專利名稱：面向真空注型的自動氣泡消除系統(tǒng)及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是一種基于視覺傳感器的氣泡自動檢測及消除系統(tǒng)及方法，特別是針對真 空注型過程中澆注材料包含的氣泡的自動檢測和消除的系統(tǒng)及方法。
背景技術：
市場競爭日益激烈，對新產(chǎn)品的開發(fā)周期及質(zhì)量提出了越來越高的要求，這已使得快速 成型與快速模具技術在制造領域中得到了廣泛使用。真空注型工藝是快速制模技術的重要內(nèi) 容，其特點在于能利用真空消除注型材料中的氣泡，在制造薄壁件，透明件方面具有獨特優(yōu) 勢，在汽車、家電、輕工、工藝品和兒童玩具等行業(yè)有廣闊的應用前景。
在真空注型過程中，材料自身巻入的空氣以及兩種材料混合并發(fā)生反應時吸入的空氣， 會使注型材料中產(chǎn)生大量氣泡。氣泡過多，會導致產(chǎn)品結構疏松，機械性能降低，而且嚴重 影響產(chǎn)品精度和美觀性，這都將造成產(chǎn)品質(zhì)量下降甚至造成廢品。因此，真空注型工藝包含 通過往真空環(huán)境中注入空氣，來減少或消除注型材料中的氣泡的過程，即進氣消泡過程。進 氣消泡過程的執(zhí)行效果對真空注型制品質(zhì)量起到關鍵作用。
目前，真空注型裝置主要采用手動、全電控手動及記憶模式三種控制方式，進氣消泡過 程的執(zhí)行方式有人工手動消泡和記憶模式自動消泡兩種。手動消泡一般是人為觀察氣泡數(shù)量， 主觀決定進氣時刻、進氣時間及消泡次數(shù)，因此該方式完全依賴于操作人員的經(jīng)驗及操作熟 練程度，誤操作等極易導致氣泡消除不凈，造成廢品；記憶模式消泡的特點在于針對性強， 即設定的一組參數(shù)只是對應一種生產(chǎn)條件，然而不同體積和材料的零件所需消泡的時間和次 數(shù)差異很大，因此仍然需要人為進行參數(shù)調(diào)整?？梢?，現(xiàn)有的消泡方式對人為因素依賴性強、 柔性差，消泡效果不穩(wěn)定，這往往導致產(chǎn)品質(zhì)量不均一，產(chǎn)品質(zhì)量難以保證，生產(chǎn)效率低下 等問題。目前的真空注型裝備還無法有效實現(xiàn)消泡過程。氣泡問題目前己成為影響真空注型 裝備制品質(zhì)量的重要因素，這在制備薄壁類、透明類、網(wǎng)格類及復雜形狀等塑料件時表現(xiàn)的 更為突出。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服巳有真空注型裝備在消泡方式上的弊端，提供一種基于視覺傳感 器技術的面向真空注型的自動氣泡消除系統(tǒng)及方法，將自動控制、視覺傳感器和圖像處理等 技術相結合，實現(xiàn)了氣泡狀態(tài)的實時檢測和氣泡的自動消除。本發(fā)明的實施可以很大程度降 低現(xiàn)有消泡方法對于人為因素的依賴性，提高真空注型裝備適應產(chǎn)品變化的能力，降低其因 氣泡而導致的廢品率。為達到上述目的本發(fā)明的構思是
設計一種基于視覺傳感器的自動消泡系統(tǒng)，用視覺傳感器取代人工目測實現(xiàn)氣泡的自動 實時檢測；通過設計圖像處理算法并編制程序，實現(xiàn)對采集到的氣泡圖像的客觀分析與判斷， 從而取代主觀判斷消泡效果；將分析判斷結果傳給電控元件，然后電控元件驅(qū)動澆注過程或 自動循環(huán)消泡過程。
本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的
