基于机器视觉的自动分拣控制系统设计
摘要：随着机器视觉发展水平的不断提高，以及德国工业4.0和我国提出的智能制造2025，自动化的重视程度将会越来越大，而机器视觉作为自动化产业中“眼睛”的角色，其在工业生产中的地位中亦会显得越来越重要。而单纯的机器视觉难以运转，机器视觉系统需要结合一个控制元件才能更有效率的处理数据，才能达到更多的工控效果，所以机器视觉结合PLC技术在自动分拣生产领域的应用日益广泛。本课题首先描述了大时代下此课题的背景与实际研究意义，再来阐述机器视觉的硬件以及成像原理，结合我对于此次毕业设计课题的相机、镜头和光源的选择，更有助于对机器视觉成像的领悟；其次，介绍了与本次毕业设计相关的硬件设备，譬如PLC的的介绍、人机界面、机械手气缸还有红外距离传感器；以及相关硬件的选型，精确到每一个硬件的型号，再来研究了机器视觉结合PLC的程序顺序流程图与程序编写；最后，对本次毕业设计进行了简要的总结概括。
关键词：机器视觉；自动分拣；PLC；人机界面；气缸；机械手；传感器
Design of automatic sorting control system based on machine vision
Abstract：With the development of machine vision, as well as the German industry 4 and China's intelligent manufacturing 2025, automation will become more and more important, and machine vision, as the "eye" role in the automation industry, will become more and more important in the position of industrial production. But the simple machine vision is difficult to operate, the machine vision system needs to combine a control element to more efficient processing data, so as to achieve more industrial control effect, so machine vision combined with PLC technology in the field of automatic sorting production is increasingly widely used. This topic first describes the background and practical significance of this topic in the big times, and then expounds the hardware and imaging principles of machine vision, and is more helpful to the understanding of machine vision imaging with the choice of camera, lens and light source in this graduation project. Secondly, it introduces the phase of this graduation design. The hardware equipment, such as the introduction of PLC, the human-machine interface, the manipulator cylinder and the infrared distance sensor, and the selection of the related hardware, to each hardware model, and the sequence flow chart and program of the machine vision combined with PLC; finally, the graduation design is briefly introduced. Summarize and summarize.
Key words: machine vision; automatic sorting; PLC; human-machine interface; cylinder; manipulator; sensor
1、引言
1.1课题来源及研究意义
众所周知，社会自动化的发展远远在我们想象之外，正如你很难想象得到改革开放后短短的三十多年，中国能有如此的跃进，在人类历史上也是少有的案例，有，也是发生在中国的土地上。反观当前科技的发展，你能想象得到现在你的你拿着一步手机出门几乎就解决了所有的问题，二十年前的你能够想象得到现如今的科技水平，商业化模式，你能够想象得到足不出户也可以了解天下事，也可以吃上天下菜。
我们主要来抓当今的科技产品这只黑天鹅，人工智能AlphaGo大败李世石；高铁链接了一座又一座城市，缩短了物理上的距离；移动支付减少了多少复杂的流程……这些都是自动化发展的应用，还有很多技术要求很高的自动化研究没有应用于生活，但其科技含量绝不亚于这些已经应用于现实生活中的自动化技术，可能几年，几十年甚至更久我们可以看到现在实验室可以看得到的自动化技术。
而自动化的迫切发展也有来源于当下的形势，劳动力租金成本急剧提高，大批的劳动密集型产业外移至东南亚等劳动力成本较低的国家，中国的产业迫切需求提升，转向技术型产业，科技型产业，对技术要求提高，人员配置要求降低，即提升自动化发展水平。
