本發(fā)明涉及一種用于自動澆注機上的視頻澆注系統(tǒng)。

背景技術：

在智能視覺相機出現(xiàn)之前，原有的視頻澆注系統(tǒng)的監(jiān)控裝置是由工業(yè)相機，視頻采集卡，計算機組成的，工業(yè)相機只能將光信號轉換成模擬電信號，然后由視頻采集卡將這些模擬信號轉換成數(shù)字信號。

大多數(shù)視頻采集卡都具備硬件壓縮的功能，在采集視頻信號時首先在卡上對視頻信號進行壓縮，然后通過pci接口把壓縮的視頻數(shù)據(jù)傳送到計算機，同時有一個獨立的視頻顯示器與視頻卡通過同軸電纜相連，澆注圖像由視頻顯示器顯示。由于計算機采用通用視頻a/d轉換器實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集，數(shù)據(jù)采集占用了cpu的時間，對處理器的速度要求很高。而且原有的控制系統(tǒng)采用的是計算機結合輸入輸出單元的設計，所有的計算工作都是有計算機來完成的，這樣就又加重了計算機的工作負荷，引起系統(tǒng)不穩(wěn)定，圖像顯示斷斷續(xù)續(xù)，容易導致系統(tǒng)死機，故障經(jīng)常發(fā)生。如果在澆注過程中出現(xiàn)這樣的情況，便會使?jié)沧⒐ぷ魍Ｖ梗绊懮a(chǎn)。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種用于自動澆注機上的視頻澆注系統(tǒng)，其系統(tǒng)的復雜度降低，可靠性提高。

實現(xiàn)上述目的的一種技術方案是：一種用于自動澆注機上的視頻澆注系統(tǒng)，包括以太網(wǎng)交換器、plc控制器、伺服驅動系統(tǒng)和澆注執(zhí)行系統(tǒng)，

以及用于采集砂模澆口位置的圖像，并將所述砂模澆口位置的圖像轉換成為澆口數(shù)字信號，并將所述澆口數(shù)字信號傳遞給通過所述以太網(wǎng)交換器傳遞給所述plc控制器的澆口智能視覺相機；

用于采集所述砂模槽口位置的圖像，使所述plc控制器通過所述以太網(wǎng)交換器追蹤所述砂模位置的槽口智能視覺相機；

所述plc控制器將所述澆口數(shù)字信號轉換為所述砂模澆口杯內鐵水的液位的當前值，并將所述砂模澆口杯內鐵水的液位的當前值與所述砂模澆口杯內鐵水的液位的設定值進行比較，并生成指令，通過所述伺服驅動系統(tǒng)，控制所述澆注執(zhí)行系統(tǒng)的高度位置。

進一步的，所述伺服驅動系統(tǒng)包括與所述plc控制器連接的運動控制板，以及與所述運動控制板連接的伺服驅動器；

所述澆注執(zhí)行系統(tǒng)包括連接所述伺服驅動器，并由所述伺服驅動器供電的伺服電機，以及與所述伺服電機機械連接的塞桿執(zhí)行機構。

再進一步的，所述塞桿執(zhí)行機構包括懸臂、控制臂、塞桿和塞桿夾具組件，所述塞桿將其受到的扭矩通過所述伺服電機、所述伺服驅動器和所述運動控制板回傳給所述plc控制器，所述plc控制器根據(jù)所述塞桿所受到的扭矩，發(fā)出回饋指令，通過所述運動控制板、所述伺服驅動器和所述伺服電機，控制所述塞桿執(zhí)行機構高度位置。

更進一步的，所述懸臂可旋轉，所述控制臂連接可帶動所述控制臂旋轉的電動氣缸。

再進一步的，所述伺服電機通過絲桿連接所述澆注執(zhí)行系統(tǒng)。

再進一步的，所述伺服電機上設有伺服編碼器。

進一步的，所述以太網(wǎng)交換器連接計算機，所述計算機上設有人機界面。

進一步的，所述以太網(wǎng)交換器連接定位輸入輸出模塊。

進一步的，所述澆口智能視覺相機和所述槽口智能視覺相機均通過以太網(wǎng)電纜連接所述以太網(wǎng)交換器，所述以太網(wǎng)電纜連接所述以太網(wǎng)交換器的一端采用太網(wǎng)rj45接頭。

