專利名稱：一種基于直方圖匹配的嵌入式塑料模具保護裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是一種塑料模具保護裝置，尤其是一種基于直方圖匹配的嵌入式塑料模具保護裝置，屬于計算機視覺領域。
背景技術：
塑料由于其優(yōu)良的加工和使用性能在國民經濟的各個領域得到了廣泛的應用，目前我國塑料制品總產量已達3000萬噸并以8% 10%的增長率逐年遞增。注射成型因其成型質量好，效率高，成本低等優(yōu)點，而成為塑料工業(yè)特別是高性能塑料制品最主要的生產手段。據統(tǒng)計，注射成型的制品約占所有模塑塑料制品總產量的三分之一，注射模具約占塑料成型模具數量的一半以上。注射模具由動模和定模兩部分組成，動模安裝在注塑機的移動模板上，定模安裝在注塑機的固定模板上。塑料注射成型過程是一種間歇操作的循環(huán)過程，在每一個循環(huán)周期內，首先，動模與定模閉合構成澆注系統(tǒng)和型腔，然后，熔融的塑料在注塑機提供的壓力下，經澆注系統(tǒng)流入型腔并冷卻固化定形，最后，動模與定模分離，由頂出機構頂出塑料制品。然而，在實際生產過程中，常常由于頂出機構失效，模具結構設計不合理或塑料制品質量波動等原因，容易造成塑料制品無法順利頂出，而殘留在模具內(特別是一模多腔的模具)，此時，如果動模和定模閉合，殘留的塑料制品容易造成模具的損壞。為了避免這一情況，很多企業(yè)采用人工方式解決這一問題，即一副模具配一個員工，專門監(jiān)測生產過程，在發(fā)現塑料制品頂出失敗時立即關閉注塑機，阻止動模和定模閉合。這種人工方式除了人力成本高外，同時由于正常人的反應時間為0. 1 0. 5s，精力集中時間只有20 30min，因此，人工方式存在響應速度慢，可靠性低等問題。在計算機視覺領域中，直方圖能夠給出圖像的統(tǒng)計信息，它反映了一幅圖像不同灰度等級像素數目的多少及其分布情況，其橫坐標表示灰度，其縱坐標表示像素數量。直方圖的生成不需要復雜的變換和運算，圖像處理速度快。直方圖的匹配算法能夠檢測出不同圖像顯著的邊緣和顏色的統(tǒng)計變化，并快速識別視頻場景的差異。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服上述存在的不足，提供一種基于直方圖匹配的嵌入式塑料模具保護裝置，該裝置能夠自動判斷模具中是否存在未脫落的塑料制品，是計算機視覺技術在塑料注射成型過程中的一種應用。本發(fā)明的目的是通過如下技術方案來完成的，該裝置劃分為四個模塊分別為圖像采集模塊，計算匹配模塊，人機交互模塊，動作控制模塊；所述的圖像采集模塊包括兩個紅外攝像頭和一個白熾燈；計算匹配模塊包括一個用于計算圖像的直方圖并進行直方圖匹配計算的Arm開發(fā)板；人機交互模塊為用于顯示紅外攝像頭所拍攝的圖像并負責人機交互操作的注塑機控制器上位機；動作控制模塊為用于控制注塑機動模的閉模動作的注塑機控制器下位機；圖像采集模塊，計算匹配模塊和人機交互模塊之間通過網絡集線器以以太網網線進行連接控制，人機交互模塊與動作控制模塊之間以Can/232線進行連接控制。作為優(yōu)選，所述的兩個紅外攝像頭通過磁力表座分別固定在定模和動模上，且紅外攝像頭朝向于所述的定模和動模的開口處并采集圖像；所述的白熾燈通過磁力表座固定在定模上，該燈口朝向于所述的定模和動模的開口處，并為提供紅外攝像頭采集圖像所需的光源。作為優(yōu)選，所述的網絡集線器設有四個端口，其中兩個端口分別與圖像采集模塊內的兩個紅外攝像頭以以太網網線相連控制；另兩個端口分別與計算匹配模塊內的Arm開發(fā)板和人機交互模塊內的注塑機控制器上位機以以太網網線相連控制。本發(fā)明的有益效果為能夠根據兩張圖像直方圖的差異，自動判斷塑料模具中是否存在未脫落的制品，如果存在，則報警，指示注塑機不準閉模，從而有效保護模具。


