)會所生成的模型與實時圖像進行外形輪廓匹配，并把結(jié)果通知成型機，成型機根據(jù)結(jié)查來判決是否進入下一循環(huán)。
[0137]實施例四
[0138]本發(fā)明提供一種基于外形輪廓匹配的模具在線監(jiān)視保護系統(tǒng)，包括采用圖像處理一體機、工業(yè)相機、近紅外混合可見光光源和磁性固定座，所述圖像處理一體機通過串口信號接口與射出機相連，通過相機接口與所述相機相連；所述相機和光源安裝在磁性固定座上；所述磁性固定座設(shè)置在所述成型機周圍，使得相機能夠在光源下采集到成型機開模后的動定模內(nèi)的圖像；所述主控板用于接收射出機的指令，向射出機發(fā)送指令，并對相機采集的圖像進行分析和判斷落料情況。
[0139]本實施例中，所述相機上帶有只接收紅外光的濾鏡；所述串口信號接口為光電隔離串口信號板；所述磁性固定座為有磁力帶轉(zhuǎn)向頭的圓柱形夾子的支架；所述圖像處理主機的為嵌入式工業(yè)一體機。
[0140]綜上所述，本發(fā)明提出的基于外形輪廓匹配的模具在線監(jiān)視保護系統(tǒng)及方法，基于外形輪廓匹配算法直接由工業(yè)相機采集動定模圖像來判斷落料及嵌件情況，智能分析出動定模中是否還殘有產(chǎn)品沒有掉落及嵌件是否放好，相對于現(xiàn)有的機器視覺圖像比對算法，落料及嵌件檢測結(jié)果更智能，更可靠，使動定模更安全。在一模多件的情況下，基于外形輪廓匹配算法模具在線監(jiān)視保護效果與普通的基于機器視覺圖像比對之方法相比，效果更為明顯，不會產(chǎn)生現(xiàn)有技術(shù)中無法判斷嵌件是否放好的情況。對于生產(chǎn)完成的產(chǎn)品，由外形輪廓匹配算法可以進行產(chǎn)品質(zhì)量分析，如果出現(xiàn)缺邊、飛邊、殘次、不完整等情況，系統(tǒng)將通過串口接口告知成型機此次生產(chǎn)產(chǎn)品為次品，成型機可以使用機械手或者落料篩選等動作將殘次品分離出正常產(chǎn)品，大大簡化了產(chǎn)品檢測步驟，提高了生產(chǎn)效率。
[0141]這里本發(fā)明的描述和應(yīng)用是說明性的，并非想將本發(fā)明的范圍限制在上述實施例中。這里所披露的實施例的變形和改變是可能的，對于那些本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說實施例的替換和等效的各種部件是公知的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚的是，在不脫離本發(fā)明的精神或本質(zhì)特征的情況下，本發(fā)明可以以其它形式、結(jié)構(gòu)、布置、比例，以及用其它組件、材料和部件來實現(xiàn)。在不脫離本發(fā)明范圍和精神的情況下，可以對這里所披露的實施例進行其它變形和改變。
【權(quán)利要求】
1.一種基于外形輪廓匹配的模具在線監(jiān)視保護系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括:圖像處理一體機、工業(yè)相機、近紅外混合可見光LED陣列模組、機械治具、單片機控制系統(tǒng)； 其中，所述機械治具包括射出成型裝置、兩個位于定模的磁力座，兩磁力座的機架固定在定模板；兩磁力座能270°移動，方便全方位進行監(jiān)視；射出成型裝置包括定模、動模；所述單片機控制系統(tǒng)連接治具控制系統(tǒng)、機械治具，用來接收圖像處理一體機的控制命令，以此控制機械治具的動作； 所述工業(yè)相機用來獲取圖像，工業(yè)相機與圖像處理一體機連接，將獲取的圖像發(fā)送至圖像處理一體機； 所述近紅外混合可見光LED陣列模組用來產(chǎn)生近紅外混合可見光，并照射至機械治具上；LED陣列模組位于射出成型裝置的定模板上方，或設(shè)置于射出成型裝置的動定模板兩測； 