基于直线电机的机器视觉高速纠偏系统

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1、基于直线电机的机器视觉高速纠偏系统基于直线电机的机器视觉高速纠偏系统刘晓庆，等基于直线电机的机器视觉高速纠偏系统刘晓庆，艾武，余文勇,黄伟光，何路，闫光亚(华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室，武汉430074)摘要:为了解决带材跑偏的问题,提出了一种基于直线电机的机器视觉高速纠偏系统.介绍了机器视觉系统和基于DSP的纠偏控制系统，采用了自适应模糊PID控制•同时以MicrosoftVisualC++6.0为工具开发了稳定的纠偏软件，以CCS2000为工具完成了自适应模糊PID控制算法,并利用Matlab进行了仿真.关键词:直线电机;机器视觉;纠偏系统屮图分类号:TM359.4文献

2、标志码:A文章编:1001—6848(2010)10—0085—04High-speedEdgePositionControlSystemUsingMachineVisionBasedonLinearMotorLlUXiao—qing,AIWu,YUWen—yong,HUANGWei-guang,HELu,YANGuang—ya(SchoolofMechanicalScience&Engineering,HuazhongUniversityofScience&Technolog,Wuhan430074,China)Abstract:Inordertosolvetheprob

3、lemwiththestripdeviation,high一speededgepositioncontrolsystemU一singmachinevisionbasedonlinearmotorwasproposed.MachinevisionsystemandEPCcontrolsystembasedonDSPwereintroduced,fuzzyself-tuningPIDcontrollerstrategywastaken.TheEPCsoftwareisde一velopedbyMicrosoftVisualC++6.0andfuzzyself-tuningPIDcontrolle

4、rstrategyiscompletedbyCCS2000,simulationisimplementedbyMatlab.KeyWords:linearmotor;machinevision;EPCcentrelsystemT5I吾在高速运动屮由于受到带材张力波动,振动和导辘偏差等因素的影响而使得带材的纵向偏离中心线，造成带材边缘线远离预先设定的基准线，即横向跑偏•横向跑偏是以软包装，纺织物为主的轻型工业常遇到的问题，严重影响了带材成材率，应辅以纠偏装置才能生产出合格的产品•目前常见的纠偏系统大多采用气液，光电，光电液和利用旋转电机+滚珠丝杠作为纠偏装置,这些纠偏系统都存在精度低，响应时

5、间长等问题.如果采用直线电机作为执行机构，结合机器视觉的优势,不仅可以使纠偏系统克服外界干扰的影响提高了纠偏的精度，而且提高了响应速度，更好地实现带材的纠偏.1高速纠偏系统结构本文提出一种基于直线电机的机器视觉高速纠偏系统.在运动过程中由于带材材质不匀，卷盘形状不规则等因素的影响会造成张力在带材宽度方向分布不匀,同时存在振动等因素的影响，会造成带材在宽度方向存在一定的摆幅,为了纠正这一摆幅，刀具必须随带材进行实时边缘跟踪•该系统带材速度为150m/rain,放卷直径为6300mm,放卷宽度为100mm,卷装形式为直简装.机器视觉系统捕获生产过程中刀具与带材的相对位置关系图像，上位机处理采集

6、的图像并计算出刀具距离带材的位置偏差,该偏差信号反馈给直线电机，这样就实现了纠偏系统的闭环控制.整个硕件系统由CCD传感器，镜头，光源採集卡，上位机，运动控制卡，直线电机驱动器与直线电机组成•软件系统主要由VC++6.0和CCS软件组成.1」机器视觉装置机器视觉可以理解为给执行机构加上具有类似人眼晴的装置，提高了执行机构的自动化和智能化程度,其主要有三部分组成，包括图像的釆集，图像的处理与分析，结果的处理.图像采集是机器视觉系统的基础.采集图像的好坏直接关系到图像的后续处理.图像采集系统由摄像机，镜头，图像采集卡和光源组成.本文采用的工业相机分辨率为1032X776,拍摄帧数为30fvs,

7、1394接口.为了使收稿FI期:2009?11—16基金项冃：国家自然科学慕金项R(60474021),09年”数字制造装备与技术”国家重点实验室项目9■85?微电机工业CCD相机每次成像大小都相同故选用远心镜头，镜头焦距为5.5mm,最大孔径比为1:2.8.采集卡为1394卡•针对带材的特点，本系统采用低角度环形照明技术J,该技术可以在不产牛LED反光的情况下使字符和缺陷等被均匀照明.1.2执行机构直线电机是一种可将电