本發(fā)明建立模塊化的氣泡自動監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)真空注型氣泡的自動消除。系統(tǒng)包含圖像 采集模塊、處理器模塊和執(zhí)行模塊。圖像采集模塊負責氣泡圖像的采集，實現(xiàn)用視覺傳感器 取代人工目測進行氣泡的自動實時檢測，包含CCD數(shù)字攝像機、光源、相機支架；處理器模 塊負責監(jiān)控整個消泡過程，包含可編程邏輯控制器PLC和工控機；執(zhí)行模塊負責根據(jù)處理器 模塊的控制信號進行動作，包含真空泵、電磁閥、電機。處理器模塊和執(zhí)行模塊共同實現(xiàn)對 獲取到的氣泡圖像進行客觀分析和判斷，并完成自動循環(huán)消泡和澆注任務的自動選擇。
根據(jù)上述發(fā)明構思，本發(fā)明采用下述技術方案
上述自動氣泡消除系統(tǒng)的各組件模塊介紹如下
一種面向真空注型的自動氣泡消除系統(tǒng)，包括混料杯、配料杯、真空注型的真空泵、攪 拌電機和澆注電機以及控制進氣消泡和抽真空的電磁閥，其特征在于
(1) 、在所述混料杯上方設有光源，并安置一個CCD高速數(shù)字相機，其鏡頭對準混料杯中 的液面，構成圖像采集模塊；
(2) 、 一個工控機的輸入端通過USB接口連接所述CCD高速數(shù)字相機的輸出端，所述工控
機通過串行接口連接一個PLC，構成處理器模塊；
(3) 、所述的PLC輸出信號連接到所述真空泵、電機和電磁閥，構成執(zhí)行模塊；
所述采集模塊采集氣泡圖像，經(jīng)處理器模塊處理，并監(jiān)控整個消泡過程，向執(zhí)行模塊發(fā) 送控制信號，由執(zhí)行模塊完成自動循環(huán)消泡和澆注任務。 1.圖像采集模塊
CCD攝像機——為便于計算機處理，選用黑白數(shù)字相機。由于觀測對象是混料杯中運動 的液面，最大線速度達0.18m/s，所以最高曝光速度要達到0.0001s。需辨別的最小氣泡直徑 約為0. 5mm，故其分辨率要求在130萬像素以上。
光源——由于攪拌造成液面起伏和氣泡運動，要想得到清晰圖像必需減少曝光時間，這 必然造成由于光線的攝入量不足使得圖像變暗；另外由于在大多數(shù)情況下注型材料和氣泡是 透明或半透明的，造成氣泡的邊界不清晰。為了得到較好的圖像效果，結合實際工作環(huán)境和實驗效果，光源選擇使用環(huán)形LED燈，采用垂直照射方式。
相機支架——根據(jù)真空注型機的箱體尺寸和混料杯的安放位置，并考慮因模具大小不同， 所用材料量各不相同，會造成混料杯液位高度變化，相機支架采用倒掛式相機支架，并固定 在箱體頂部，且能保證相機離液面的距離可調(diào)。
該模塊工作是首先在線設置相機參數(shù)(包括景深、焦距、物距、曝光時間)，其次進行
圖像的自動獲取。
2. 處理器模塊
PLC通過串口與工控機通訊；負責接收壓力傳感器檢測到的真空度信號；負責控制電磁 閥的通斷；負責接收限位開關的位移信號控制澆注電機傾倒角度。
處理器模塊對由圖像采集模塊獲取的氣泡圖像進行分析和處理，步驟為圖像預處理一〉 圖像分析一〉判斷決策，最終得到對消泡效果的客觀分析和判斷的結果。
利用人機交互界面，處理器模塊內(nèi)部的工控機帶有顯示器，工控機對混料杯液面氣泡的 狀態(tài)進行實時處理而由顯示器實時顯示；實現(xiàn)在線參數(shù)顯示及修改，包括制品的實際大小、 形狀及外觀和質(zhì)量的參數(shù)，注型材料的種類參數(shù)，消泡標準和最長循環(huán)消泡時間參數(shù)；實現(xiàn) 故障報警功能。
3. 執(zhí)行模塊
