專利名稱：一種基于直方圖匹配的嵌入式塑料模具保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及的是一種塑料模具保護(hù)裝置，尤其是一種基于直方圖匹配的嵌入式塑料模具保護(hù)裝置，屬于計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
塑料由于其優(yōu)良的加工和使用性能在國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，目前我國塑料制品總產(chǎn)量已達(dá)3000萬噸并以8% 10%的增長(zhǎng)率逐年遞增。注射成型因其成型質(zhì)量好，效率高，成本低等優(yōu)點(diǎn)，而成為塑料工業(yè)特別是高性能塑料制品最主要的生產(chǎn)手段。據(jù)統(tǒng)計(jì)，注射成型的制品約占所有模塑塑料制品總產(chǎn)量的三分之一，注射模具約占塑料成型模具數(shù)量的一半以上。注射模具由動(dòng)模和定模兩部分組成，動(dòng)模安裝在注塑機(jī)的移動(dòng)模板上，定模安裝在注塑機(jī)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(gè)循環(huán)周期內(nèi)，首先，動(dòng)模與定模閉合構(gòu)成澆注系統(tǒng)和型腔，然后，熔融的塑料在注塑機(jī)提供的壓力下，經(jīng)澆注系統(tǒng)流入型腔并冷卻固化定形，最后，動(dòng)模與定模分離，由頂出機(jī)構(gòu)頂出塑料制品。然而，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，常常由于頂出機(jī)構(gòu)失效，模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理或塑料制品質(zhì)量波動(dòng)等原因，容易造成塑料制品無法順利頂出，而殘留在模具內(nèi)(特別是一模多腔的模具)，此時(shí)，如果動(dòng)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(gè)員工，專門監(jiān)測(cè)生產(chǎn)過程，在發(fā)現(xiàn)塑料制品頂出失敗時(shí)立即關(guān)閉注塑機(jī)，阻止動(dòng)模和定模閉合。這種人工方式除了人力成本高外，同時(shí)由于正常人的反應(yīng)時(shí)間為0. 1 0. 5s，精力集中時(shí)間只有20 30min，因此，人工方式存在響應(yīng)速度慢，可靠性低等問題。在計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域中，直方圖能夠給出圖像的統(tǒng)計(jì)信息，它反映了一幅圖像不同灰度等級(jí)像素?cái)?shù)目的多少及其分布情況，其橫坐標(biāo)表示灰度，其縱坐標(biāo)表示像素?cái)?shù)量。直方圖的生成不需要復(fù)雜的變換和運(yùn)算，圖像處理速度快。直方圖的匹配算法能夠檢測(cè)出不同圖像顯著的邊緣和顏色的統(tǒng)計(jì)變化，并快速識(shí)別視頻場(chǎng)景的差異。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型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(hù)裝置，該裝置能夠自動(dòng)判斷模具中是否存在未脫落的塑料制品，是計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)在塑料注射成型過程中的一種應(yīng)用。本實(shí)用新型的目的是通過如下技術(shù)方案來完成的，該裝置劃分為四個(gè)模塊分別為圖像采集模塊，計(jì)算匹配模塊，人機(jī)交互模塊，動(dòng)作控制模塊；所述的圖像采集模塊包括兩個(gè)紅外攝像頭和一個(gè)白熾燈；計(jì)算匹配模塊包括一個(gè)用于計(jì)算圖像的直方圖并進(jìn)行直方圖匹配計(jì)算的Arm開發(fā)板；人機(jī)交互模塊為用于顯示紅外攝像頭所拍攝的圖像并負(fù)責(zé)人機(jī)交互操作的注塑機(jī)控制器上位機(jī)；動(dòng)作控制模塊為用于控制注塑機(jī)動(dòng)模的閉模動(dòng)作的注塑機(jī)控制器下位機(jī)；圖像采集模塊，計(jì)算匹配模塊和人機(jī)交互模塊之間通過網(wǎng)絡(luò)集線器以以太網(wǎng)網(wǎng)線進(jìn)行連接控制，人機(jī)交互模塊與動(dòng)作控制模塊之間以Can/232線進(jìn)行連接控制。作為優(yōu)選，所述的兩個(gè)紅外攝像頭通過磁力表座分別固定在定模和動(dòng)模上，且紅外攝像頭朝向于所述的定模和動(dòng)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(dòng)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(wǎng)絡(luò)集線器設(shè)有四個(gè)端口，其中兩個(gè)端口分別與圖像采集模塊內(nèi)的兩個(gè)紅外攝像頭以以太網(wǎng)網(wǎng)線相連控制；另兩個(gè)端口分別與計(jì)算匹配模塊內(nèi)的Arm開發(fā)板和人機(jī)交互模塊內(nèi)的注塑機(jī)控制器上位機(jī)以以太網(wǎng)網(wǎng)線相連控制。本實(shí)用新型的有益效果為能夠根據(jù)兩張圖像直方圖的差異，自動(dòng)判斷塑料模具中是否存在未脫落的制品，如果存在，則報(bào)警，指示注塑機(jī)不準(zhǔn)閉模，從而有效保護(hù)模具。