進一步的，所述澆口智能視覺相機和所述槽口智能視覺相機均采用poe電源系統(tǒng)。

采用了本發(fā)明的一種用于自動澆注機上的視頻澆注系統(tǒng)的技術方案，包括以太網(wǎng)交換器、plc控制器、伺服驅動系統(tǒng)和澆注執(zhí)行系統(tǒng)，以及用于采集砂模澆口位置的圖像，并將所述砂模澆口位置的圖像轉換成為澆口數(shù)字信號，并將所述澆口數(shù)字信號傳遞給通過所述以太網(wǎng)交換器傳遞給所述plc控制器的澆口智能視覺相機；用于采集所述砂模槽口位置的圖像，使所述plc控制器通過所述以太網(wǎng)交換器追蹤所述砂模位置的槽口智能視覺相機；所述plc控制器將所述澆口數(shù)字信號轉換為所述砂模澆口杯內鐵水的液位的當前值，并將所述砂模澆口杯內鐵水的液位的當前值與所述砂模澆口杯內鐵水的液位的設定值進行比較，并生成指令，通過所述伺服驅動系統(tǒng)，控制所述澆注執(zhí)行系統(tǒng)的高度位置。其技術效果是：圖像采集和處理的功能由澆口智能視覺相機來承擔，而完成模擬量數(shù)字量的輸入輸出工作由plc控制器來承擔，因此系統(tǒng)的復雜度降低，可靠性提高。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種用于自動澆注機上的視頻澆注系統(tǒng)的示意圖。

具體實施方式

請參閱圖1，本發(fā)明的發(fā)明人為了能更好地對本發(fā)明的技術方案進行理解，下面通過具體地實施例，并結合附圖進行詳細地說明：

請參閱圖1，本發(fā)明的一種用于自動澆注機上的視頻澆注系統(tǒng)，包括與砂模澆口杯位置對應的澆注智能視覺相機11、與砂模的槽口位置對應的槽口智能視覺相機12，澆注智能視覺相機11和槽口智能視覺相機12同時連接以太網(wǎng)交換器2，以太網(wǎng)交換器2同時連接plc控制器3、定位輸入輸出模塊31和計算機4，計算機4上設有人機界面。澆注智能視覺相機11和槽口智能視覺相機12構成視覺系統(tǒng)。

plc控制器3連接伺服驅動系統(tǒng)5，伺服驅動系統(tǒng)5包括依次串聯(lián)的運動控制板51和伺服驅動器52。運動控制板51連接plc控制器3。

伺服驅動器52連接澆注執(zhí)行系統(tǒng)6，澆注執(zhí)行系統(tǒng)6包括依次串聯(lián)的伺服電機61和塞桿執(zhí)行機構63。伺服電機61連接伺服驅動器52，并由伺服驅動器52提供電源。塞桿執(zhí)行機構63完成對砂模的澆注。伺服電機61上設有伺服編碼器，塞桿執(zhí)行機構63安裝在包括懸臂、塞桿、控制臂和夾具組件。所述控制臂連接可帶動所述控制臂旋轉的電動氣缸62，伺服電機61通過絲桿連接塞桿執(zhí)行機構63的懸臂。澆注執(zhí)行系統(tǒng)6位于澆注機的y軸車上。