執(zhí)行元件接受處理器模塊中PLC的控制信號，實現(xiàn)抽真空、進氣、攪拌、傾倒?jié)沧⒌裙?藝動作，主要包括
真空泵——抽真空，根據(jù)注型設備空間大小及期望抽真空所需時間選擇功率； 電磁閥——根據(jù)PLC的信號保持開通或斷開，以實現(xiàn)進氣消泡或抽真空的動作； 攪拌電機——攪拌混料杯注型材料，選擇步進電機或伺服電機；
澆注電機——將配料杯中的固化劑倒入混料杯中與注型材料混合，消泡結束時將混料杯 材料傾倒至漏斗實現(xiàn)澆注，傾倒角度由限位開關控制，傾倒時間由PLC內(nèi)部定時器控制。
一種面向真空注型的自動氣泡消除方法，采用上述自動氣泡消除系統(tǒng)進行自動循環(huán)消泡 和澆注，其特征在于操作步驟如下
(1) 、圖像采集模塊的安裝與相關參數(shù)設置首先安裝光源并根據(jù)實際工作環(huán)境調(diào)整照 明光源亮度和照明方式；然后安裝相機，并通過工控機在線設置高速數(shù)字CCD攝像機的參數(shù)， 包括焦距、景深、拍攝角度、拍攝距離、曝光時間；在此基礎上通過不斷調(diào)整光源和相機 參數(shù)使得拍攝到的混料杯液面圖像效果達到最佳；
(2) 、利用人機界面設置初始工藝參數(shù)利用工控機，通過人機界面在線設置初始工藝參數(shù)，包括注型材料特征參數(shù)，最長消泡時間，氣泡圖像合格標準；氣泡圖像采集時間間隔。
(3)、氣泡自動檢測和消除按下人機界面上的啟動按鈕，系統(tǒng)進入全自動運行模式。 上述步驟(3)氣泡自動檢測和消除的工藝流程為
1) 、氣泡圖像的實時采集與顯示
考慮到位像可以視為點陣，便于計算機進行編程處理，故將對CCD拍攝的視頻進行 定時抓取，而得到的瞬時位像作為處理對象。工控機首先利用人機界面根據(jù)設置的初試 參數(shù)，控制相機對氣泡圖像定時采集；然后利用人機界面對采集的到氣泡圖像進行讀取和顯示。
2) 、氣泡圖像預處理
由于光照不均勻、反光、液面晃動等箱體內(nèi)部環(huán)境因素干擾，采得的圖像的對比度和信 噪比都很低，造成氣泡邊緣模糊。為便于圖像特征提取和分析，工控機對采集到的圖像進行 預處理，以有效降低噪聲、突出有用信息。氣泡圖像處理程序所采取的預處理步驟為
① 、區(qū)域選擇從原始大圖像中截取拍攝效果較好的有代表性的氣泡圖像區(qū)域，作為感 興趣的對象進行后續(xù)處理；
② 、圖像平滑處理利用形態(tài)學開操作濾除干擾噪聲以及個體較小的氣泡；這一步可以 認為是對檢測氣泡粒徑的閾值選擇過程，可通過改變形態(tài)學開操作結構因子來實現(xiàn)；
③ 、圖像銳化增強圖像對比度，即將原始圖像的像素灰度分布擴充到整個允許灰度范 圍使得圖像更加清晰；
④ 、自適應閾值二值化處理通過自適應閾值算法獲得合適的閾值，并以該閾值為分界 將灰度圖像轉(zhuǎn)換為二值化圖像，目的在于進一步區(qū)分目標和背景圖像；為了便于后期的統(tǒng)計 分析，對氣泡圖像進行取反處理以灰度l，即白色，代表氣泡；灰度0，即黑色，代表背景；
⑤ 、孔洞填補閾值二值化只能識別氣泡邊緣，為了便于統(tǒng)計氣泡面積，采用孔洞填補 的方法對氣泡邊緣包括的面積填充灰度l，即白色；
⑥ 、濾波使用中值濾波濾除二值化處理不完全而產(chǎn)生的氣泡殘片；
⑦ 、氣泡分割利用形態(tài)學閉操作和開操作對相互重疊粘連的氣泡圖像進行分割，便于 后期的統(tǒng)計分析。
3) 、圖像分析
通過工控機調(diào)用編制的氣泡圖像處理程序，針對基于圖像預處理得到的二值化圖像，進 行面積、周長或個數(shù)的統(tǒng)計，得到的結果作為判斷決策的指標。