所述圖像處理一體機采用外形輪廓匹配的圖像處理算法，采集同時包含射出件和標(biāo)準(zhǔn)動定模的實時圖像，采用外形輪廓提取技術(shù)對所述圖像進行處理，從實時與標(biāo)準(zhǔn)圖像中提取的輪廓參數(shù)進行匹配對比，當(dāng)兩幅圖像的輪廓數(shù)據(jù)集交叉對應(yīng)值大于匹配閾值時，利用匹配結(jié)果糾正實時圖像的空間漂移和變形，糾正后得圖像與標(biāo)準(zhǔn)圖像比較后即確定是否存在生廣冋題； 當(dāng)落料動作結(jié)束后，射出成型裝置給在線監(jiān)視保護系統(tǒng)一個串口信號告知落料已結(jié)束，要求在線監(jiān)視保護系統(tǒng)進行標(biāo)準(zhǔn)定模圖像抓拍；工業(yè)相機進行圖像抓拍； 所述圖像處理一體機包括預(yù)處理模塊，用于對抓拍到的圖像進行預(yù)處理，預(yù)處理包括噪聲濾除、對比度增強等，然后進行輪廓處理，提取輪廓參數(shù)，并存入相應(yīng)數(shù)據(jù)文件； 所述圖像處理一體機包括學(xué)習(xí)模塊，用以在監(jiān)視前自動進行多幅標(biāo)準(zhǔn)模板圖像的抓取，對標(biāo)準(zhǔn)圖像之間的變化量進行學(xué)習(xí)統(tǒng)計，所有圖像學(xué)習(xí)完成后，在這些圖像的基礎(chǔ)上，同時累積成一幅平均值圖像，該圖像作為基準(zhǔn)模板圖像，學(xué)習(xí)后，所有從學(xué)習(xí)到的標(biāo)準(zhǔn)圖像模板中提取的輪廓，按照時間順序，排成隊列，存儲在內(nèi)存中；所有圖像學(xué)習(xí)完成后，在這些圖像的基礎(chǔ)上，同時累積成一幅平均值圖像，該圖像作為基準(zhǔn)模板圖像，在此基準(zhǔn)模板圖像上也提取輪廓并存儲；即學(xué)習(xí)了 N次后，可獲得N+1個標(biāo)準(zhǔn)輪廓參數(shù)集； 所述圖像處理一體機包括判斷模塊，用以判斷動定模是否有問題，包括以下步驟: 學(xué)習(xí)完成后，進入監(jiān)視保護狀態(tài)；此時，內(nèi)存中的輪廓隊列有N+1個，其中基準(zhǔn)模板的輪廓排在最前面； 當(dāng)落料動作結(jié)束后，抓拍當(dāng)前動定模的實時圖像，首先檢查實時圖像特定參考區(qū)域的灰度值，如果變化較小，在允許范圍內(nèi)，則當(dāng)作正常圖像；否則，可直接當(dāng)作異常輸出報警；利用輪廓提取方法提取當(dāng)前圖像中的目標(biāo)輪廓，首先與由一系列學(xué)習(xí)統(tǒng)計過的基準(zhǔn)圖像的輪廓參數(shù)進行比較，如果正常，則可進行合模動作；如果異常則報警； 根據(jù)輪廓參數(shù)，計算當(dāng)前圖像和最相似標(biāo)準(zhǔn)圖像的空間變形矩陣，糾正實時圖像的空間變形，然后比較糾正后的圖像與最相似圖像的灰度變化較大的部分； 分割出灰度變化大于30灰階值部分的區(qū)域，剔除瑕疵面積小于10像素、長及高小于3像素的干擾，枚舉剩下的所有不良區(qū)域，即為可能存在異常的位置，輸出報警。
2.—種基于外形輪廓匹配的模具在線監(jiān)視保護系統(tǒng)，其特征在于，所述在線監(jiān)視保護系統(tǒng)包括:圖像處理裝置、圖像獲取裝置、近紅外混合可見光光源、機械治具、治具控制系統(tǒng)； 所述近紅外混合可見光光源用于在機械治具上產(chǎn)生近紅外混合可見光； 所述圖像獲取裝置用以獲取機械治具的圖像，并發(fā)送至所述圖像處理裝置； 所述治具控制系統(tǒng)連接機械治具、圖像處理裝置，用來接收圖像處理裝置的控制命令，以此控制機械治具的動作； 所述圖像處理裝置接收圖像獲取裝置的圖像信息，采用外形輪廓匹配的圖像處理算法，通過采集機械治具的近紅外融合可見光圖像，與標(biāo)準(zhǔn)圖像的外形輪廓進行匹配；并根據(jù)匹配結(jié)果生成控制命令。