基于ePLC的视觉控制系统的研究

【摘要】粗线径绕线机是生产大型变压器和稳压器等粗线径线圈的专用设备。在粗线径线圈的生产过程中，由于线径较粗和张力较大，排线时容易出现排线不均、重排、漏排、边缘排线易错等问题，而传统粗线径绕线机所采用的传统PLC控制方法只能根据静态逻辑控制算法控制绕线机运动，无法在绕线机运动过程中进行实时、动态的调控，使得产品质量不高。因此，为了解决粗线径绕线机的排线问题，满足大型发电项目对粗线径线圈的生产需求，研究设计出根据粗线径绕线机的实时运动状况进行自主智能反馈调节控制的新型粗线径绕线机具有重大的现实意义。ePLC是可扩展的嵌入式可编程控制器技术，它可以使专用控制系统实现可编程化功能，是PLC技术新的发展趋势。在工业控制领域中，机器视觉技术的使用越来越普及。该课题基于ePLC技术创新性的将视觉应用于粗线径绕线机的运动控制上，实现了绕线机的自主智能反馈调控功能，提高线圈质量。如何设计和实现一种基于ePLC的粗线径视觉绕线机是论文的主要工作内容。该课题针对粗线径绕线机做了大量的实验和研究，并在此基础之上设计出了基于ePLC的粗线径视觉绕线机系统。该系统采用软硬件协同设计的理念，系统硬件由主控引擎板、视觉辅控板、驱动电机、PC机、绕线机等模块共同组成，系统软件由数控程序、视觉处理程序和反馈控制算法程序共同构成，在软硬件系统的共同作用下实现了对粗线径绕线机铜丝的视觉反馈运动控制。第一步，系统根据主从轴的参数，设计出数控层程序，并为逻辑控制层分配软元件资源。第二步，为了解决无法实时监控的问题，设计出体积小、价格低的视觉模块，实现对铜丝运动信息的采集与显示，并通过视觉处理算法计算出铜丝偏转角度。第三步，根据绕线机运动特点将绕线机运动周期划分为八个状态，结合视觉模块处理出的铜丝实时偏转角度，对不同的状态设计出不同的反馈调控策略。在视觉反馈控制算法的控制下，绕线机实现了自主智能反馈控制的功能。系统测试实例结果表明，论文基于ePLC所设计的粗线径视觉绕线机具有实时自主智能反馈控制的功能，并且减少了排线错误，提高了粗线径线圈的质量，从而验证了本设计的可行性和实用性。
【作者】张跃喜；
【导师】严义；
【作者基本信息】杭州电子科技大学，计算机技术，2014，硕士
【关键词】粗线径绕线机；ePLC；实时监控；视觉处理算法；视觉反馈控制算法；

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