4) 、判斷決策通過工控機對圖像分析結果和工藝要求進行分析比較，判斷氣泡數(shù)量是否滿足制品質(zhì)量 控制標準。判斷結果被作為決定循環(huán)消泡過程是否需要繼續(xù)進行的觸發(fā)條件而傳送給PLC。 5)、自動消泡
PLC根據(jù)判斷決策的結果自動進行循環(huán)消泡或澆注。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比較，具有如下顯而易見的突出實質(zhì)性特點和顯著優(yōu)點
(1)本發(fā)明的基于視覺傳感器技術的自動消泡方法克服了傳統(tǒng)真空注型過程中目測 消泡的人為不確定性和記憶模式消泡柔性差的缺點，解決了一直以來難以實現(xiàn)全自動真 空注型控制的氣泡檢測和自動消除問題，提高了注型效率，改善了消泡效果，大大降低 了由于氣泡引起的制品廢品率。
(2) 該方法采用氣泡自動監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)，該系統(tǒng)采用了模塊化結構，便于維護和擴充， 各模塊間連接便捷，而且采用了 CCD圖像傳感器作為反饋元件實現(xiàn)了閉環(huán)控制，提高了控制 精度和自動化程度。
(3) 該方法特別適用于制造對質(zhì)量要求極高的薄壁類、透明類、網(wǎng)格類及復雜形狀等真 空注型產(chǎn)品。對于缺乏技術熟練的操作工人的企業(yè)，為了節(jié)約人力資源成本，可將該方法引 進到現(xiàn)有的控制系統(tǒng)中實現(xiàn)全自動，因此該方法具有很高的經(jīng)濟價值和很好的市場應用前景。
(4) 由于氣泡問題存在于多個行業(yè)中，所以該方法不僅可以用于真空注型的控制過程中， 還可用于檢測造紙行業(yè)的紙漿中的氣泡、玻璃生產(chǎn)過程出現(xiàn)的氣泡、混凝土表面氣泡、注塑 成型產(chǎn)生的氣泡、粘合劑配比材料中的氣泡等等。


圖1是在發(fā)明面向真空注型的自動氣泡消除系統(tǒng)結構示意圖。
圖2是面向真空注型的自動氣泡消除方法流程圖。
圖3是人機交互界面圖。
圖4是氣泡圖像預處理效果圖。其中(1)為原始截選圖樣，(2)為平滑處理圖樣，(3) 為銳化處理圖樣，(4)為閾值二值化處理圖樣，(5)為孔洞填補圖樣，(6)為消除細小區(qū)域 圖樣。
具體實施例方式
本實施例以制備一復雜型腔薄壁透明塑料件為例，結合

如下
考慮到PX521HT材料是透明的，所以零件選用該材料進行注型?；旌喜牧嫌晒袒瘎?和PX521HT注型材料按100/55進行混合，且已知混合材料的固化時間為20min。兩種組 份材料按比例稱量好，分別已倒入配料杯和混料杯，并分別固定在相應的容器架上，模
8具已放置在澆注室的模具架上，并用導管將澆注口和漏斗連接起來。
參見圖l，本面向真空注型的自動氣泡消除系統(tǒng)，包括混料杯l、配料杯2、真空注型的
真空泵8、攪拌電機和澆注電機9以及控制進氣消泡和抽真空的電磁閥10，其特征在于(1)、 在所述混料杯1上方設有光源3，并安置一個CCD高速數(shù)字相機4，其鏡頭對準混料杯1中的 液面，構成圖像采集模塊11; (2)、 一個工控機6的輸入端通過USB接口 5連接所述CCD高 速數(shù)字相機4的輸出端，所述工控機6通過串行接口連接一個PLC 7，構成處理器模塊12; (3)、所述的PLC 7輸出信號連接到所述真空泵8、電機9和電磁閥10，構成執(zhí)行模塊13; 所述采集模塊ll采集氣泡圖像，經(jīng)處理器模塊12處理，并監(jiān)控整個消泡過程，向執(zhí)行模塊 13發(fā)送控制信號，由執(zhí)行模塊13完成自動循環(huán)消泡和澆注任務。
