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光固化成形系统中树脂液位检测与控制的研究

光固化成形系统中树脂液位检测与控制的研究

作者：薛飞华中科技大学

学位级别：硕士

激光固化快速成形技术是上世纪80 年代后期发展起来的一种新型制造技术,它高度集成了数控技术、CAD/CAM、计算机、激光技术及材料科学与工程等多学科的最新成果。它可以实现直接从CAD 模型到三维实体模型的制作,而不需要任何的刀具、夹... 详细信息

激光固化快速成形技术是上世纪80 年代后期发展起来的一种新型制造技术,它高度集成了数控技术、CAD/CAM、计算机、激光技术及材料科学与工程等多学科的最新成果。它可以实现直接从CAD 模型到三维实体模型的制作,而不需要任何的刀具、夹具,这大大缩短了新产品的研制和开发周期。如今,该项技术已是国内外应用最广泛的快速成形技术之一,在产品设计与评估、功能测试和快速制模等方面起到了越来越重要的作用。树脂液位检测与控制技术是激光固化快速成形中的一项非常重要的技术,它对设备的可靠性、成形效率以及成形精度有着至关重要的作用。这里,基于国内外液位检测和控制系统研究的现状,本文提出了以激光非接触反射测量的方式检测并控制液位的方法,而后完成了液位检测和控制系统的功能设计和硬件总体框架的设计,并且详细描述了液位检测和控制的整个过程。本文还系统的分析了快速成形过程中影响树脂液位波动的各种因素及其影响机理,分析了影响液位检测和控制精度的各种因素,并提出了相应的解决方案。为了测试液位检测与控制系统的性能,本文对液位检测系统进行了标定,并对树脂升降槽系统的运动精度和液位控制系统的精度进行了测试。最后,通过大量实际加工原型的实验表明,这种液位控制的方法是十分可靠的。

关键词：快速成形光固化成形液位检测液位控制

基于CAN总线的超声液位检测系统研究与设计

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基于CAN总线的超声液位检测系统研究与设计

作者：巩庆民河南理工大学

学位级别：硕士

近年来,液位检测技术的应用越来越广泛,技术要求也越来越高,网络化已经成为水库、港口等液位检测的趋势。CAN总线作为一种有效支持分布式控制和实时控制的技术,以其稳定性好、可靠性高、维护成本低等特点受到人们的重视。为了适应科学... 详细信息

近年来,液位检测技术的应用越来越广泛,技术要求也越来越高,网络化已经成为水库、港口等液位检测的趋势。CAN总线作为一种有效支持分布式控制和实时控制的技术,以其稳定性好、可靠性高、维护成本低等特点受到人们的重视。为了适应科学技术的需要,提出了基于CAN总线的超声液位检测系统设计方案,实现了总线仪表的智能化。本文首先分析了CAN总线的原理及通信的技术规范,通过分析引出了基于CAN总线的超声液位检测控制方案,介绍了控制系统各个部分的基本硬件组成。本文选用AT89S52单片机与CAN控制器SJA1000作为控制芯片设计了具体的硬件电路,接着针对各个组成部分的具体硬件进行详细的设计并对相关硬件的控制方法进行研究。然后,在控制方案和硬件的基础上进行软件系统的设计,采用C51高级语言编写了单片机系统的软件模块,给出了各个模块的流程图以及部分源代码。采用VB高级语言编写上位机界面并给出了部分源代码,设计出了可视化的界面,并且给出了软件运行的结果,最后通过仿真和实验对系统进行调试,得出理想的参数值。在可靠性方面,采取了光电隔离、软件陷阱以及系统软件滤波等措施,就系统运行中软硬件抗干扰技术方面的问题进行了说明,保证系统可靠运行,实验和仿真结果表明,研究开发的液位检测系统实现了工作站和监控后台在CAN总线上的通信,进而证明了课题的可行性。

关键词：超声波液位检测 CAN总线 VB编程

基于机器视觉的瓶装液位检测及剔除系统的设计

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基于机器视觉的瓶装液位检测及剔除系统的设计

作者：王锐山东科技大学

学位级别：硕士

伴随着现代科技技术的快速发展,智能化和自动化的生产线使得饮料的生产效能越来越高。但是由于缺少配套的相关检测设备,造成质量把控不过关比如会出现液位不合格的产品,这将严重影响企业的长远发展。企业采用的常规检测方法通常是人工识... 详细信息

