液体瓶装生产线视觉检测机器人的控制系统研究

论文摘要

我国是一个瓶装产品需求大国，随着我国经济持续健康的发展和生活水平的不断提高，人们对瓶装产品质量需求日益增高。目前国内外饮料生产厂家在瓶装产品质量控制环节往往使用大量灯检人员，耗费了大量人力物力资源，直接导致生产效率下降，而国外的全自动检测设备不仅仅昂贵，且对我国进行了技术封锁，发展具有自主知识产权的液体瓶装生产线检测机器人是十分必要的。本文以2ml的安瓿作为检测对象，设计出了步进式安瓿检测机器人的机电控制系统，步进式安瓿检测机器人的研制成功将大大提高厂家的生产效率和自动化程度，具有极大的社会意义与经济效益。首先，本文分析了当前液体瓶装生产线在我国酒类，饮料及医药市场的前景以及对这些产品的检测需求，论述了自主知识产权的检测机器人的必要性，结合国内外对于液体瓶装产品的检测的发展历程，阐述了人工灯检阶段和全自动灯检阶段。其次，从机器视觉的关键技术点，如照明、光学镜头、工业相机等方面进行了分析，搭建了适合2ml安瓿的视觉检测平台；针对“旋转-急停”的检测方案提出了单机系统和步进式系统两种体系结构，前者是作为后者的成功开发的基础而研制的，通过机械设计图纸详细的描述了这两种结构的机械运行原理和电气连接原理。最后，在硬件和软件方面描述了控制系统的设计。硬件方面的控制核心采用了计算能力很强大的工业控制计算机，西门子S7-300的PLC，前者主要用于图像处理，分析及判断，后者用于底层的电气控制，负责感知信号的采集，机器的运行以及发送控制信号，计算机采用了MPI的通讯方式与PLC连接，同时为了达到过程GMP的功能，该机器的PLC还需与安瓿流水生产线上的其他PLC通讯以控制其运行。软件方面由人机监控界面和PLC运行程序构成，人机界面在VC6.0编译环境下生成，计算机与PLC的通讯采用了西门子的封装软件包Prodave，PLC程序在SIMATIC STEP7V5.4环境下实现硬件的配置以及控制程序的模块化生成。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景与意义
• 1.2 检测机器人的检测对象的成因
• 1.3 自主知识产权检测机器人必要性
• 1.4 检测技术的发展概况
• 1.4.1 人工检测阶段
• 1.4.2 全自动灯检阶段
• 1.5 论文的内容与结构安排
• 第2章 安瓿生产线视觉检测机器人总体结构设计
• 2.1 系统设计的基本要求
• 2.2 全自动机器视觉系统设计
• 2.2.1 机器视觉关键技术
• 2.2.2 单机系统和步进式系统设计
• 2.3 本章小结
• 第3章 步进式安瓿视觉检测机器人机械结构
• 3.1 机械主体
• 3.2 搓瓶结构
• 3.3 主轮盘间歇传动结构
• 3.4 剔除结构
• 3.5 夹持机械手结构
• 3.6 本章小结
• 第4章 步进式安瓿视觉检测机器人控制系统设计
• 4.1 硬件设计
• 4.1.1 可编程逻辑控制器的硬件结构及选型
• 4.1.2 上位机硬件结构及选型
• 4.2 软件设计
• 4.2.1 工业控制计算机控制程序
• 4.2.2 可编程逻辑控制器控制程序
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
• 附录B 攻读学位期间参与的主要科研项目和成果