圖1是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型的工作流程圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型附圖中的標(biāo)號(hào)分別為1、紅外攝像頭，2、白熾燈，3、磁力表座，4、以太網(wǎng)網(wǎng)線，5、網(wǎng)絡(luò)集線器，6、注塑機(jī)控制器上位機(jī)，7、Arm開發(fā)板，8、Can/232線，9、注塑機(jī)控制器下位機(jī)，10、定模，11、動(dòng)模。下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做詳細(xì)的介紹如附圖1所示，該裝置劃分為四個(gè)模塊分別為圖像采集模塊，計(jì)算匹配模塊，人機(jī)交互模塊，動(dòng)作控制模塊；所述的圖像采集模塊包括兩個(gè)紅外攝像頭1和一個(gè)白熾燈2 ；計(jì)算匹配模塊包括一個(gè)用于計(jì)算圖像的直方圖并進(jìn)行直方圖匹配計(jì)算的Arm開發(fā)板7 ；人機(jī)交互模塊為用于顯示紅外攝像頭所拍攝的圖像并負(fù)責(zé)人機(jī)交互操作的注塑機(jī)控制器上位機(jī)6 ；動(dòng)作控制模塊為用于控制注塑機(jī)動(dòng)模的閉模動(dòng)作的注塑機(jī)控制器下位機(jī)9 ；圖像采集模塊，計(jì)算匹配模塊和人機(jī)交互模塊之間通過網(wǎng)絡(luò)集線器5以以太網(wǎng)網(wǎng)線4進(jìn)行連接控制，人機(jī)交互模塊與動(dòng)作控制模塊之間以 Can/232線8進(jìn)行連接控制。所述的兩個(gè)紅外攝像頭1通過磁力表座3分別固定在定模10和動(dòng)模11上，且紅外攝像頭ι朝向于所述的定模10和動(dòng)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(dòng)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(wǎng)絡(luò)集線器5設(shè)有四個(gè)端口，其中兩個(gè)端口分別與圖像采集模塊內(nèi)的兩個(gè)紅外攝像頭1以以太網(wǎng)網(wǎng)線4相連控制；另兩個(gè)端口分別與計(jì)算匹配模塊內(nèi)的Arm開發(fā)板 7和人機(jī)交互模塊內(nèi)的注塑機(jī)控制器上位機(jī)6以以太網(wǎng)網(wǎng)線4相連控制。如附圖2所示，本實(shí)用新型的工作過程可以描述為，首先，將注塑機(jī)的動(dòng)作模式設(shè)置為手動(dòng)，設(shè)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(dòng)模圖像和定模圖像各一張(以下分別簡(jiǎn)稱動(dòng)模標(biāo)準(zhǔn)圖像和定模標(biāo)準(zhǔn)圖像)，動(dòng)模標(biāo)準(zhǔn)圖像和定模標(biāo)準(zhǔn)圖像自動(dòng)保存在計(jì)算匹配模塊中；然后，將注塑機(jī)的動(dòng)作模式設(shè)置為半自動(dòng)或全自動(dòng)，在頂出裝置回退到位并在閉模動(dòng)作還沒有動(dòng)作之前，圖像采集模塊自動(dòng)采集動(dòng)模和定模圖像各一張(以下分別簡(jiǎn)稱動(dòng)模對(duì)比圖像和定模對(duì)比圖像)，同樣保存到計(jì)算匹配模塊中；接著，計(jì)算匹配模塊計(jì)算動(dòng)模標(biāo)準(zhǔn)圖像與動(dòng)模對(duì)比圖像的相似度值以及定模標(biāo)準(zhǔn)圖像與定模對(duì)比圖像的相似度值，如果兩者的相似度值都大于設(shè)定的相似度閾值，則認(rèn)為動(dòng)模和定模中均沒有殘留制品，動(dòng)作控制模塊執(zhí)行動(dòng)模的閉模動(dòng)作，開始下一個(gè)循環(huán)周期。如果兩者的相似度閾值有一個(gè)或兩個(gè)小于設(shè)定的相似度閾值，則認(rèn)為動(dòng)模或定模中存在殘留制品，動(dòng)作控制模塊停止動(dòng)模的閉模動(dòng)作，并發(fā)出警報(bào)。