基于机器视觉的分布式石英锭料位监控系统的研究开发
发布时间：2022-01-20 07:26
随着科学技术的发展,工业生产走向了自动化、智能化、信息化时代,工业4.0更是加快了这一步伐。机器视觉发展也越来越成熟,广泛应用于各行各业。国内石英锭的生产大多是开环控制系统,造成了石英锭尺寸不标准,资源浪费严重,同时降低了生产效率,阻碍了生产的自动化水平的提升。基于此,本文提出了基于机器视觉技术的石英锭料位情况的分布式监控系统,该系统是闭环控制系统,实现了实时反馈和智能控制,实现了生产标准化,节约了资源,同时提高了石英锭生产的自动化和智能化水平。本文监控系统采用了机器视觉、分布式系统、PID控制等技术方法。首先,分析了系统功能需求,介绍了设计原则,提出系统总体方案,完成可行性分析。接着,介绍系统采用的理论方法,完成了机器视觉系统的设计并进行了图像处理,运用多种滤波和图像分割方法进行效果对比,完成了石英锭料位高度、宽度、面积、斜率等计算,介绍了分布式系统原理和PID控制算法。最后,完成控制系统的设计和仿真,系统采用windows环境进行监控软件的研发,分析了软件功能需求和设计要求。本文研究的是石英锭生产的料位监控系统,系统采用闭环控制原理,通过实时反馈和智能控制,提升了石英锭生产监控的可...
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
石英锭图片
石英生产来说，石英锭的下料情况对石英锭的生产具有很大的影响度和石英锭自身的下降速度，对石英锭的直径大小和高度造成直接不同，生产出的石英锭的大小高低均不同。目前国内部分企业在生生产控制都是开环控制系统，系统无法及时反馈生产结果，造成了寸标准不一样，很大程度上造成了资源的浪费。石英锭料位情况也员工进行人眼观察，或者通过人工观察相机拍摄后的图片，如图 料位高低、料面宽度、斜度情况，然后人工进行石英粉喷洒速度和的调整。传统方法中，人工每次只能观察一个料炉的料位情况，这人的要求较高，观察时间较长，也无法实现实时的观察料位情况，产；在具备大量的料炉的情况下，这就需要较多的工人进行这项工同，观察所得出结果也不同，将产生较大差异的生产指导。这种方，效率比较低并且稳定性不好，不具备通用性，无法实现标准生产较低，降低了企业生产的智能化和信息化水平。
图 2.1 系统结构示意图系统分为软件和控制两部分，软件部分包括了图像采集、图像处理、图像显示，控制部分包括了 PID 控制、执行结构。图像采集主要是通过相机进行，相机拍摄的石英锭料位液面的图像，通过以太网进行传输给系统下位机，进行相关图像处理。由于每个熔炉一次只能生产一个石英锭，所以实际生产中，石英锭生产的熔炉较多，并且较为分散，基于此，系统采用分布式系统的开发概念，将多个分散的监控点进行同时监控，形成分布式监控系统。如图 2.1 所示，每三个不同的料位图像，均传输到同一台下位机处理器，也就是说每个下位机同时处理三个石英锭熔炉的图像。每个下位机将自己处理后的图像经过 TCP/IP 协议传输到上位机，并进行监控画面显示。下位机在将图像处理结果传递到上位机时。石英锭高度数据会传递给 PID 控制器，PID 控制器将会计算出监测值与期望值的误差，并通过执行机构调整石英锭的下降速度，从而完成了石英锭生产中高度的智能控制，同时系统将会把新的结果及时反馈到系统中，开始新的一轮监控。
【参考文献】：
期刊论文
[1]数字图像处理的关键技术及应用[J]. 李德伟,裴震宇. 电子技术与软件工程. 2018(06)
[2]采用棋盘格靶标的全自动相机标定方法[J]. 郭春磊,洪鹰. 计算机工程与应用. 2016(12)
[3]机器视觉技术的应用研究[J]. 张红霞,刘义才. 电子世界. 2013(17)