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于外形輪廓匹配的模具在線監(jiān)視保護系統(tǒng)，其特征在于: 所述機械治具包括射出成型裝置及萬向磁力座，射出成型裝置包括定模、動模； 所述圖像處理裝置接收圖像獲取裝置的圖像信息，采用外形輪廓匹配的圖像處理算法，通過采集射出成型裝置射出成型后的動模、定模近紅外融合可見光圖像，與標(biāo)準(zhǔn)圖像的外形輪廓進行匹配；并根據(jù)匹配結(jié)果生成控制命令。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于外形輪廓匹配的模具在線監(jiān)視保護系統(tǒng)，其特征在于: 所述機械治具包括射出成型裝置、兩個位于定模的磁力座，兩磁力座的機架固定在定模板；兩磁力座能270°移動，方便全方位進行監(jiān)視； 所述單片機控制系統(tǒng)連接治具控制系統(tǒng)、機械治具，用來接收圖像處理一體機的控制命令，以此控制機械治具的動作； 所述工業(yè)相機用來獲取圖像，工業(yè)相機與圖像處理一體機連接，將獲取的圖像發(fā)送至圖像處理一體機； 所述近紅外混合可見光LED陣列模組用來產(chǎn)生近紅外混合可見光；LED陣列模組位于射出成型裝置的定模板上方，或設(shè)置于射出成型裝置的動定模板兩測。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于外形輪廓匹配的模具在線監(jiān)視保護系統(tǒng)，其特征在于: 所述圖像處理一體機采用外形輪廓匹配的圖像處理算法，采集同時包含射出件和標(biāo)準(zhǔn)動定模的實時圖像，并將所述實時圖像發(fā)送給圖像處理監(jiān)視裝置；圖像處理監(jiān)視裝置采用外形輪廓提取技術(shù)對所述圖像進行處理，從實時與標(biāo)準(zhǔn)圖像中提取的輪廓參數(shù)進行匹配對比，當(dāng)兩幅圖像的輪廓數(shù)據(jù)集交叉對應(yīng)值大于匹配閾值時，利用匹配結(jié)果糾正實時圖像的空間漂移和變形，糾正后得圖像與標(biāo)準(zhǔn)圖像比較后即確定是否存在生產(chǎn)問題。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于外形輪廓匹配的模具在線監(jiān)視保護系統(tǒng)，其特征在于: 當(dāng)落料動作結(jié)束后，射出成型裝置給在線監(jiān)視保護系統(tǒng)一個串口信號告知落料已結(jié)束，要求在線監(jiān)視保護系統(tǒng)進行標(biāo)準(zhǔn)定模圖像抓拍；工業(yè)相機進行圖像抓拍； 所述圖像處理一體機包括預(yù)處理模塊，用于對抓拍到的圖像進行預(yù)處理，預(yù)處理包括噪聲濾除、對比度增強等，然后進行輪廓處理，提取輪廓參數(shù)，并存入相應(yīng)數(shù)據(jù)文件； 所述圖像處理一體機包括學(xué)習(xí)模塊，用以在監(jiān)視前自動進行多幅標(biāo)準(zhǔn)模板圖像的抓取，對標(biāo)準(zhǔn)圖像之間的變化量進行學(xué)習(xí)統(tǒng)計，所有圖像學(xué)習(xí)完成后，在這些圖像的基礎(chǔ)上，同時累積成一幅平均值圖像，該圖像作為基準(zhǔn)模板圖像，學(xué)習(xí)后，所有從學(xué)習(xí)到的標(biāo)準(zhǔn)圖像模板中提取的輪廓，按照時間順序，排成隊列，存儲在內(nèi)存中；所有圖像學(xué)習(xí)完成后，在這些圖像的基礎(chǔ)上，同時累積成一幅平均值圖像，該圖像作為基準(zhǔn)模板圖像，在此基準(zhǔn)模板圖像上也提取輪廓并存儲；即學(xué)習(xí)了 