[发明专利]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及其方法

说明书

技术领域

本发明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及其方法。

背景技术

塑料吹塑制品壁厚过大会导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。

发明内容

本发明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。

本发明的另一目的在于提供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。

本发明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，所述图像采集卡、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40～50cm，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2～3cm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。