基于机器视觉的移动式漆包线在线检测系统设计与应用

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漆包线是现代工业生产的重要原材料之一,其品质的优劣决定下游产品的综合性能,传统的人工检测方法已经无法满足工业化生产的需求。随着科学技术的进步,机器视觉日趋成熟。本文将机器视觉检测技术应用于漆包线线径测量和漆膜连续性检测,设计了一种基于机器视觉的移动式漆包线在线检测系统,实现了非接触式检测。该系统具有检测速度快、测量精度高和应用范围广等特点。研究成果有助于提升漆包线品质,为漆包线生产工艺的改善和优化提供参考。本文的主要工作内容如下:(1)通过企业调研,结合现有的漆包线生产工艺,设计了检测系统的整体框架。首先,利用UG NX10.0软件,搭建系统三维模型;然后,对受力较大的Y轴滑块和受弯矩较大的横梁组件进行静力学分析,从理论上验证了结构的可行性;最后,结合企业应用需要,选择合适的工业相机、镜头、光源、PLC控制器和工控一体机等搭建了硬件系统。(2)针对漆包线振动幅度过大的问题,从系统硬件的角度出发,设计了一种可移动式漆包线钩线机构,检测时自动将漆包线勾至固定轮组,方便相机采集图像,实验结果表明,该机构有效地使漆包线振幅缩减至0.1mm以内;对相机的标定原理展开分析,并将精度为±0.001mm的针规作为系统的标定物,完成了系统的标定实验;通过对比机器视觉中常用的图像预处理和Blob分析方法,将ROI提取、阈值分割、中值滤波和特征值计算等算法应用于漆包线图像,完成了漆包线图像的识别与定位工作。(3)分析了现有的亚像素边缘检测算法,按照“先粗后精”的设计思路,采用基于Canny算子的插值法和最小二乘法等,完成了漆包线线径测量的工作;通过分析漆包线表面漆膜不连续的问题,采用亚像素边缘检测算法和曲线拟合算法相结合的方式,实现了漆包线漆膜连续性检测。(4)分析市场主流的机器视觉软件,选用Visual Studio 2022开发平台,结合HALCON18.05图像处理工具包设计检测软件,选用TIA Portal V15.1软件,结合Win CC V7.4系统设计巡检软件;采用西门子PLC控制器对定位电机和钩线电机进行控制,并通过S7协议实现上位机与下位机的实时通讯,达到对36个漆包线工位自动巡检的效果;通过软硬件设计,对系统样机进行组装,并完成了稳定性测试,单条漆包线测试和在线能力测试。测试结果表明:该系统样机检测的绝对误差为0.02μm,相对误差为0.008%,满足企业生产要求。
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