[发明专利]一种基于正交CCD图像反馈的自动打标控制系统

说明书

一种基于正交CCD图像反馈的自动打标控制系统，进一步提高了机床打标的自动化水平和面对不规则气瓶的自适应标记能力，实现一台机床面向多种质量层次气瓶的精密打标；以二值化为核心思想构建的图像四步处理流程系统，数据获取简单计算量小，轮廓提取完整迅速，对工业生产具有广泛的适应性。基于正交CCD图像反馈控制的高质量气动打标，实现了基于现有国产天然气气瓶的高质量标记，通过提高图像获取实时性等方面的继续研究。

技术领域

本发明涉及一种基于正交CCD图像反馈的自动打标控制系统，适用于机械领域。

背景技术

随着能源行业的高速发展，对高压天然气瓶的需求量迅猛增加，国家标准规定对每只气瓶均需进行标记，包括有出厂检验标记、制造厂代号、钢瓶的壁厚、容积、编号、水压实验压力以及出厂日期等共30多个字符，分布在钢瓶肩部范围的球面上且按多行排列，以便进行身份识别和有效管理。

目前，国产高压天然气瓶气动打标机的控制系统主要由二维平面气动打标机的基础上改造而来，国内研究人员在基于网络化、计算机并行处理技术和打标头运动分析等控制方面开展了许多研究，国外在节能和智能化控制方面开展了一些研究，但这些研究主要集中在开环控制系统并且应用局限在曲面较为规则的气瓶上。作为薄壁圆筒件，受国产工艺条件限制，高压天然气瓶的肩部在冲压缩口过程中会产生大量的锻造缺陷，而且表面皮层在热处理过程中会产生氧化剥落，造成气瓶肩部曲率半径变化不连续，甚至存在大量的凹坑。

目前主要的解决方法是事先通过人工视觉检查来尽量避免在缺陷位置标记，而如何保证标记头自适应地按照标记曲面变化调整打标方向还亟待解决，当前主流的气动打标机精度、自动化和效率都较低。要实现高效高质量的气动打标，就需要探索如何利用计算机视觉技术即图像处理技术来替代人工视觉检查，研究自动检测打标缺陷及曲面法向实时捕获技术，结合多轴伺服控制系统实现高质量标记。

图像识别和处理技术作为计算学科的一个研究热点，现已在许多场合替代人工进行各种应用，如零件的几何质量检测、车辆牌照识别等，但在气动打标机床控制系统中的应用尚待研究。

因此，利用图像处理技术研发具有反馈功能的高压天然气瓶气动打标机闭环自动控制系统，以此来有效提升高压天然气瓶的标记质量和气动打标机的整体性能，是迫切的现实需求并具有重要的科研意义。

发明内容

本发明提出了一种基于正交CCD图像反馈的自动打标控制系统，进一步提高了机床打标的自动化水平和面对不规则气瓶的自适应标记能力，实现一台机床面向多种质量层次气瓶的精密打标；以二值化为核心思想构建的图像四步处理流程系统，数据获取简单计算量小，轮廓提取完整迅速，对工业生产具有广泛的适应性。

本发明所采用的技术方案是：

所述控制系统设计通过轴向CCD结合气瓶在工位上的转动，采集肩部的轴向轮廓图像数据，经计算机处理后进行打标区域的自动优化选择，以保证打标头在气瓶最佳区域打标。

所述控制系统通过径向CCD采集气瓶肩部优化后的待打标位置的法向图像数据，精确计算打标位置各点的法线方向，自适应地调整打标头位置姿态确保每个字符沿法向标记。

所述气动打标机控制系统从硬件层面主要包含图像采集装置、机电伺服控制器和打标执行机构3个部分。

所述控制系统采用模块化的工程思路，软件系统的主要任务是打标图像处理、加工代码自动生成和打标机运动控制，着重解决气瓶图像轮廓提取、打标缺陷提取和打标加工代码自动生成等问题。

本发明的有益效果是：基于正交CCD图像反馈控制的高质量气动打标，实现了基于现有国产天然气气瓶的高质量标记，通过提高图像获取实时性等方面的继续研究，可以进一步地提升国内气瓶加工业整体加工档次和产品防伪性能，并向其他行业推广应用。

附图说明

图1是本发明的正交CCD图像反馈控制架构图。