棒材在线计数系统的研究及应用

论文摘要

目前,国内棒材生产企业仍普遍采用人工计数的方式来计量棒材的根数。人工计数的劳动强度高、工作效率低,长时间工作容易使人产生视觉疲劳,致使准确性难以保证,妨碍系统生产能力的提高。棒材的准确计数成为长期困扰他们的一个难题。基于这种现状,东北大学设备诊断工程中心与抚顺新钢铁有限责任公司合作研发了“棒材在线自动计数系统”。本课题即是该研究项目中的一部分。本文研制了一套通过识别棒材端部图像实现计数功能的棒材计数系统,棒材端面的图像选用线扫描CCD摄像机摄取。该系统选用工控机作为上位机和AT89C2051单片机作为下位机组成集散控制系统。上位机作为系统的主机,负责图像的处理、结果的保存与查询、控制信号和数据信号的发送；下位机作为过程控制单元,控制传动机构的运行和图像处理结果在LED显示屏上的显示；上位机与下位机之间采用串行通信方式进行数据传输。本论文详细阐述了计数系统各组成部分的工作原理及其实现方式和系统硬件的搭建；设计了一套带动摄像机完成图像摄取的传动机构和系统的控制电路；编制了下位机的控制程序；开发了一套运行于上位机中的图像采集与管理软件。通过实验和现场的验证,该系统可以很好的完成图像的采集与处理和数据结果的显示,系统之间的协调性良好。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外研究状况
• 1.3 课题意义
• 1.4 主要研究内容与论文结构
• 第2章 棒材计数系统的工作原理
• 2.1 棒材计数的方法
• 2.1.1 光电计数
• 2.1.2 基于图像处理的棒材计数方法
• 2.2 棒材计数位置的确定
• 2.3 棒材端面图像的摄取方式
• 2.4 传动机构的传动方式
• 2.4.1 传动方式的分类
• 2.4.2 常见传动方式的特点
• 2.4.3 传动方式的选择
• 2.5 棒材计数的控制系统
• 2.5.1 集散控制系统
• 2.5.3 集散控制系统的实现
• 2.6 上位机与下位机的数据通信方式
• 第3章 计数系统的硬件构建
• 3.1 照明系统
• 3.2 摄像系统
• 3.2.1 线扫描CCD相机的选择
• 3.2.2 光学系统的选择
• 3.3 图像采集卡
• 3.4 工控机的选择
• 3.5 单片机的选择
• 3.6 现场的数据显示设备
• 3.7 驱动传动机构的电动机
• 第4章 摄取棒材端面图像的传动机构
• 4.1 SOLIDWORKS软件简介
• 4.2 图像摄取传动机构的设计
• 4.2.1 齿轮齿条传动的设计
• 4.2.2 直线引导器的选择
• 4.2.3 齿条与直线引导器的连接
• 4.2.4 摄像机与传动机构的连接
• 4.2.5 传动机构装配图
• 4.3 箱体的设计
• 第5章 棒材计数的控制系统
• 5.1 看门狗复位电路
• 5.2 上位机与下位机的接口电路
• 5.2.1 RS—232C标准接口
• 5.2.2 电平转换芯片MAX232
• 5.2.3 上位机与下位机接口电路的实现
• 5.3 传动机构的控制电路
• 5.3.1 电磁继电器的选择
• 5.3.2 控制电路的设计
• 5.4 LED显示电路的设计
• 5.4.1 单片机与LED显示屏的接口电路
• 5.4.2 LED数码管显示驱动电路
• 第6章 棒材计数系统的软件开发
• 6.1 单片机控制程序的编制
• 6.1.1 MCS-51汇编语言
• 6.1.2 单片机的串口通信
• 6.1.3 控制程序的编制
• 6.2 上位机图像采集与管理软件的开发
• 6.2.1 综述
• 6.2.2 Visual C++
• 6.2.3 图像采集与管理软件的开发
• 第7章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