[发明专利]基于计算机视觉与反馈控制的材料自动化纠偏系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于计算机视觉与反馈控制的材料自动化纠偏系统及方法，包括：材料状态采集模块，用于采集材料的生产状态数据；材料状态数据预处理模块，用于对采集到的材料的生产状态数据进行预处理，过滤掉不必要的信息以减小计算量；材料状态信息计算模块，用于计算材料的边缘位置信息，及计算材料的宽度信息；多级负反馈控制模块，用于计算得到当前时刻材料生产的纠偏指令；中心服务模块，用于接收、存储以及管理材料的生产状态数据以及相应的控制命令。本发明在材料生产环境中可以有效检测出材料的边缘位置情况以及材料宽度，并且达到毫米级别的检测效果。

技术领域

本发明属于工业互联网以及计算机视觉领域，具体涉及一种基于计算机视觉与反馈控制的材料自动化纠偏系统及方法。

背景技术

作为新一代信息技术与工业制造深度融合的产物，工业互联网对于工业生产的智能化发展将产生全方位、深层次、革命性的影响。IXPE发泡塑料是一个具有代表性的大宗型制造，其示范效应将辐射到整个制造行业。另外，IXPE发泡塑料被广泛应用于汽车、空调、运动器材、鞋材箱包等产品制造，潜在市场规模超过2280亿元，但是IXPE的国内生产面临着产能和工艺技术的瓶颈。具体而言，在生产过程中，原材料被电机牵引送入初级加热炉预热，然后进入高温加热炉进一步加工，最后整理成卷。而在高温加热炉中，容易发生片材位置偏移，因此需要时刻检测片材位置，当发生偏移时，及时调整展棍转速进行纠偏，避免成品发生褶皱，保持生产平稳运行。

目前使用的纠偏方式为：工人时刻目测监督，当发生偏移时，及时调整展棍转速进行纠偏，避免成品发生褶皱，保持生产平稳运行。但是这种传统监督方法存在生产效率低、人力资源紧的局限性。

因此基于上述考虑，有必要提出一种新的材料自动化纠偏系统，利用传感器实时监测材料生产状态，同时利用自动控制装置进行自动化纠偏，从而实现IXPE发泡塑料智能化生产的转型升级，通过“减员”来优化人力结构，控制生产成本，同时通过“增效”来实现从制造到“智”造，从而提高劳动生产率以扩大再生产。

发明内容

针对于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于计算机视觉与反馈控制的材料自动化纠偏系统及方法，以解决传统的人工材料纠偏方法存在生产效率低、人力资源紧的局限性等问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的一种基于计算机视觉与反馈控制的材料自动化纠偏系统，包括：材料状态采集模块、材料状态数据预处理模块、材料状态信息计算模块、多级负反馈控制模块和中心服务模块；

材料状态采集模块，用于采集材料的生产状态数据；

材料状态数据预处理模块，用于对采集到的材料的生产状态数据进行预处理，过滤掉不必要的信息以减小计算量；

材料状态信息计算模块，用于计算材料的边缘位置信息(材料的左侧边缘位置以及右侧边缘位置)，及计算材料的宽度信息；

多级负反馈控制模块，用于计算得到当前时刻材料生产的纠偏指令；

中心服务模块，用于接收、存储以及管理材料的生产状态数据以及相应的控制命令，当检测到材料生产状态偏离正常阈值后发出告警通知。

本发明的一种基于计算机视觉与反馈控制的材料自动化纠偏方法，基于上述系统，包括步骤如下：

1)实时采集材料生产过程中材料的生产状态数据；

2)对材料的生产状态数据进行预处理，并利用最小化识别区提取算法提取出材料与背景对比度最强的最小化识别区mROI；

3)采用双向边缘检测算法对所述最小化识别区mROI进行识别，得到当前时刻材料的左侧边缘位置和右侧边缘位置，并计算出材料当前时刻宽度；

4)根据多级负反馈控制算法，计算出当前时刻材料生产的纠偏指令。