伴随着现代科技技术的快速发展,智能化和自动化的生产线使得饮料的生产效能越来越高。但是由于缺少配套的相关检测设备,造成质量把控不过关比如会出现液位不合格的产品,这将严重影响企业的长远发展。企业采用的常规检测方法通常是人工识别,这样不仅使得产品质量得不到保证,而且会降低效率和检测精度,还会带来一些潜在问题并影响企业长远发展。所以为了保证产品的质量,消除潜在的质量问题,设计基于机器视觉的瓶装液位检测及剔除系统对饮料企业的长远发展非常重要。本文首先根据国家对饮料包装的管理规定和工厂饮料生产线上链道速度要求,确定了本系统的技术指标:首先可以达到72000瓶/小时检测标准,检测精度可以达到±1mm。然后对不同液位检测方案进行比较分析,并最终确定了基于机器视觉的液位检测方法。首先工控机驱动工业相机进行液位图像采集,通过GigE以太网线传输到工控机并利用Opencv进行图像处理,然后计算出液位值并判断该液位是否合格,将不合格液位实时剔除。本文设计的基于机器视觉的瓶装液位检测及剔除系统由光学成像模块、图像采集模块、工控机智能处理决策模块和剔除模块组成,其具有高精度低成本的特点。本系统设计了可以满足链道高速运行的机器视觉处理算法,并使用统计过程控制来对各个环节进行综合管理和调度。针对生产车间可能出现高震动、高湿度等干扰,设计了各种防震防潮措施和不锈钢屏蔽壳。本设计通过一系列模拟环境实验,验证了此检测方案的可行性,可以达到高速、高精度的要求,而且可以满足不同瓶型、不同溶质的检测需求。

关键词：机器视觉液位检测 OpenCV视觉库图像处理

基于机器视觉的饮水机取水杯液位检测系统开发研究

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基于机器视觉的饮水机取水杯液位检测系统开发研究

作者：李博文华南理工大学

学位级别：硕士

在中国制造2025背景下,家电行业向数字化、信息化、智能化转型升级。本文所述液位检测系统在饮水机原有功能基础上,采用机器视觉液位检测方法,实现取水杯自动加水、杯满停水功能,提供更加便捷的取水方式。系统可在常见立式与台式饮水机... 详细信息

在中国制造2025背景下,家电行业向数字化、信息化、智能化转型升级。本文所述液位检测系统在饮水机原有功能基础上,采用机器视觉液位检测方法,实现取水杯自动加水、杯满停水功能,提供更加便捷的取水方式。系统可在常见立式与台式饮水机上应用,适应高度75毫米至150毫米之间透明与非透明材质取水杯。主要研究内容如下:1.在对液位检测系统研究现状进行充分调研前提下,借鉴其中可行解决方案,并依据系统功能要求及相关指标,完成对饮水机取水杯液位检测系统整体设计与硬件选型。2.针对基于机器视觉的饮水机取水杯液位检测系统所用关键技术,将系统算法分为四部分:取水杯区域信息提取、取水杯放置检测、液面特征提取与液位检测控制算法。并分别进行深入研究。针对取水杯区域信息提取需求,对图像滤波、边缘检测、阈值分割、Hough变换及其改进算法与直接搜索算法进行讨论;针对取水杯放置检测需求,提出一种帧间差法与背景差法相结合的解决方案,进行自适应背景更新,应对光照环境变化;针对液面特征提取需求,使用背景差法与直方图均衡化增强液面对比度;针对根据当前液位高度控制饮水机在加水状态、停水状态间切换需求,依据液位处于加水状态与停水状态不同特征提出动态检测与静态检测相结合的液位检测控制算法。3.叙述饮水机取水杯液位检测系统总体结构及实际安装方式,详细分析系统硬件与软件构成。通过对高,中,低,透明与非透明六支典型取水杯进行测试,观察软件各部分算法实验结果并分析系统性能与适应性。实验结果表明本文所设计液位检测装置可适应对常用取水杯液位检测,具有较高应用价值。本文所述液位检测系统创新的将机器视觉技术应用在饮水机平台液位检测系统中,通过将图像传感器所采集图像经各步骤算法处理后获取液位高度信息,进而控制饮水机开水与停水状态。并在进行理论分析后,通过实验验证了液位检测系统可行性。系统为饮水机赋予智能化,并对新一代饮水机取水方式进行了重新定义。