上述動(dòng)模標(biāo)準(zhǔn)圖像與動(dòng)模對(duì)比圖像相似度值的計(jì)算方法和定模標(biāo)準(zhǔn)圖像與定模對(duì)比圖像的計(jì)算方法完全相同，計(jì)算方法主要包括以下步驟(1)根據(jù)紅外攝像頭拍攝的灰度圖像，生成直方圖。直方圖的橫坐標(biāo)是灰度值，縱坐標(biāo)表示圖像中具有該灰度值的像素?cái)?shù)量?；叶葓D像的灰度值為O 255，將灰度值劃分為 η個(gè)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(huì)導(dǎo)致直方圖過于平均而無法體現(xiàn)差異，而過大則會(huì)產(chǎn)生尖銳和單個(gè)效果。(2)進(jìn)行直方圖的歸一化操作，即將直方圖中每個(gè)灰度區(qū)間的像素?cái)?shù)量除以圖像的像素總數(shù)量，這樣，直方圖中每個(gè)灰度區(qū)間所對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)的和為1。(3)根據(jù)歸一化的直方圖，計(jì)算兩張待對(duì)比圖像直方圖的相似度值。本實(shí)用新型中直方圖的匹配算法有三種，三種算法的計(jì)算公式分別如式(I)、式(II)和式(III)所示， 實(shí)際生產(chǎn)過程中用戶可根據(jù)需要選擇合適的匹配算法。
權(quán)利要求1.一種基于直方圖匹配的嵌入式塑料模具保護(hù)裝置，該裝置劃分為四個(gè)模塊分別為 圖像采集模塊，計(jì)算匹配模塊，人機(jī)交互模塊，動(dòng)作控制模塊；其特征在于所述的圖像采集模塊包括兩個(gè)紅外攝像頭(1)和一個(gè)白熾燈(2)；計(jì)算匹配模塊包括一個(gè)用于計(jì)算圖像的直方圖并進(jìn)行直方圖匹配計(jì)算的Arm開發(fā)板(7)；人機(jī)交互模塊為用于顯示紅外攝像頭所拍攝的圖像并負(fù)責(zé)人機(jī)交互操作的注塑機(jī)控制器上位機(jī)(6)；動(dòng)作控制模塊為用于控制注塑機(jī)動(dòng)模的閉模動(dòng)作的注塑機(jī)控制器下位機(jī)(9)；圖像采集模塊，計(jì)算匹配模塊和人機(jī)交互模塊之間通過網(wǎng)絡(luò)集線器(5)以以太網(wǎng)網(wǎng)線(4)進(jìn)行連接控制，人機(jī)交互模塊與動(dòng)作控制模塊之間以Can/232線(8)進(jìn)行連接控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于直方圖匹配的嵌入式塑料模具保護(hù)裝置，其特征在于 所述的兩個(gè)紅外攝像頭(1)通過磁力表座(3)分別固定在定模(10)和動(dòng)模(11)上，且紅外攝像頭(1)朝向于所述的定模(10)和動(dòng)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(dòng)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(jù)權(quán)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(hù)裝置，其特征在于所述的網(wǎng)絡(luò)集線器(5)設(shè)有四個(gè)端口，其中兩個(gè)端口分別與圖像采集模塊內(nèi)的兩個(gè)紅外攝像頭(1)以以太網(wǎng)網(wǎng)線(4)相連控制；另兩個(gè)端口分別與計(jì)算匹配模塊內(nèi)的Arm開發(fā)板(7)和人機(jī)交互模塊內(nèi)的注塑機(jī)控制器上位機(jī)(6)以以太網(wǎng)網(wǎng)線(4)相連控制。
專利摘要一種基于直方圖匹配的嵌入式塑料模具保護(hù)裝置，該裝置劃分為四個(gè)模塊分別為圖像采集模塊，計(jì)算匹配模塊，人機(jī)交互模塊，動(dòng)作控制模塊；所述的圖像采集模塊包括兩個(gè)紅外攝像頭和一個(gè)白熾燈；計(jì)算匹配模塊包括一個(gè)Arm開發(fā)板；人機(jī)交互模塊為注塑機(jī)控制器上位機(jī)；動(dòng)作控制模塊為注塑機(jī)控制器下位機(jī)；圖像采集模塊，計(jì)算匹配模塊和人機(jī)交互模塊之間通過網(wǎng)絡(luò)集線器以以太網(wǎng)網(wǎng)線進(jìn)行連接控制，人機(jī)交互模塊與動(dòng)作控制模塊之間以Can/232線進(jìn)行連接控制；能夠根據(jù)兩張圖像直方圖的差異，自動(dòng)判斷塑料模具中是否存在未脫落的制品，從而有效保護(hù)模具，具有效率高、可靠性強(qiáng)、安全系數(shù)高等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)B29C45/84GK202029367SQ20112003587
公開日2011年11月9日 申請(qǐng)日期2011年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月31日
發(fā)明者王錫祥, 趙明 申請(qǐng)人:寧波伊士通技術(shù)股份有限公司