所述CCD高速數(shù)字相機4釆用黑白數(shù)字相機，最高曝光速度要達到0.0001s，分辨率要 求在130萬像素以上；光源3選用環(huán)形LED燈，采用垂直照射方式；所述黑白數(shù)字相機安裝 在倒掛式相機支架上，并可調(diào)整相機與液面的距離。
所述處理器模塊12中的工控機6帶有顯示器，處理器模塊12對圖像采集模塊11獲取的 氣泡圖像進行分析和處理，進行人機交互，實現(xiàn)在線參數(shù)顯示及修改。
參見圖2，本面向真空注型的自動氣泡消除流方法，采用上述自動氣泡消除系統(tǒng)進行
自動循環(huán)和澆注，其特征在于操作步驟如下
(1) 圖像采集模塊硬件安裝與相關參數(shù)設置——將環(huán)形光源水平安裝于混料杯支架 上方，光線與混料杯液面垂直，光源控制線連接至專用光源控制器。將相機支架倒置通 過螺釘聯(lián)接固定在箱體頂部，再將相機的數(shù)據(jù)線通過USB 口與PC機相連。通過調(diào)整相機 拍攝角度，調(diào)節(jié)光源的光照度，根據(jù)混料杯液面高度設置相機焦距直至液面圖像最清晰。 考慮到液面處于運動狀態(tài)，最大線速度達0.18m/s，設置相機最大曝光時間為0. OOOls。
(2) 人機界面設置——人機界面如附圖3所示，在實時監(jiān)視框中可實時顯示出混料 杯液面。根據(jù)實際情況選擇材料種類為PX521HT,該材料的固化時間為20min，為安全起 見在消泡循環(huán)時間中設置最長消泡時間為15min，即當設定時間到時無論消泡效果是否合 格均跳出循環(huán)消泡過程進行澆注。根據(jù)氣泡圖像處理時間，設定相機的圖像采集時間間 隔為10s。根據(jù)產(chǎn)品透明薄壁的要求，設定氣泡合格的標準為2% (氣泡占整個液面的面 積比)。
(3) 氣泡自動檢測和消除——按下人機界面上的啟動按鈕，系統(tǒng)進入全自動模式， 氣泡的自動檢測和消除階段的具體流程如下
氣泡圖像的采集依據(jù)設定的相機抓取頻率對CCD采集到的氣泡圖像進行定時抓取從而獲得待處理的位像； 圖像預處理對采集到的瞬時氣泡位圖，按照區(qū)域選擇-圖像平滑處理-圖像銳化-自適應 閾值二值化處理-孔洞填補-濾波-氣泡分割的步驟進行預處理，具體得到二值化圖像結果 如附圖4所示。
圖像分析利用特征提取算法，對二值化圖像進行分析，得到氣泡總面積。
判斷決策通過計算氣泡總面積其占整個液面面積的比值，判斷消泡效果是否合格。當 比值小于設定值2%，說明合格，決策結果為"l"，當比值大于設定值2%，說明不合格， 決策結果為"0";決策結果傳送給PLC。
自動消泡若決策為"0"，認為消泡效果未達到要求，此時PLC發(fā)出電磁閥打開指令， 進行進氣消泡，同時啟動PLC內(nèi)部定時器來累計消泡時間，并通過壓力傳感器檢測箱體 內(nèi)壓力。當壓力達到一0.8 bar時，PLC發(fā)出關閉電磁閥指令，并發(fā)出啟動真空泵指令， 從而實現(xiàn)對成型室抽真空，由此進入新一輪檢測和消泡的過程；若決策為"1"，認為 消泡效果已達到要求，或者當累計的實際消泡時間達到設定的最長消泡時間(15min)， 退出消泡環(huán)節(jié)，PLC發(fā)出攪拌停止指令，并發(fā)出混料杯傾倒指令，開始澆注。 所述氣泡圖像預處理的具體步驟如下
① 、區(qū)域選擇從原始大圖像中截取拍攝效果較好的有代表性的氣泡圖像區(qū)域，作為感 興趣的對象進行后續(xù)處理；