自动化技术的发展毋庸置疑，而且也远远超出我们的想象，而机器视觉相当于自动化发展中“眼睛”的角色，其重要位置不言而喻。而且机器视觉还解决了一些其它问题，譬如不可用手接触的物件检测，远距离的物件检测，机器视觉系统的优势得到充分的发挥。
而自动分拣技术对于现代自动化产业、现代物流有着不可或缺的作用，节约人力成本、提高工作效率有着多方面的优势。
目 录
第1 章 引言 ………………………………………………………………………1
1.1课题来源及研究意义………………………………………………………1
1.2国内外机器视觉分拣系统的研究与应用概况 ……………………………………2
1.2.1国外机器视觉分拣系统的技术发展与现状 ………………………………4
1.2.2国内机器视觉分拣系统的技术发展与现状 ………………………………4
1.3本课题的主要研究内容………………………………………………………5
第 2章 基于机器视觉的自动分拣控制系统总体结构……………………………7
2.1机器视觉概述 …………………………………………………………7
2.1.1 光学镜头 …………………………………………………………7
2.1.2感光元件 …………………………………………………………7
2.1.3微处理器 …………………………………………………………8
2.1.4外存储器 …………………………………………………………9
2.2 PLC发展史及相关原理介绍 ……………………………………………14
2.2.1中央处理单元（CPU） ………………………………………………………14
2.2.2存储器………………………………………………………14
2.2.3输入/输出电路………………………………………………………14
2.2.4电源… ……………………………………………………15
2.2.5编程器…………………………………………………………15
2.3PLC的选型 …………………………………………………………16
2.3.1 三菱FX2N-48MR PLC介绍………………………………………………16
2.4 人机界面………..……………………………………………………17
2.4.1 人机界面产品的定义………………………………………………17
2.4.2 人机界面产品的构成及工作原理…………………………………………17
2.4.3 人机界面产品分类……………………………………………17
2.4. 人机界面产品的选型及部分参数…………………………………………17
2.5 机械手的选型与介绍.………..………………………………………………17
2.6 气缸的选型与介绍………..………………………………………………………17
2.7 传感器的选型与介绍………..……………………………………………………18
第3章 基于机器视觉的自动分拣控制系统软件设计……………………………………20
3.1 编程语言简介……………………………………………………………21
3.1.1 梯形图的工作原理………………………………………………22
3.2课程分析的设计……………………………………………………………24
3.3顺序功能图……………………………………………………………24
3.4 硬件接线图…… ……………………………………………25
3.5 I/O分配表…… ……………………………………………25
3.6 PLC梯形图程序…… ……………………………………………25
第4章 结论与展望 ……………………………………………………………………29
致 谢 …………………………………………………………………………30
参考文献 …………………………………………………………………………31
参考文献
[1] PLC应用技术/主编徐国林,刘晓磊，第2版，机械工业出版社,2017.07
[2] 基于PLC的气动机械手控制系统设计/范金玲，液压与气动,7期，2010,6
[3] PLC应用技术/郭琼主编.-2版。------北京：机械工业出版社，2014.3
[4] PLC、变频器技术咱得这么学/蔡杏山主编，北京:机械工业出版社,2017.06
[5] 三菱PLC快速入门及应用实例/肖雪耀编著，北京:化学工业出版社,2017.5
[6] PLC原理与应用/庄鑫, 张慧坤, 周慧主编，北京:电子工业出版社,2017.2
[7] PLC应用技术项目教程:三菱FX系列/主编姜新桥, 石建华，第2版，电子工业出版社,2016.6
[8] PLC与触摸屏应用技术/牟明朗著，西南交通大学出版社,2016.03
[9] PLC应用与实践/主编阳文，参编人员鲁荣峰, 刘雄平, 肖娟，湘潭大学出版社,2015.6
[10] PLC技术应用.三菱/主编鹿学俊，参编董亮, 燕德禄, 杨立炜，机械工业出版社,2016/1/1
[11] PLC应用程序设计/主编陈巍，机械工业出版社,2015.7
[12] PLC编程专用周实训指导书/主编刘保朝，西安交通大学出版社,2014.8
[13] 机器视觉与传感器技术/邵欣, 马晓明, 徐红英编著，北京航空航天大学出版社,2017.08
[14] 机器视觉技术及应用实例详解/陈兵旗著，化学工业出版社,2014.5
[15] 机器视觉自动检测技术/余文勇, 石绘编著，化学工业出版社,2013.10
[16] 机器视觉研究与发展/赵鹏著，科学出版社,2012.8
[17] 机器视觉/张广军编著，科学出版社,2005
[18] 机器视觉检测理论与算法/孙国栋, 赵大兴著，科学出版社,2015.12
[19] 图解PLC技术一看就懂/蔡杏山主编，化学工业出版社,2015.07
[20] PLC工程应用案例/李方园编著，中国电力出版社,2013.6
[21] PLC控制系统的安装与调试，宋秀玲主编，化学工业出版社,2014.8