澆注智能視覺相機11和槽口智能視覺相機12是本發(fā)明的一種用于自動澆注機上的視頻澆注系統(tǒng)的核心部件，澆注智能視覺相機11時刻監(jiān)控砂模的澆口位置的鐵水，槽口智能視覺相機12時刻監(jiān)控砂模的槽口位置，用于自動追蹤砂模。澆注智能視覺相機11能夠實時采集砂模內熾熱的鐵水發(fā)出的光線畫面信號和型砂發(fā)出的光線畫面信號，并將兩種信號作高分辨率的數(shù)字化處理，處理為澆口數(shù)字信號。然后通過以太網(wǎng)交換器2將澆口數(shù)字信號傳遞給plc控制器3，plc控制器3通過計算得到的砂模澆口杯內鐵水的液位的當前值，并將砂模澆口杯內鐵水的液位的當前值與從計算機4的人機界面預先輸入的砂模澆口杯內鐵水的液位的設定值進行比較，并根據(jù)兩者之間的偏差，以及伺服驅動系統(tǒng)5和澆注執(zhí)行系統(tǒng)6的當前狀態(tài)發(fā)出指令，通過伺服驅動系統(tǒng)5對澆注執(zhí)行系統(tǒng)6進行相應的行程調整，以使砂模澆口杯內鐵水的液位的當前值趨近于砂模澆口杯內鐵水的液位的設定值，從而達到閉環(huán)控制，精確控制塞桿執(zhí)行機構63的高度位置，從而能達到準確快速地自動澆注鐵水。

本發(fā)明的一種用于自動澆注機上的視頻澆注系統(tǒng)采用澆注智能視覺相機11對砂模內的鐵水進行監(jiān)控的目的在于：智能視覺相機11均為兼具圖像采集、圖像處理、信息傳遞功能和i/o控制的小型機器視覺系統(tǒng)，是一種嵌入式的機器視覺系統(tǒng)。智能視覺相機11將圖像傳感器、數(shù)字處理器、通訊模塊和i/o控制單元集成為整體，使智能視覺相機11能夠完全替代傳統(tǒng)計算機，獨立地完成預先設定的圖像處理和分析任務。澆注智能視覺相機11采用了一體化的設計，降低了系統(tǒng)的復雜度，提高了系統(tǒng)的可靠性。澆注智能視覺相機11的最大特點是集成度高，功能模塊化。作為獨立的智能圖像采集和處理單元，內部存儲器可以存儲下載的圖像處理算法。澆注智能視覺相機11還具有抗干擾能力強、開發(fā)效率高、組成簡單、規(guī)格等級化等優(yōu)點。

基于穩(wěn)定性，尺寸大小，采樣速度等考慮，澆注智能視覺相機11和槽口智能視覺相機12均選用了康耐視公司的insightmicro系列的智能視覺相機。該款智能視覺相機體積小、智能化程度高、架構簡單、采樣速度快。該款智能視覺相機的背面設有用于連接以太網(wǎng)交換器2的以太網(wǎng)接口和i/o接口。該以太網(wǎng)接口為m12以太網(wǎng)接口。所述m12以太網(wǎng)接口通過以太網(wǎng)電纜連接以太網(wǎng)交換器2，所述以太網(wǎng)電纜通過以太網(wǎng)rj45接頭連接以太網(wǎng)交換器2。該款智能視覺相機采用了poe電源系統(tǒng)，克服了工業(yè)相機除了需要同軸電纜來傳輸圖像數(shù)據(jù)之外，還需要ac110v供電的缺陷，而只需要一根以太網(wǎng)電纜連接實現(xiàn)澆注智能視覺相機11和槽口智能視覺相機12與以太網(wǎng)交換器2之間的電連接和信號連接。同時所述poe電源系統(tǒng)只會為需要供電的設備供電，只有連接了需要供電的設備，以太網(wǎng)電纜才會有電壓存在，因此避免了漏電的風險。因為工作環(huán)境等原因，澆注智能視覺相機11和槽口智能視覺相機12在工作時會連續(xù)發(fā)熱，因此澆注智能視覺相機11和槽口智能視覺相機12需要分別裝在一個密閉的并裝有渦流管冷卻器的箱體內。

智能視覺相機11和槽口智能視覺相機12所采用的智能視覺相機的最大特點是集成度高，功能模塊化。作為獨立的智能圖像采集和處理單元，內部存儲器可以存儲下載的圖像處理算法。智能視覺相機還具有抗干擾能力強、開發(fā)效率高、組成簡單、規(guī)格等級化等優(yōu)點。

