[发明专利]基于ZigBee网络的嵌入式模具保护系统及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及注塑机模具领域，尤其是一种注塑机模具保护系统。

背景技术

塑料注射成型机作为塑料制品的加工设备已有半个多世纪的历史，近年来随着塑料制品应用领域的不断扩大，世界上对注塑机械的需求呈现了持续大幅攀升的趋势。特别是我国，进入20世纪90年代以来，注塑机的销售额以10％左右的年均增长率快速增长，总产量已居世界第一位。

在注塑加工生产中，注塑模具作为注塑制品加工最重要的成型设备，其质量优劣直接关系到制品质量优劣。而且由于模具在注塑加工企业生产成本中占据较大的比例，其使用寿命直接左右注塑制品成本。目前在注塑成型车间中，为了降低修模成本，提升模具的使用率，大部分的厂家采用人工倒班的作业方式，由作业人员通过目视、探头、手摸的方式进行模具夹模的预防作业，效率极其低下劳动强度高，需要投入大量的人力物力，而且容易在人员作业疲劳是发生目视漏看而照成模具损坏，甚至因为探头而产生不安全的人身事故。因此，提高注塑模具质量，并通过机器视觉技术维护和保养好，延长其使用周期，是注塑制品加工企业降本增效的重要课题。

近年来，随着图像处理技术飞速发展，特别计算机处理速度的显著提高，大规模存储器的出现，模具的自动识别报警系统被大量引入注塑行业中，通过CCD视频图像的动态采集，借助计算机数字图像处理技术，对生产过程中模具存在的残留、滑块错位、脱模不良等异常情况进行实时监控以实现对模具的自动保护。这种基于图像的实时监控系统极大提高了注塑模具的安全性，降低了修模成本，提升了工作效率，降低了工作人员的劳动强度。因此，基于机器视觉的模具保护器成为目前众多注塑机必备的配套设备。

而现今市面上大部分国内生产的模具保护器都采用X86平台的工控机作为主控器，价格昂贵且缺乏丰富的接口，和现场PLC或其他设备连接需要外加扩展板卡；需要繁琐的操作来完成监视和检测报警的任务，而现场的操作人员则需要经过专业的培训才能够操作设备；厂房内光线变化、设备振动、模具归位不准以及现场噪声等因素仍然会造成一定概率的误报警；各台注塑机和模具保护器的重要信息缺乏数据远传和远程监控的功能，监测人员必须在现场巡视，十分不方便。

发明内容

为了解决注塑行业中的模具安全问题，并克服现有技术中仍然存在的问题，本发明提供一种检测结果准确，并能远程监控的基于ZigBee网络的嵌入式模具保护系统及其方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于ZigBee网络的嵌入式模具保护系统，所述模具保护系统包括：协调器，用以负责ZigBee网络的建立、维护、子节点的加入、数据的收集以及与上位机之间的通讯；

路由器节点，用于负责数据路由，确保主节点与带有无线收发功能的嵌入式模具保护器之间正确的数据交换；

带有无线收发功能的嵌入式模具保护器，用以提供注塑机模具状态信息；

上位机，用于显示系统中各终端节点的实时状态；

其中，所述带有无线收发功能的嵌入式模具保护器包括：

数据无线收发模块，用以实现状态信息的无线收发功能，使单个模具保护器成为ZigBee网络中的终端节点；

图像采集模块，包括一个红外摄像头、一个红外光源和两个磁性座；

数据处理模块，用以进行图像数据处理，进行异常检测；

人机交互模块，包括液晶显示器和电容式触摸板，用以设置系统参数和显示当前节点监控情况；

I/O信号转接板，用以根据检测结果控制注塑机动作。

进一步，所述的传感器节点中电源模块采用可选的干电池和外部电源两种供电方式。

所述数据无线收发模块由MSP430微处理器、射频收发器CC2520以及节点收发功率放大器CC2591组成。

所述的人机交互模块包括独立的液晶显示屏和电容式触摸板两部分，分别通过VGA接口和232串口与主控板相连。

所述的I/O转接板中输入信号带光电隔离功能，输出信号通过继电器隔离。

一种基于ZigBee网络的嵌入式模具保护方法，所述模具保护方法包括以下步骤：

A:模具保护器根据注塑机工艺流程监控模具安全，具体如下：

A1:模具保护器在注塑成型后对模腔进行异常检测，过程如下：

A11:确认注塑机安全门是否关闭，等待注塑机开模到位信号；

A12:使用红外相机对产品成型后的模腔拍摄图像，与基准图像对比判断是否存在图像偏移，若存在则进行位置补偿；