圖1是本發(fā)明的整體結構示意圖。圖2是本發(fā)明的工作流程圖。圖3是定模標準圖像和對比圖像的直方圖歸一化數據與相似度計算。圖4是動模標準圖像和對比圖像的直方圖歸一化數據與相似度計算。
具體實施例方式本發(fā)明附圖中的標號分別為1、紅外攝像頭，2、白熾燈，3、磁力表座，4、以太網網線，5、網絡集線器，6、注塑機控制器上位機，7、Arm開發(fā)板，8、Can/232線，9、注塑機控制器下位機，10、定模，11、動模。下面將結合附圖對本發(fā)明做詳細的介紹如附圖1所示，該裝置劃分為四個模塊分別為圖像采集模塊，計算匹配模塊，人機交互模塊，動作控制模塊；所述的圖像采集模塊包括兩個紅外攝像頭1和一個白熾燈2 ；計算匹配模塊包括一個用于計算圖像的直方圖并進行直方圖匹配計算的Arm開發(fā)板7 ；人機交互模塊為用于顯示紅外攝像頭所拍攝的圖像并負責人機交互操作的注塑機控制器上位機6 ；動作控制模塊為用于控制注塑機動模的閉模動作的注塑機控制器下位機9 ；圖像采集模塊，計算匹配模塊和人機交互模塊之間通過網絡集線器5以以太網網線4進行連接控制，人機交互模塊與動作控制模塊之間以 Can/232線8進行連接控制。所述的兩個紅外攝像頭1通過磁力表座3分別固定在定模10和動模11上，且紅外攝像頭ι朝向于所述的定模10和動模11的開口處并采集圖像；所述的白熾燈2通過磁力表座3固定在定模10上，該燈口朝向于所述的定模10和動模11的開口處，并為提供紅外攝像頭1采集圖像所需的光源。所述的網絡集線器5設有四個端口，其中兩個端口分別與圖像采集模塊內的兩個紅外攝像頭1以以太網網線4相連控制；另兩個端口分別與計算匹配模塊內的Arm開發(fā)板 7和人機交互模塊內的注塑機控制器上位機6以以太網網線4相連控制。如附圖2所示，本發(fā)明的工作過程可以描述為，首先，將注塑機的動作模式設置為手動，設置圖像的相似度閾值T，0 ≤ T ≤ 1，并利用圖像采集模塊采集不存在殘留制品的動模圖像和定模圖像各一張(以下分別簡稱動模標準圖像和定模標準圖像)，動模標準圖像和定模標準圖像自動保存在計算匹配模塊中；然后，將注塑機的動作模式設置為半自動或全自動，在頂出裝置回退到位并在閉模動作還沒有動作之前，圖像采集模塊自動采集動模和定模圖像各一張(以下分別簡稱動模對比圖像和定模對比圖像)，同樣保存到計算匹配模塊中；接著，計算匹配模塊計算動模標準圖像與動模對比圖像的相似度值以及定模標準圖像與定模對比圖像的相似度值，如果兩者的相似度值都大于設定的相似度閾值，則認為動模和定模中均沒有殘留制品，動作控制模塊執(zhí)行動模的閉模動作，開始下一個循環(huán)周期。 如果兩者的相似度閾值有一個或兩個小于設定的相似度閾值，則認為動?；蚨Ｖ写嬖跉埩糁破?，動作控制模塊停止動模的閉模動作，并發(fā)出警報。