N次后，可獲得N+1個標(biāo)準(zhǔn)輪廓參數(shù)集； 所述圖像處理一體機包括判斷模塊，用以判斷動定模是否有問題，包括以下步驟: 學(xué)習(xí)完成后，進入監(jiān)視保護狀態(tài)；此時，內(nèi)存中的輪廓隊列有N+1個，其中基準(zhǔn)模板的輪廓排在最前面；當(dāng)落料動作結(jié)束后，抓拍當(dāng)前動定模的實時圖像，首先檢查實時圖像特定參考區(qū)域的灰度值，如果變化較小，在允許范圍內(nèi)，則當(dāng)作正常圖像；否則，可直接當(dāng)作異常輸出報警；利用輪廓提取方法提取當(dāng)前圖像中的目標(biāo)輪廓，首先與基準(zhǔn)圖像的輪廓參數(shù)進行比較，如果正常，則直接輸出；如果異常，則與內(nèi)存中輪廓隊列中的每一個標(biāo)準(zhǔn)輪廓進行交叉矩比較，按照最小距離優(yōu)先的原則，找到最相似的標(biāo)準(zhǔn)模板圖像； 根據(jù)輪廓參數(shù)，計算當(dāng)前圖像和最相似標(biāo)準(zhǔn)圖像的空間變形矩陣，糾正實時圖像的空間變形，然后比較糾正后的圖像與最相似圖像的灰度變化較大的部分； 分割出灰度變化大于30灰階值部分的區(qū)域，剔除瑕疵面積小于10像素、長及高小于3像素的干擾，枚舉剩下的所有區(qū)域，即為可能存在異常的位置，輸出報警。
7.—種基于外形輪廓匹配的模具在線監(jiān)視保護方法，其特征在于，所述在線監(jiān)視保護方法包括如下步驟: 近紅外混合可見光光源在機械治具上產(chǎn)生近紅外混合可見光； 圖像獲取裝置獲取機械治具的圖像，并發(fā)送至圖像處理裝置； 圖像處理裝置接收圖像獲取裝置的圖像信息，采用外形輪廓匹配的圖像處理算法，通過采集機械治具的近紅外融合可見光圖像，與標(biāo)準(zhǔn)圖像的外形輪廓進行匹配；并根據(jù)匹配結(jié)果生成控制命令； 治具控制系統(tǒng)接收圖像處理裝置的控制命令，以此控制機械治具的動作。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于外形輪廓匹配的模具在線監(jiān)視保護方法，其特征在于: 所述在線監(jiān)視保護方法具體包括如下步驟: 當(dāng)落料動作結(jié)束后，射出成型裝置給在線監(jiān)視保護系統(tǒng)一個串口信號告知落料已結(jié)束，要求在線監(jiān)視保護系統(tǒng)進行標(biāo)準(zhǔn)定模圖像抓拍；工業(yè)相機進行圖像抓拍； 預(yù)處理步驟，對抓拍到的圖像進行預(yù)處理，預(yù)處理包括噪聲濾除、對比度增強等，然后進行輪廓處理，提取輪廓參數(shù)，并存入相應(yīng)數(shù)據(jù)文件； 學(xué)習(xí)步驟，用以在監(jiān)視前自動進行多幅標(biāo)準(zhǔn)模板圖像的抓取，對標(biāo)準(zhǔn)圖像之間的變化量進行學(xué)習(xí)統(tǒng)計，所有圖像學(xué)習(xí)完成后，在這些圖像的基礎(chǔ)上，同時累積成一幅平均值圖像，該圖像作為基準(zhǔn)模板圖像，學(xué)習(xí)后，所有從學(xué)習(xí)到的標(biāo)準(zhǔn)圖像模板中提取的輪廓，按照時間順序，排成隊列，存儲在內(nèi)存中；所有圖像學(xué)習(xí)完成后，在這些圖像的基礎(chǔ)上，同時累積成一幅平均值圖像，該圖像作為基準(zhǔn)模板圖像，在此基準(zhǔn)模板圖像上也提取輪廓并存儲；即學(xué)習(xí)了 N次后，可獲得N+1個標(biāo)準(zhǔn)輪廓參數(shù)集； 判斷步驟，判斷動定模是否有問題，判斷步驟具體包括: 