基于PLC控制的视觉检布自停检测系统
摘要：随着工业自动化发展水平的不断提高，自动化控制系统在工业生产中的地位显得越来越重要，自动检测在自动化生产领域的检测等方面的应用日益广泛。本课题以视觉检测为基础，开发了基于PLC控制的视觉检布自停系统。本课题首先通过阐述基本需求与总体方案，提出了基于PLC控制的视觉检布系统的技术性能指标，对相机及PLC的结构进行了详细的设计分析，并对关键部件进行了详细的介绍说明；其次，根据控制要求，确定了控制系统的总体方案，配合经编机进行硬件的设计，并完成控制系统的程序编写；同时针对视觉系统应用进行分析与优化，以达到相机的检测要求；最后，简要阐述了视觉检布系统在工业上的应用。
关键词：机器视觉；PLC；检测
Visual check cloth stop detection based on PLC control system
Abstract: With the constant improvement of the level of development of industrial automation, automatic control system is more and more important in the position in industrial production, the automatic detection of detection in the field of automation applications increasingly widespread. This topic is based on visual inspection, developed a visual check cloth automatic stop system based on PLC control. This topic firstly in this paper, the basic requirements and the overall scheme, control of visual inspection system based on PLC is put forward the technical performance indicators, the structure of the camera and PLC carried on the detailed design and analysis, and with the introduction of the key parts in detail; Secondly, according to the control requirements, determine the overall scheme of the control system, cooperate with the warp knitting machine in the design of the hardware, and completes the control system of the programming; At the same time according to the analysis and optimization, the visual system to meet the testing requirements of the camera; Finally, briefly expounds the application of visual inspection system in industry.
Keywords: Machine vision; PLC; detection
目录
第一章 绪论 3
1.1 课题来源及研究意义 3
1.2 机器视觉在国内外的发展 3
1.3 本文的主要研究内容 4
第二章 检布自停系统的总体结构 5
2.1 视觉检测系统概述 5
2.2 视觉检布系统总体结构设计 6
2.3 系统组成 7
2.3.1 检测系统 7
2.3.2 控制系统 9
第三章 检布控制系统软件设计 12
3.1 PLC功能设计 12
3.1.1 PLC编程简介 12
3.1.2 主要功能说明 12
3.2 HMI编程设计 18
3.2.1 HMI编程简介 18
3.2.2 HMI主要功能说明 19
3.3 视觉部分 23
3.3.1 视觉软件 23
3.3.2 与PLC通讯 24
第四章 系统调试 26
4.1 软件调试 26
4.1.1 PLC程序调试 26
4.1.2 HMI程序调试 26
4.1.3 视觉调试 31
4.2 硬件调试 32
第五章总结 35
参考文献 36
附录 37
附录一：I/O分配表 37
附录二：PLC外部接线图 38
附录三：PLC程序 39
第一章 绪论
1.1 课题来源及研究意义