关键词：液位检测取水杯放置检测区域轮廓提取特征提取动静态检测

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面曝光快速成形系统激光液位检测技术研究

面曝光快速成形系统激光液位检测技术研究

作者：闫达海西安工程大学

学位级别：硕士

随着经济全球化的形成，企业为了提高竞争能力，满足客户在品种、批量和供货时间上越来越苛刻的需求，要求制造技术在不明显增加产品成本的情况下，能够灵活的以小批量甚至单件生产。传统方法已经不能满足市场的要求，快速成形在这样的... 详细信息

随着经济全球化的形成，企业为了提高竞争能力，满足客户在品种、批量和供货时间上越来越苛刻的需求，要求制造技术在不明显增加产品成本的情况下，能够灵活的以小批量甚至单件生产。传统方法已经不能满足市场的要求，快速成形在这样的背景下应运而生，并在当今世界范围内掀起了研究热潮。本课题研究的是面曝光快速成形系统中的树脂液位检测技术。面曝光快速成形是快速成形技术中的一种，它的工作原理为：通过各种手段将三维CAD模型生成二维截面图形，用紫外光为光源将截面图形照射到光敏树脂表面生成视图，以该视图为掩膜，进行选择性固化，如此层层堆积，最终形成零件模型。生成视图的视图发生器有一个最佳成像位置，只有当树脂液面保持在该位置时，才能保证零件的制作精度。为了检测树脂液面是否在最佳成像位置处，本文开发了一套树脂液位检测系统，它是根据激光三角法测量原理，选择红光半导体激光器为光源，利用位置传感器（PSD）获取反射光斑位置变化的信号来检测液位高度。首先，对面曝光快速成形加工过程的误差进行分析，高精度的液位检测系统有助于减小误差。根据树脂的特性及树脂液面波动的因素，最终选择非接触式激光液位检测法，深入的研究该检测法，对一维PSD的工作原理和激光三角法原理进行介绍，并对激光三角法进行改进以满足实验要求。其次，对液位检测系统整体方案进行设计，并根据方案对液位检测系统进行硬件的选型与设计。包括红光半导体激光器的选型，一维PSD的选型，PSD信号处理电路的设计，数据采集和显示电路的设计以及机械安装的设计与调试。将电路设计好后，利用Protel Altium Designer软件绘制原理图，根据原理图绘制并制作PCB电路板，将相应的电子元件焊接后，电路板就制作完成。接着保证这些硬件按照我们的要求精确地、牢固的安装于面曝光快速成形试验台，通过调试可以稳定的运行。接着，根据功能要求和硬件电路开发了激光液位检测系统的软件系统。软件采用模块化结构，实现了数据的采集、处理和显示的基本功能。树脂液位的高度通过LCD在线显示。最后，对PSD采用最小二乘法进行线性标定，得到线性度比较好的部分作为量程。通过树脂液位检测实验测得在2mm的量程内，最大检测误差为48.054μm，检测结果在误差允许的范围内，表明该激光液位检测系统设计的合理性和可靠性。

关键词：面曝光快速成形液位检测 PSD 激光三角法半导体激光器信号处理电路数据采集

智能乌氏粘度仪液位检测技术与管理单元设计研究

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智能乌氏粘度仪液位检测技术与管理单元设计研究

作者：温冠华湖南大学

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粘度测量作为控制生产流程、保证生产安全、控制与评定产品质量、医学诊断及科学研究的重要手段,在石油、化工、医药、建材和轻工等领域中的应用日益广泛。毛细管粘度仪作为目前应用最为广泛的粘度测量仪器,其液位检测技术与管理单元的... 详细信息