學(xué)習(xí)完成后，進入監(jiān)視保護狀態(tài)；此時，內(nèi)存中的輪廓隊列有N+1個，其中基準(zhǔn)模板的輪廓排在最前面；當(dāng)落料動作結(jié)束后，抓拍當(dāng)前動定模的實時圖像，首先檢查實時圖像特定參考區(qū)域的灰度值，如果變化較小，在允許范圍內(nèi)，則當(dāng)作正常圖像；否則，可直接當(dāng)作異常輸出報警；利用輪廓提取方法提取當(dāng)前圖像中的目標(biāo)輪廓，首先與基準(zhǔn)圖像的輪廓參數(shù)進行比較，如果正常，則直接輸出；如果異常，則與內(nèi)存中輪廓隊列中的每一個標(biāo)準(zhǔn)輪廓進行交叉矩比較，按照最小距離優(yōu)先的原則，找到最相似的標(biāo)準(zhǔn)模板圖像； 根據(jù)輪廓參數(shù)，計算當(dāng)前圖像和最相似標(biāo)準(zhǔn)圖像的空間變形矩陣，糾正實時圖像的空間變形，然后比較糾正后的圖像與最相似圖像的灰度變化較大的部分； 分割出灰度變化大于30灰階值部分的區(qū)域，剔除瑕疵面積小于10像素、長及高小于3像素的干擾，枚舉剩下的所有區(qū)域，即為可能存在異常的位置，輸出報警。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于外形輪廓匹配的模具在線監(jiān)視保護方法，其特征在于: 所述方法還包括以下步驟: 步驟(A):在成型機開模結(jié)束后脫模開始前，成型機給所述模具在線監(jiān)視保護系統(tǒng)一個串口信號表明進行產(chǎn)品質(zhì)量檢驗，且全自動動作暫停； 步驟(B):模具在線監(jiān)視保護系統(tǒng)在接收到串口信號后，開始對產(chǎn)品進行拍攝，并進行產(chǎn)品質(zhì)量情況計算，完成后將計算結(jié)果通過串口信號傳遞給成型機告知成型機的此次注塑廣品的質(zhì)量為良品還是差品； 步驟(C):成型機接收到由模具在線監(jiān)視保護系統(tǒng)發(fā)過來的串口信號后，對串口信號進行判斷，如果產(chǎn)品為良品，則由落料篩選器或者機械手將產(chǎn)品放置于良品庫，如果為差品，則放置于差品庫； 步驟(I):當(dāng)落料動作結(jié)束后，成型機給動定模保護系統(tǒng)一個串口信號告知落料已結(jié)束，要求模具在線監(jiān)視保護系統(tǒng)對是否安全落料進行檢測； 步驟(2):模具在線監(jiān)視保護系統(tǒng)收到落料檢測串口信號后，則對當(dāng)前動定模進行拍攝，并與存儲在保護系統(tǒng)中的空動定模圖像進行比對，檢測是否已正常落料，如已落料，則通過串口信號通知成型機繼續(xù)下一個注塑循環(huán)，如果檢測到未安全落料，則通過串口信號，則通知成型機報警，停止動作。
10.一種基于外形輪廓匹配的模具在線監(jiān)視保護方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟: 開模完成后，射出成型裝置給動定模監(jiān)視系統(tǒng)信號，此時模具在線監(jiān)視保護系統(tǒng)進入準(zhǔn)備狀態(tài)，延遲等待； 等待時間到后，觸發(fā)模具在線監(jiān)視保護系統(tǒng)，后者對動定模連續(xù)取像，監(jiān)控頂針是否將成型工件頂出并下落；當(dāng)監(jiān)控到工件完全下落時，模具在線監(jiān)視保護系統(tǒng)發(fā)出確認信號反饋給射出成型裝置以開始下一個周期；如果在設(shè)定時間內(nèi)工件未落下或動定模間有雜物，模具在線監(jiān)視保護系統(tǒng)則發(fā)出異常信號，停止射出成型裝置報警并做出相應(yīng)控制處理。
【文檔編號】B29C45/84GK104441526SQ201410494784
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月24日
【發(fā)明者】游旭新 申請人:上海智覺光電科技有限公司