酒类产品质量机器视觉检测控制系统研究

论文摘要

在酒类、饮料等行业产品的生产过程中,先进的灌装技术大大提高了生产线的自动化水平和生产效率。但在对产品质量的检测环节上,由于相关技术的落后,国内各大生产企业仍在普遍采用人工肉眼检测来完成。传统的人工检测方法已不能满足当前的灌装产品对产品质量和生产速度的需求。因此,本文以国内某厂家生产的保健酒产品为研究对象,研究了酒类产品机器视觉检测控制系统以实现高速生产线上大批量产品的全自动智能检测。首先,本文分析了当前酒类市场的现状和灌装产品的检测需求;介绍了机器视觉检测技术的原理及特点;分析了一个典型机器视觉检测系统的组成及其在各行业中的应用;概述了当前国内外液体中可见异物视觉检测设备的研制情况并总结了现有技术的特点。其次,从酒类生产厂家的实际需求出发,分析了工业视觉检测控制系统的控制要求和技术指标,包括图像质量的要求、跟踪方式的选择、运行速度的要求等;根据控制需求设计了视觉检测系统的机械结构并为其确定了连续跟踪式的运转流程;提出了总体的控制方案,包括硬件和软件的控制设计。然后,针对连续跟踪式运动控制系统的总体设计方案,对系统的硬件及其选型进行了分析,开发了以西门子S7-300系列PLC为控制器核心,以伦茨ECS系列交流伺服控制器和伦茨MPS系列伺服电机为基础的跟踪运动伺服控制系统的硬件部分。最后,详细给出了酒类产品机器视觉检测控制系统的所有软件设计过程。在S7-300的编译软件SIMATIC STEP7环境下,进行了PLC的软件设计与调试,实现了硬件的配置和整个系统的所有控制功能;通过伦茨伺服控制器的全局驱动控制软件GDC对伺服系统进行编程和参数调整,实现了对伺服电机的控制要求;通过对PLC的硬件组态,实现了PLC与伦茨伺服驱动器之间的Profibus通信。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 论文研究背景与意义
• 1.2 视觉检测系统概述
• 1.2.1 视觉检测技术
• 1.2.2 视觉检测系统
• 1.3 视觉检测技术的应用现状及发展趋势
• 1.4 国内外液体中可见异物视觉检测设备的研究现状
• 1.5 本文研究内容与结构安排
• 第2章 机器视觉检测控制系统的总体设计方案
• 2.1 需求分析
• 2.2 视觉检测控制系统的技术要求
• 2.2.1 图像质量要求
• 2.2.2 检测效率的要求
• 2.2.3 伺服运动控制系统
• 2.3 机器视觉检测系统的机械结构和运转流程
• 2.4 控制系统的组成
• 2.4.1 控制系统的硬件总体设计
• 2.4.2 控制系统的软件部分
• 2.5 本章小结
• 第3章 机器视觉检测控制系统的硬件设计
• 3.1 机器视觉检测控制系统的硬件选型
• 3.1.1 PLC 的选型与配置
• 3.1.2 伺服驱动器的选择
• 3.1.3 交流伺服电机的选择
• 3.2 机器视觉检测控制系统的结构
• 3.2.1 PLC 控制结构
• 3.2.2 伺服驱动器控制结构
• 3.3 本章小结
• 第4章 机器视觉检测控制系统的软件设计与实现
• 4.1 PLC 控制程序设计
• 4.1.1 STEP7 编程软件的介绍
• 4.1.2 PLC 系统的硬件组态
• 4.1.3 PLC 主程序的设计
• 4.1.4 主轮盘及跟踪摆臂的伺服控制程序设计
• 4.1.5 相机触发控制及次品剔除信号输出
• 4.1.6 通讯程序设计
• 4.1.7 传送带进瓶轨道缺瓶和出瓶轨道堆瓶控制
• 4.1.8 统计报表及显示程序设计
• 4.2 伦茨伺服驱动器的程序设计
• 4.2.1 GDC 的参数配置及软件组态
• 4.2.2 伺服驱动器程序设计
• 4.2.3 电子凸轮曲线设计
• 4.3 PROFIBUS 现场总线通信的实现
• 4.3.1 Profibus 现场总线的工作原理
• 4.3.2 基于Profibus 的工业控制网络结构的实现
• 4.4 机器视觉检测控制系统的应用与实现
• 4.5 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