上述動模標準圖像與動模對比圖像相似度值的計算方法和定模標準圖像與定模對比圖像的計算方法完全相同，計算方法主要包括以下步驟(1)根據紅外攝像頭拍攝的灰度圖像，生成直方圖。直方圖的橫坐標是灰度值，縱坐標表示圖像中具有該灰度值的像素數量。灰度圖像的灰度值為O 255，將灰度值劃分為 η個區(qū)間，即0 255/n，255/n 2X255/n，……。η的取值不宜過大也不宜過小，過小會導致直方圖過于平均而無法體現差異，而過大則會產生尖銳和單個效果。(2)進行直方圖的歸一化操作，即將直方圖中每個灰度區(qū)間的像素數量除以圖像的像素總數量，這樣，直方圖中每個灰度區(qū)間所對應的縱坐標的和為1。C3)根據歸一化的直方圖，計算兩張待對比圖像直方圖的相似度值。本發(fā)明中直方圖的匹配算法有三種，三種算法的計算公式分別如式(I )、式(II )和式(III)所示，實際生產過程中用戶可根據需要選擇合適的匹配算法。
權利要求
1.一種基于直方圖匹配的嵌入式塑料模具保護裝置，該裝置劃分為四個模塊分別為 圖像采集模塊，計算匹配模塊，人機交互模塊，動作控制模塊；其特征在于所述的圖像采集模塊包括兩個紅外攝像頭(1)和一個白熾燈O)；計算匹配模塊包括一個用于計算圖像的直方圖并進行直方圖匹配計算的Arm開發(fā)板(7)；人機交互模塊為用于顯示紅外攝像頭所拍攝的圖像并負責人機交互操作的注塑機控制器上位機(6)；動作控制模塊為用于控制注塑機動模的閉模動作的注塑機控制器下位機(9)；圖像采集模塊，計算匹配模塊和人機交互模塊之間通過網絡集線器(5)以以太網網線(4)進行連接控制，人機交互模塊與動作控制模塊之間以Can/232線(8)進行連接控制。
2.根據權利要求1所述的基于直方圖匹配的嵌入式塑料模具保護裝置，其特征在于 所述的兩個紅外攝像頭(1)通過磁力表座C3)分別固定在定模(10)和動模(11)上，且紅外攝像頭(1)朝向于所述的定模(10)和動模(11)的開口處并采集圖像；所述的白熾燈(2) 通過磁力表座(3)固定在定模(10)上，該燈口朝向于所述的定模(10)和動模(11)的開口處，并為提供紅外攝像頭(1)采集圖像所需的光源。
3.根據權利要求1或2所述的基于直方圖匹配的嵌入式塑料模具保護裝置，其特征在于所述的網絡集線器( 設有四個端口，其中兩個端口分別與圖像采集模塊內的兩個紅外攝像頭(1)以以太網網線(4)相連控制；另兩個端口分別與計算匹配模塊內的Arm開發(fā)板(7)和人機交互模塊內的注塑機控制器上位機(6)以以太網網線(4)相連控制。
全文摘要
一種基于直方圖匹配的嵌入式塑料模具保護裝置，該裝置劃分為四個模塊分別為圖像采集模塊，計算匹配模塊，人機交互模塊，動作控制模塊；所述的圖像采集模塊包括兩個紅外攝像頭和一個白熾燈；計算匹配模塊包括一個Arm開發(fā)板；人機交互模塊為注塑機控制器上位機；動作控制模塊為注塑機控制器下位機；圖像采集模塊，計算匹配模塊和人機交互模塊之間通過網絡集線器以以太網網線進行連接控制，人機交互模塊與動作控制模塊之間以Can/232線進行連接控制；能夠根據兩張圖像直方圖的差異，自動判斷塑料模具中是否存在未脫落的制品，從而有效保護模具，具有效率高、可靠性強、安全系數高等特點。
文檔編號B29C45/84GK102152457SQ20111003575
公開日2011年8月17日 申請日期2011年1月31日 優(yōu)先權日2011年1月31日
發(fā)明者王祥錫, 趙明 申請人:寧波伊士通技術股份有限公司