② 、圖像平滑處理利用形態(tài)學開操作濾除干擾噪聲以及個體較小的氣泡；這一步可以 認為是對檢測氣泡粒徑的閾值選擇過程，可通過改變形態(tài)學開操作結構因子來實現(xiàn)；
③ 、圖像銳化增強圖像對比度，即將原始圖像的像素灰度分布擴充到整個允許灰度范 圍使得圖像更加清晰；
、自適應閾值二值化處理通過自適應閾值算法獲得合適的閾值，并以該閾值為分界 將灰度圖像轉(zhuǎn)換為二值化圖像，目的在于進一步區(qū)分目標和背景圖像；為了便于后期的統(tǒng)計 分析，對氣泡圖像進行取反處理以灰度l，即白色，代表氣泡；灰度O，即黑色，代表背景;
⑤、孔洞填補閾值二值化只能識別氣泡邊緣，為了便于統(tǒng)計氣泡面積，采用孔洞填補 的方法對氣泡邊緣包括的面積填充灰度l，即白色；
◎、濾波使用中值濾波濾除二值化處理不完全而產(chǎn)生的氣泡殘片；
⑦、氣泡分割利用形態(tài)學閉操作和開操作對相互重疊粘連的氣泡圖像進行分割，便于 后期的統(tǒng)計分析。
權利要求
1、一種面向真空注型的自動氣泡消除系統(tǒng)，包括混料杯(1)、配料杯(2)、真空注型的真空泵(8)、攪拌電機和澆注電機(9)以及控制進氣消泡和抽真空的電磁閥(10)，其特征在于a.在所述混料杯(1)上方設有光源(3)，并安置一個CCD高速數(shù)字相機(4)，其鏡頭對準混料杯(1)中的液面，構成圖像采集模塊(11)；b.一個工控機(6)的輸入端通過USB接口(5)連接所述CCD高速數(shù)字相機(4)的輸出端，所述工控機(6)通過串行接口連接一個PLC(7)，構成處理器模塊(12)；c.所述的PLC(7)輸出信號連接到所述真空泵(8)、電機(9)和電磁閥(10)，構成執(zhí)行模塊(13)；d.所述采集模塊(11)采集氣泡圖像，經(jīng)處理器模塊(12)處理，并監(jiān)控整個消泡過程，向執(zhí)行模塊(13)發(fā)送控制信號，由執(zhí)行模塊(13)完成自動循環(huán)消泡和澆注任務。
2、 根據(jù)權利要求1所述的真空注型的自動氣泡消除系統(tǒng)，其特征在于所述CCD高速數(shù)字相機(4)采用黑白數(shù)字相機，最高曝光速度要達到0.0001s，分辨率要求在130萬像素以上； 光源(3)選用環(huán)形LED燈，采用垂直照射方式；所述黑白數(shù)字相機安裝在倒掛式相機支 架上，并可調(diào)整相機與液面的距離。
3、 根據(jù)權利要求l所述的真空注型的自動氣泡消除系統(tǒng)，其特征在于所述處理器模塊(12) 中的工控機(6)帶有顯示器，處理器模塊(12)對圖像采集模塊(11)獲取的氣泡圖像 進行分析和處理，進行人機交互，實現(xiàn)在線參數(shù)顯示及修改。
4、 一種面向真空注型的自動氣泡消除方法，采用根據(jù)權利要求1所述的真空注型的自動氣泡 消除系統(tǒng)進行自動循環(huán)消泡和澆注，其特征在于操作步驟如下a. 圖像采集模塊的安裝和相關參數(shù)設置首先安裝光源(3)，并根據(jù)實際工作環(huán)境調(diào)整 照明光源亮度；然后安裝CCD高速數(shù)字相機(4)，并通過工控機(6)在線設置高速數(shù) 字相機(4)的參數(shù)焦距、景深、拍攝角度、拍攝距離、曝光時間，在此基礎上，通 過不斷調(diào)整光源和相機參數(shù)，使得拍攝到的混料杯(1)液面圖像效果達到最佳；b. 利用人機界面設置初始工藝參數(shù)利用工控機(6)，通過人機界面在線設置初始工藝 參數(shù)注型材料特征參數(shù)，最長消泡時間，氣泡圖像合格標準，氣泡圖像采集時間間 隔；C.氣泡自動檢測和消除按下人機界面上的啟動按鈕，系統(tǒng)進入全自動運行模式。