本發(fā)明的一種用于自動澆注機上的視頻澆注系統(tǒng)，將計算機4的部分功能分離出來，由澆注智能視覺相機11和槽口智能視覺相機12來完成圖像的采集，并將圖像轉成數(shù)字信號，由plc控制器3來完成模擬量數(shù)字量的輸入輸出工作。而在原有視頻澆注系統(tǒng)是采用計算機4的cpu來完成上述所有的處理工作，并與視頻采集卡，顯示器配合完成澆注圖像的顯示工作，因而負擔過重。本發(fā)明的一種用于自動澆注機上的視頻澆注系統(tǒng)中，計算機4只是用來通過機界面41來完成人機對話，以及完成澆口圖像的顯示工作。定位輸入輸出模塊31是用來向plc控制器3輸入砂模澆口杯內鐵水的液位的設定值的。

考慮到本發(fā)明的一種用于自動澆注機上的視頻澆注系統(tǒng)需要i/o控制，運動控制和網(wǎng)絡通信，plc控制器3選用了針對以太網(wǎng)設計的ab公司的compactlogix系列的plc控制器。以太網(wǎng)使得本發(fā)明的一種用于自動澆注機上的視頻澆注系統(tǒng)的復雜程度和傳輸數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性方面都得到了很大提高。

以太網(wǎng)交換器2、plc控制器3、計算機4和伺服驅動系統(tǒng)5均位于一個開關柜內。

澆注執(zhí)行系統(tǒng)6中的塞桿執(zhí)行機構63靠近澆包，故塞桿執(zhí)行機構63能承受澆注包中金屬高溫。塞桿執(zhí)行機構63中的懸臂可轉動，方便更換塞桿執(zhí)行機構63中的塞桿，以及從塞桿執(zhí)行機構63中的塞桿夾具組件上取下澆注包，也使對于塞桿執(zhí)行機構63中的塞桿的維修更容易。塞桿執(zhí)行機構63的中的控制臂連接電動氣缸62，電動氣缸62帶動所述控制臂旋轉，從而使所述塞桿63進行旋轉，所述塞桿底部便會與澆口杯做碾磨動作，以使所述塞桿和所述澆口杯的貼合度達到最佳，防止鐵水泄漏。塞桿執(zhí)行機構63是由plc控制器3控制伺服驅動系統(tǒng)5，來驅動伺服電機61而實現(xiàn)動作的。這樣澆注執(zhí)行系統(tǒng)6就能快速響應來自plc控制器3給出的澆注信號。同時澆注執(zhí)行系統(tǒng)6上伺服電機61獲取所述塞桿的扭矩，并將扭矩通過伺服驅動器52、運動控制板51，反饋給plc控制器3，并由plc控制器3對所述塞桿的扭矩進行跟蹤而自動調整所述塞桿位置。伺服電機61通過所述絲桿的轉動，控制塞桿執(zhí)行機構63的高度位置，所述絲桿每旋轉一圈，塞桿執(zhí)行機構63前進或后退3mm,所述伺服編碼器設置為8192個脈沖，對塞桿執(zhí)行機構63高度位置的控制精度達到了0.3毫米。

本發(fā)明的一種用于自動澆注機上的視頻澆注系統(tǒng)，采用了智能視覺相機來監(jiān)控澆口杯的液位。智能視覺相機具圖像采集、圖像處理、信息傳遞功能和i/o控制的小型機器視覺系統(tǒng)，是一種嵌入式的機器視覺系統(tǒng)，其將圖像傳感器、數(shù)字處理器、通訊模塊和i/o控制單元集成到一個單一的相機內，使完全替代了傳統(tǒng)視頻澆注系統(tǒng)中由計算機承擔的部分功能，獨立地完成預先設定的圖像處理和分析任務，由此本發(fā)明的一種用于自動澆注機上的視頻澆注系統(tǒng)的復雜度降低，可靠性提高。

本技術領域中的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本發(fā)明，而并非用作為對本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實質精神范圍內，對以上所述實施例的變化、變型都將落在本發(fā)明的權利要求書范圍內。