自古以来，我国就是织布大国，在过去的半个世纪里，纺织业在中国既是传统产业，也是优势产业，为国民经济作出了巨大的贡献。从汉武帝派遣张骞出使西域起，我国的丝绸就远近闻名，而近代各种新式纺织厂的兴起，更促进了纺织业的发展；随着社会和经济的发展，我国的纺织品更是走出了国门，迈向世界。
然而，随着出口量的增加，问题也随之来临。一些机器在运行时并不能保证布匹的厚度始终一致，从而导致国外一些精密的厂商退换货，甚至产生不好的影响。试想一下，一匹百米长的布，只是因为一米的厚度不达标就要被摒弃，这会给经济带来多大的损失！重要的是，这是资源的浪费！另外，一些人工检测不仅费时费力，而且很难发现一些细微的差别，而且长时间进行观察很容易造成视觉疲劳，伤神费力。采用机器视觉对生产线进行自动化的改造，使布匹生产生产线变成快速、实时、准确、高效的生产线，可以大大提高生产效率和生产的自动化程度。本课题就是基于此来进行设计。
1.2 机器视觉在国内外的发展
机器视觉是一门涉及人工智能、神经生物学、心理物理学、计算机科学、图像处理、模式识别等诸多领域的交叉学科。机器视觉主要利用计算机来模拟人或
再现与人类视觉有关的某些智能行为,从客观事物的图像中提取信息进行处理,并加以理解,最终用于实际检测和控制。主要应用于如工业检测、工业探伤、精密测控、自动生产线、显微医学操作以及各种危险场合工作的机器人等。视觉技术的最大优点是与被观测对象无接触，因此，对观测与被观测者都不会产生任何损伤，十分安全可靠，这是其它感觉方式无法比拟的。理论上，人眼观察不到的范围机器视觉也可以观察，例如红外线、微波、超声波等，而机器视觉则可以利用这方面的传感器件形成红外线、微波、超声波等图像。另外，人无法长时间地观察对象，机器视觉则无时间限制，而且具有很高的分辨精度和速度。所以，机器视觉应用领域十分广泛，可分为工业、科学研究、军事和民用4大领域。其中工业领域是机器视觉应用中比重最大的领域，按照功能又可以分成4类:产品质量检测、产品分类、产品包装、机器人定位。其应用行业包括印刷包装、汽车工业、半导体材料/元器件/连接器生产、药品/食品生产、烟草行业、纺织行业等。本设计就是利用机器视觉在纺织行业的应用的基础上进行设计的，在纺织企业中，视觉检测是工业应用中质量控制的主要组成部分，用机器视觉代替人的视觉可以克服人工检测所造成的各种误差，大大提高检测精度和效率。正是由于视觉系统的高效率和非接触性，机器视觉在纺织检测中的应用越来越广泛。
在国外，机器视觉的应用普及主要体现在半导体及电子行业，其中大概40%-50%都集中在半导体行业。具体如PCB印刷电路：各类生产印刷电路板组装技术、设备；单、双面、多层线路板。SMT表面贴装：SMT工艺与设备、焊接设备、测试仪器。电子生产加工设备：电子元件制造设备、半导体及集成电路制造设备、元器件成型设备。机器视觉系统还在质量检测的各个方面已经得到了广泛的应用，并且其产品在应用中占据着举足轻重的地位。除此之外，机器视觉还用于其他各个领域。而在中国，以上行业本身就属于新兴的领域，再加之机器视觉产品技术的普及不够，导致以上各行业的应用几乎空白，即便是有，也只是一些检测方面的应用。目前在我国随着配套基础建设的完善，技术、资金的积累，各行各业对采用图像和机器视视觉技术的工业自动化、智能化需求开始广泛出现，国内有关大专院校、研究所和企业近两年在图像和机器视觉技术领域进行了积极思索和大胆的尝试，逐步开始了工业现场的应用。
1.3 本文的主要研究内容
本设计是以布质检验标准为设计依据，以PLC控制及视觉检测为基础开发的视觉检布自停检测系统。根据工业需求，该项目主要实现检测布匹的厚度，以判断是否符合工业生产的标准，而判断的标准是需要人为的附加给它。
基于这些要求，本课题需要完成的主要内容有：
1. 视觉检测系统的总体结构设计；
2. 视觉检测系统的硬件设计及电路设计；
3. 控制系统的软件设计；
4. 视觉检布系统在工业上的应用。
参考文献
[1] 张红霞，刘义才.机器视觉技术的应用研究[J].电子世界，2013,17.
[2] 熊翼.浅析机器视觉系统及展望[J].西江月，2012,9.
[3] 张五一，赵强松，王东云.机器视觉的现状及发展趋势[J].中原工学院学报，2014，1.
[4] 廖常初.PLC基础及应用[M].北京机械工业出版社，2008.
[5] 王东慧.基于机器视觉的智能控制定位检测系统的研究[D].上海工程技术大学，2011.
[6] 马云峰.PLC系统设计分析[J].自动化技术与应用，2012,2.
[7] 方杭杭.机器视觉中亚像素边缘检测的研究和应用[D].东北大学，2011.
[8] 张彦奎.机器视觉综述.三门峡职业技术学院学报，2010，z1.
http://www.bysj360.com/cat.asp?id=27
http://www.bysj360.com/cat.asp?id=28
http://www.bysj360.com/cat.asp?id=22