5、 根據(jù)權利要求4所述的真空注型的自動氣泡消除系統(tǒng)，其特征在于所述步驟C氣泡自動檢 測和消除的工藝流程為c-l.氣泡圖像的實時采集與顯示將對CCD高速數(shù)字相機(4)拍攝的視頻進行定時抓取， 而得到的瞬時位像作為處理對象；工控機(6)首先利用人機界面，根據(jù)設置的初試 參數(shù)，控制相機對氣泡圖像定時采集；然后利用人機界面對采集到的氣泡圖像進行讀取和 顯不C-2氣泡圖像預處理工控機(6)對采集到的圖像進行預處理，以有效降低噪聲、突出 有用信息；c-3圖像分析工控機(6)針對基于圖像預處理得到的二值化圖像，進行面積、周長或 個數(shù)的統(tǒng)計，得到的結果作為判斷決策的指標；c-4判斷決策工控機(6)對圖像分析結果和工藝要求進行分析比較，判斷氣泡數(shù)量是 否滿足制品質(zhì)量控制標準；判斷結果被作為決定循環(huán)消泡過程是否需要繼續(xù)進行的觸發(fā)條件 而傳送給PLC (7);c-5自動消泡PLC (7)根據(jù)判斷決策的結果自動進行循環(huán)消泡或澆注。
6、根據(jù)權利要求5所述的真空注型的自動氣泡消除系統(tǒng)，其特征在于所述步驟b氣泡圖像預處理的具體步驟如下① 、區(qū)域選擇從原始大圖像中截取拍攝效果較好的有代表性的氣泡圖像區(qū)域，作為感 興趣的對象進行后續(xù)處理；② 、圖像平滑處理利用形態(tài)學開操作濾除干擾噪聲以及個體較小的氣泡；這一步可以 認為是對檢測氣泡粒徑的閾值選擇過程，可通過改變形態(tài)學開操作結構因子來實現(xiàn)；③ 、圖像銳化增強圖像對比度，即將原始圖像的像素灰度分布擴充到整個允許灰度范 圍使得圖像更加清晰； 、自適應閾值二值化處理通過自適應閾值算法獲得合適的閾值，并以該閾值為分界 將灰度圖像轉(zhuǎn)換為二值化圖像，目的在于進一步區(qū)分目標和背景圖像；為了便于后期的統(tǒng)計 分析，對氣泡圖像進行取反處理以灰度l，即白色，代表氣泡；灰度0，即黑色，代表背景;⑤、孔洞填補閾值二值化只能識別氣泡邊緣，為了便于統(tǒng)計氣泡面積，采用孔洞填補 的方法對氣泡邊緣包括的面積填充灰度l，即白色； 、濾波使用中值濾波濾除二值化處理不完全而產(chǎn)生的氣泡殘片；⑦、氣泡分割利用形態(tài)學閉操作和開操作對相互重疊粘連的氣泡圖像進行分割，便于 后期的統(tǒng)計分析。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種面向真空注型的自動氣泡消除系統(tǒng)及方法。本系統(tǒng)由圖像采集模塊、處理器模塊和執(zhí)行模塊組成。采集模塊采集氣泡圖像，經(jīng)處理器模塊處理，并監(jiān)控整個消泡過程，向執(zhí)行模塊發(fā)送控制信號，由執(zhí)行模塊完成自動循環(huán)消泡和澆注任務。本方法操作步驟為①圖像采集模塊的安裝和相關參數(shù)設置；②利用人機界面設置初始工藝參數(shù)；③氣泡自動檢測和消除。本發(fā)明實現(xiàn)全自動真空注型氣泡檢測和消除，提高注型效率，降低制品廢品率。
文檔編號B29C39/42GK101670636SQ20091019658
公開日2010年3月17日 申請日期2009年9月27日 優(yōu)先權日2009年9月27日
發(fā)明者劉大利, 劉媛媛, 張海光, 池招福, 胡慶夕, 杰 黃 申請人:上海大學