[4]监控系统的设计原则与方案[J]. 张聪,王辉,孙博月. 中小企业管理与科技(上旬刊). 2013(04)
[5]基于MYSQL的学生信息管理系统数据库设计[J]. 魏松,贺丹娜. 计算机光盘软件与应用. 2012(14)
[6]一种改进的相机标定方法[J]. 王立中,薛河儒,王靖韬. 内蒙古大学学报(自然科学版). 2010(02)
[7]一种基于图像增强的图像滤波方法[J]. 康牧,王宝树. 武汉大学学报(信息科学版). 2009(07)
[8]图像和机器视觉技术概述[J]. 曹国斌,刘雪蛟,王花. 电子工业专用设备. 2008(08)
[9]在VC++中利用API实现多线程编程实例[J]. 张智丰,张亚荣,包丽梅. 内蒙古民族大学学报(自然科学版). 2008(04)
[10]基于分级的快速霍夫变换直线检测[J]. 易玲. 微计算机信息. 2007(31)
博士论文
[1]图像阈值分割关键技术研究[D]. 龙建武.吉林大学 2014
[2]基于机器视觉的铁路异物侵限分布式智能监控技术研究[D]. 马宏锋.兰州交通大学 2014
[3]轮毂电机驱动电动汽车联合制动的模糊自整定PID控制方法研究[D]. 林辉.吉林大学 2013
[4]图像边缘检测技术及其应用研究[D]. 曾俊.华中科技大学 2011
[5]计算机视觉中的相机标定相关问题研究与应用[D]. 周东生.大连理工大学 2010
[6]边缘检测的若干技术研究[D]. 董鸿燕.国防科学技术大学 2008
硕士论文
[1]多阈值OTSU快速算法的研究[D]. 刘翔.吉林大学 2017
[2]大规模分布式系统监控技术研究与应用[D]. 冯诗淳.浙江大学 2017
[3]相机标定方法的研究[D]. 孙鹏.东北石油大学 2016
[4]视觉显著性直线的检测算法研究[D]. 赵军.华中师范大学 2015
[5]机器视觉中相机标定方法的研究[D]. 路红亮.沈阳工业大学 2013
[6]基于Mysql的数据库集群设计与实现[D]. 宣振国.北京邮电大学 2013
[7]边缘结构保持型的图像滤波算法研究[D]. 徐勇.合肥工业大学 2011
[8]分布式远程监控系统关键技术研究[D]. 陈玲丽.南京理工大学 2009
[9]基于机器视觉的水位监控系统研究[D]. 毕克宏.郑州大学 2009
[10]图像阈值分割方法研究与分析[D]. 杨修国.华东师范大学 2009
本文编号：3598416
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
石英锭图片
石英生产来说，石英锭的下料情况对石英锭的生产具有很大的影响度和石英锭自身的下降速度，对石英锭的直径大小和高度造成直接不同，生产出的石英锭的大小高低均不同。目前国内部分企业在生生产控制都是开环控制系统，系统无法及时反馈生产结果，造成了寸标准不一样，很大程度上造成了资源的浪费。石英锭料位情况也员工进行人眼观察，或者通过人工观察相机拍摄后的图片，如图 料位高低、料面宽度、斜度情况，然后人工进行石英粉喷洒速度和的调整。传统方法中，人工每次只能观察一个料炉的料位情况，这人的要求较高，观察时间较长，也无法实现实时的观察料位情况，产；在具备大量的料炉的情况下，这就需要较多的工人进行这项工同，观察所得出结果也不同，将产生较大差异的生产指导。这种方，效率比较低并且稳定性不好，不具备通用性，无法实现标准生产较低，降低了企业生产的智能化和信息化水平。