粘度测量作为控制生产流程、保证生产安全、控制与评定产品质量、医学诊断及科学研究的重要手段,在石油、化工、医药、建材和轻工等领域中的应用日益广泛。毛细管粘度仪作为目前应用最为广泛的粘度测量仪器,其液位检测技术与管理单元的性能在很大程度上决定了仪器的测量精度及自动化和智能化程度。针对目前国内大部分毛细管粘度仪仍需手动计时、自动化程度受限,而国外粘度仪售价昂贵的现状,本课题提出一款基于“双CPU”架构的重力式毛细管型智能乌氏粘度仪,两片STM32F407分别作为测试系统和温控系统的信息处理核心。本文着重研究智能乌氏粘度仪测试系统中的液位检测技术与管理单元设计。首先,本文介绍粘度测量的背景和意义,为智能乌氏粘度仪提出的必要性提供理论依据。阐述粘度测量方法的发展,并着重介绍乌氏粘度仪的发展,为智能乌氏粘度仪的设计方法奠定理论基础。接着介绍本课题的设计要求,并阐述智能乌氏粘度仪的系统构成及其工作机理。其次,针对本设计中采用的光电液位检测装置,本文提出一种基于改进3σ准则的高精度毛细管粘度仪液位检测算法,并细致的介绍算法的实现方法。对算法的计算量进行分析,并通过仿真和实验方法对算法的抗噪性进行分析。通过实验验证采用该液位检测算法的智能乌氏粘度仪可以获得较高精度的粘度测量结果,测量数据具有较好的重复性。最后介绍基于该算法的液位检测技术的软硬件实现。然后,本文介绍智能乌氏粘度仪管理单元的硬件设计,给出管理单元的硬件架构框图,设计管理单元各个模块电路,包括人机交互模块、数据存储模块、通信模块、打印模块以及电源模块,介绍管理单元的PCB设计流程。最后,本文阐述智能乌氏粘度仪管理单元主程序的工作流程,并采用模块化设计思想实现对管理单元的软件设计,具体包括人机交互模块、数据存储模块、通信模块以及打印模块。实际测试结果表明,基于本文液位检测技术与管理单元设计的智能乌氏粘度仪的粘度测量重复性小于0.1%,优于GB10247-88中0.35%的要求,人机交互性好,便于用户使用。

关键词：智能乌氏粘度仪 STM32F407 光电传感器改进3σ准则液位检测管理单元

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基于X射线的液位检测系统的设计

基于X射线的液位检测系统的设计

作者：罗衍鑫山东科技大学

学位级别：硕士

液位检测是工业生产中的一个非常重要环节,在石油、食品加工、产品封装等领域有着极其重要的意义。本论文采用发展成熟的PLC,结合闪烁体探测器、X射线发生装置和STM32控制模块组成了稳定性较强的液位检测系统,该系统主要针对啤酒、饮料... 详细信息

液位检测是工业生产中的一个非常重要环节,在石油、食品加工、产品封装等领域有着极其重要的意义。本论文采用发展成熟的PLC,结合闪烁体探测器、X射线发生装置和STM32控制模块组成了稳定性较强的液位检测系统,该系统主要针对啤酒、饮料等灌装产品进行液位检测。本文主要研究了可以控制的低能量X射线源(X光管),主要是对灯丝供电电流和加在X射线阴、阳两极间的高电压的控制。为了使X射线源能够稳定地工作,还附加了一些其他监控量:高压的供电电路以及灯丝供电电路的开关时间长短的控制。高压直流电源主要使用的是开关电源技术,高压和灯丝供电使用的是不同的拓扑结构,使用PWM波占空比来控制电源输出电压,还设计了反馈控制环路来提高电源稳定性。为了工作人员免受X射线的辐射,选用远距离控制射线的方法,所以选用了微控制器STM32103VET6作为下位机的主控制器芯片,并且在此微控制器上编写程序来控制射线。选用RS-485串行接口和上位机通信,上位控制软件在labVIEW环境中开发。自主设计了脉冲信号处理电路,并且对脉冲信号放大电路作了简单设计;针对PLC高速计数器HSC4(HSC5)做了脉冲计数测量实验;完成了 PLC对脉冲计数数据采集与处理程序,分析了系统的检测精度。

关键词： X射线高压直流电源闪烁体探测器 PLC 液位检测

基于视频图像的液位检测与跟踪系统分析与设计

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基于视频图像的液位检测与跟踪系统分析与设计

作者：陈金丽湖南大学

学位级别：硕士

基于视频方式的运动目标检测与跟踪融合了图像处理、模式识别、人工智能、自动控制以及计算机等许多领域的先进技术,在军事制导、安全监测、交通管制、医疗诊断等许多方面都有着广泛的应用。液态物质在人们的生产生活中占据着举足轻重... 详细信息

