基于线阵CCD石材连续磨机在线检测与控制系统研究
作者单位：沈阳建筑大学
学位级别：硕士
导师姓名：袁哲
授予年度：2016年
主 题：石材连续磨机 CCD检测 PPI通信技术 PLC控制
摘 要：石材连续磨机是应用广泛的石材建筑材料加工装备之一,目前国外的石材连续磨机已达到很高的自动化水平和系统集成度,可以自动进行非接触型检测和磨抛加工,使得石材的磨抛加工效率和磨抛质量都得到了很大的提升。国内石材加工设备还处在接触型宽度检测状态,与之相比还有很多的差距。为了提升国内石材连续磨机的自动化水平和系统集成度,本文在传统石材连续磨机的基础上,利用机器视觉检测、IPC与PLC实时通信、磨机自动化控制等技术对全自动石材连续磨机进行了相关研究,主要研究内容可以概括为以下几个方面:(1)为了能够完成对石材连续磨机控制系统的设计,对传统石材磨机机械结构进行介绍与分析。通过对石材连续磨机总控制系统主要元件的选择和对工作过程的阐述与分析,提出石材连续磨机在线检测与运动控制系统的总体设计方案。(2)为了能够实现石材大板的宽度自动化在线检测,提出一种应用于石材连续磨机的石材大板检测技术。利用线阵CCD相机获取石材大板的图像信息,通过一维图像中值滤波去噪技术除去图像中可能存在的噪声。然后,运用基于最大类间方差法的一维图像自适应3值技术来获取石材大板宽度数据。为了能够获得真实的石材大板宽度数据,需要利用相机标定技术获取线阵CCD相机的内外参数。为实现石材大板的视觉检测,采用坐标转换技术实现图像坐标与世界坐标之间的变换。该技术能够提高石材连续磨机的测量精度和测量效率,从而能够有效的降低工人的劳动强度。(3)为了能够实现IPC与PLC之间的实时通信,提出一种针对石材智能连续磨机的RS-485单工通信PPI协议通信方法,能够实现IPC与PLC的实时通信。使用C++/MFC语言和MSComm控件对工控机通信程序进行了研究和编写。应用S7-200 PLC的STEP 7-Micro WIN编程软件对采用自由口通信的宽度数据接收程序进行研究和编写。通过通信系统完成工控机IPC与PLC之间的数据通信,为实现利用PLC控制石材智能连续磨机进行石材大板的磨抛加工提供基本的通信保证。(4)为了能够实现石材连续磨机的自动磨抛控制,对三项PLC控制系统的关键技术进行分析和研究。具体内容如下:针对传统磨机速度控制系统的弊端提出一种基于S曲线的速度控制方法,避免机械系统运动不平稳、不均匀的情况;针对智能连续磨机控制系统需要大量I/O接口,单纯用I/O模块扩展并不能达到I/O接口数量的要求的情况,通过将行列矩阵扫描基本原理应用到石材连续磨机控制系统中,从而实现I/O接口虚拟增加,满足输入输出端口的需求量;考虑石材连续磨机磨头下降条件和横梁及皮带两个方向的约束得出石材连续磨机磨头下降条件的数学模型。(5)为了能够实现智能石材连续磨机运动控制系统的自动加工,分析本课题所研究的智能石材连续磨机运动控制系统主要的三个运动方向的控制,针对其运动控制方式提出了一种基于PLC的控制流程,确定出控制系统被控对象和输入输出接口,并应用S7-200 PLC编程软件STEP 7-Micro WIN,对智能磨机控制系统进行了编写。本文通过对以上内容的研究,通过对传统石材连续磨机的自动化改造,结合石材大板的视觉宽度检测技术,实现了石材大板在连续磨机上由石材智能在线宽度检测到自动化磨抛的加工过程,解决了国内石材企业针对石材连续磨机自动化程度不高和精度不够的困扰,提高了智能化程度、生产效率和经济效益,对石材行业生产加装备有着重要意义。
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