图 2.1 系统结构示意图系统分为软件和控制两部分，软件部分包括了图像采集、图像处理、图像显示，控制部分包括了 PID 控制、执行结构。图像采集主要是通过相机进行，相机拍摄的石英锭料位液面的图像，通过以太网进行传输给系统下位机，进行相关图像处理。由于每个熔炉一次只能生产一个石英锭，所以实际生产中，石英锭生产的熔炉较多，并且较为分散，基于此，系统采用分布式系统的开发概念，将多个分散的监控点进行同时监控，形成分布式监控系统。如图 2.1 所示，每三个不同的料位图像，均传输到同一台下位机处理器，也就是说每个下位机同时处理三个石英锭熔炉的图像。每个下位机将自己处理后的图像经过 TCP/IP 协议传输到上位机，并进行监控画面显示。下位机在将图像处理结果传递到上位机时。石英锭高度数据会传递给 PID 控制器，PID 控制器将会计算出监测值与期望值的误差，并通过执行机构调整石英锭的下降速度，从而完成了石英锭生产中高度的智能控制，同时系统将会把新的结果及时反馈到系统中，开始新的一轮监控。
【参考文献】：
期刊论文
[1]数字图像处理的关键技术及应用[J]. 李德伟,裴震宇. 电子技术与软件工程. 2018(06)
[2]采用棋盘格靶标的全自动相机标定方法[J]. 郭春磊,洪鹰. 计算机工程与应用. 2016(12)
[3]机器视觉技术的应用研究[J]. 张红霞,刘义才. 电子世界. 2013(17)
[4]监控系统的设计原则与方案[J]. 张聪,王辉,孙博月. 中小企业管理与科技(上旬刊). 2013(04)
[5]基于MYSQL的学生信息管理系统数据库设计[J]. 魏松,贺丹娜. 计算机光盘软件与应用. 2012(14)
[6]一种改进的相机标定方法[J]. 王立中,薛河儒,王靖韬. 内蒙古大学学报(自然科学版). 2010(02)
[7]一种基于图像增强的图像滤波方法[J]. 康牧,王宝树. 武汉大学学报(信息科学版). 2009(07)
[8]图像和机器视觉技术概述[J]. 曹国斌,刘雪蛟,王花. 电子工业专用设备. 2008(08)
[9]在VC++中利用API实现多线程编程实例[J]. 张智丰,张亚荣,包丽梅. 内蒙古民族大学学报(自然科学版). 2008(04)
[10]基于分级的快速霍夫变换直线检测[J]. 易玲. 微计算机信息. 2007(31)
博士论文
[1]图像阈值分割关键技术研究[D]. 龙建武.吉林大学 2014
[2]基于机器视觉的铁路异物侵限分布式智能监控技术研究[D]. 马宏锋.兰州交通大学 2014
[3]轮毂电机驱动电动汽车联合制动的模糊自整定PID控制方法研究[D]. 林辉.吉林大学 2013
[4]图像边缘检测技术及其应用研究[D]. 曾俊.华中科技大学 2011
[5]计算机视觉中的相机标定相关问题研究与应用[D]. 周东生.大连理工大学 2010
[6]边缘检测的若干技术研究[D]. 董鸿燕.国防科学技术大学 2008
硕士论文
[1]多阈值OTSU快速算法的研究[D]. 刘翔.吉林大学 2017
[2]大规模分布式系统监控技术研究与应用[D]. 冯诗淳.浙江大学 2017
[3]相机标定方法的研究[D]. 孙鹏.东北石油大学 2016
[4]视觉显著性直线的检测算法研究[D]. 赵军.华中师范大学 2015
[5]机器视觉中相机标定方法的研究[D]. 路红亮.沈阳工业大学 2013
[6]基于Mysql的数据库集群设计与实现[D]. 宣振国.北京邮电大学 2013
[7]边缘结构保持型的图像滤波算法研究[D]. 徐勇.合肥工业大学 2011
[8]分布式远程监控系统关键技术研究[D]. 陈玲丽.南京理工大学 2009
[9]基于机器视觉的水位监控系统研究[D]. 毕克宏.郑州大学 2009
[10]图像阈值分割方法研究与分析[D]. 杨修国.华东师范大学 2009
本文编号：3598416
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