基于视频方式的运动目标检测与跟踪融合了图像处理、模式识别、人工智能、自动控制以及计算机等许多领域的先进技术,在军事制导、安全监测、交通管制、医疗诊断等许多方面都有着广泛的应用。液态物质在人们的生产生活中占据着举足轻重的位置,液位测量更是遍及生产和生活的各个领域,而在实际生产生活中,实时液位精确测量是个关键。传统的液位检测技术及使用方法已达二十余种,其中有压力、浮体、电容、超声波、射频液位传感器等,它们通常对环境具有一定的要求,不能在恶劣的环境下工作。综合现代科学发展技术,设计一种基于视频图像处理技术的液位检测系统势在必行,它可以克服目前人工检定强度大、可靠性不高等不足,提高检测的速度、精度和可靠性。本文设计开发了一套非接触式的基于视频的液位检测与跟踪系统。文中介绍了系统的硬件组成和软件设计,并详细阐述了液位检测的算法设计。主要的研究工作如下:(1)在对液位目标进行检测研究方面,经过对初始图像进行滤波处理除掉部分噪声、进行直方图均衡化处理后,本文提出了一种自适应背景提取方法,并对背景进行了实时更新以适应光线变化或场景本身的变化。针对差分图像中产生的孔洞,采用形态滤波对分割结果进行后续处理,消除噪声和背景扰动带来的影响。(2)在运动液位跟踪研究方面,需要以检测出的液位位置作为基础。为了提高液位测量的精度,本文提出了基于卡尔曼滤波的预估校正方法。通过卡尔曼滤波我们可以对液位在下一帧的位置进行预测,估计液位在下一时刻可能的位置,从而在这个较小的范围内,对检测到的液位位置进行校正。这种采用卡尔曼滤波做位置预测的方法,缩小了搜索的范围,提高了算法的效率。本文对提出的算法进行了仿真实验和编程实现。实验表明,系统液位检测速度快、精度高、可靠性好,对不同光线环境的适应性良好,取得了预期效果,而且算法运算速度快,满足系统实时性要求,易于硬件实现。本文的检测与跟踪算法成功地在基于ARM嵌入式平台的液位检测系统上得以实现。

关键词：液位检测自适应背景模型卡尔曼滤波液位图像检测系统

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基于图像处理的视频液位检测系统的研究

基于图像处理的视频液位检测系统的研究

作者：张显湖南大学

学位级别：硕士

基于图像处理的视频液位检测系统融合了图像处理技术、模式识别、ARM嵌入式系统、Linux操作系统等领域的先进技术于一体。它通过实时采集的液位图像以及检测出的液位高度信息为工业控制领域提供控制需要的准确数据。液位检测遍及生产和... 详细信息

基于图像处理的视频液位检测系统融合了图像处理技术、模式识别、ARM嵌入式系统、Linux操作系统等领域的先进技术于一体。它通过实时采集的液位图像以及检测出的液位高度信息为工业控制领域提供控制需要的准确数据。液位检测遍及生产和生活的各个领域,当前检测液位的方法有许多种,如浮子式、压力式、雷达式、超声波式、电容式等十几种液位计,它们通常对环境具有一定的要求,受环境影响比较大,并且不稳定。因此,设计一种高精度、稳定性强、检测速度快的液位检测系统成为当务之急,并且具有很大的发展前途。本文设计开发了一套非接触式的基于图像处理的视频液位检测系统。文中介绍了系统的硬件组成、液位应用程序的算法设计,最后介绍了ARM-linux内核与文件系统的交叉编译以及移植工作。主要工作如下：(1)嵌入式ARM系统的硬件选型,包括核心板和底层模板的介绍,AV采集板的介绍。(2)根据在实际的液位检测环境中拍摄的液位图像编写了一系列的处理算法最后完成了整个应用程序算法的设计,包括图像滤波、图像分割、边缘检测、形态学直线检测、液位定位等算法的设计(3)介绍了嵌入式Bootloader、ARM-Linux内核和文件系统的交叉编译和移植工作。搭建好了嵌入式ARM的应用环境,为应用程序做好准备。最后,本文对设计完成的应用程序的算法进行了仿真并且对系统的稳定性进行了检测,均得到了较好的实验效果达到了预期的目的。

关键词：液位检测图像分割嵌入式 S3C2440 视频液位检测系统