【《基于视觉识别的物料分拣系统设计与实现》11000字（论文）】

[8]。同时,还为客户提供多种开放式的接口,专门用于与第三方的人机交互界面系统、(动态)数据采集分析系统及客户服务器和应用软件之间的通讯。通过RSLinx通信软件，我们可以通过软件的主窗口查看网络上的所有激活的网络和设备，同时任何支持的应用程序都可以通过一个或多个通信接口运行，以提供一套完整的系统通信服务。本方案的设计是基于RSLinx软件的通信服务功能在以太网上实现数据接口的连接、作为RSLogix5000等其他应用程序软件和Ethernet之间通信的平台,实现对网络中各种设备的合理配置和监视。在项目设计中,确定了网络内部的各种软件/硬件之间的通讯。接下来为大家详细介绍了用于本次系统设计的RSLinx软件配置的操作步骤。首先,需要在网络上建立PLC的控制器和计算机通信模块和各个控制器与计算机之间良好的网络硬件相互连接,在各种控制器和模块的连接工作完成后,需要对各种控制器和模块之间的通信系统进行相应的配置,使它按照这样的连接方式可以在整台计算机上同时进行通信。接着我们就根据需求设置一个驱动程序，RSLinx的主界面如下图4.1所示。在首页点击“Communication”，然后在下面的选项中选择“ConfigureDriver”项，点击“AvailableDriversType”，选择以太网设备“EthernetDevice”。点击AddNew，并为驱动程序命名。之后把自动配置“Auto-Configure”按钮打开并使其一直搜索。然后点击RSWho的图标，就可以清楚的看到控制器以及I/O模块的型号和设备运行状态的信息。图4.1软件主界面在设置IP地址时，要选择同一网段且不发生地址冲突。在本系统中，设置的各设备间地址分配如表4.1所示。表4.1各设备间IP地址分配设备地址控制器02计算机7FlexI/O04.2RSLogix5000编程设计RSLogix5000是CompactLogix系统专用的编程软件。这有强大的应用程序功能。除了对控制器的例程编程外，还可以用于配置和监视。在所有外部交换的数据和信息中,无论外部设备或者程序软件中是否包含了I/O刷新的信息或者是通讯信息,都必须需要经过程序软件编程来完成。其主要功能远远超过了我们传统的PLC编程软件,用于监测和诊断系统,监控子模块动作状态,通过故障诊断结果告知问题原因所在,以便我们更加方便、准确、快速地找出故障原因。

RSLogix5000编程软件具有丰富而强大的功能，基本编程指令集包括梯形图、结构化文本和用户自定义指令集。其中嵌入网络配置信息。如果下载工程，您可以确保网络信息不会丢失。在构建工程时，项目管理器使用“项目树”来显示所有项目信息。这很方便程序员完成编程工作。对于系统的设计，首先我们创建一个工程文件，根据我们选择的控制器类型和槽号，新建一个项目，主界面如下图4.2所示，在界面中分别按照实际设备属性选择控制器类型、名称、槽号以及对它的描述。图4.2软件主界面完成上述操作步骤后，管理栏中就会新增一个控制器如下图4.3。其名称为“shijue”。然后，我们在刚刚创建的任务下面分别创建我们所需要的各个例程，分别为主例程“MainRoutine”、一站单元例程“shijue”、二站单元例程“zhuangpei”、三站单元例程“cunchu”，如下图4.4所示。图4.3添加的控制器图4.4添加的例程然后需要在网络连接无误的情况下根据我们所用到的输入输出模块类型来选择I/O模块，在本文的设计中我们所使用的模块就是数字量的输入/输出模块1794FlexI/O,在背板图标里找到FlexBus图标，然后右键创建,根据实验时实际的槽号信息,创建一个输入模块和两个输出模块，这样就把输入/输出模块创建好了，添加好的模块如图4.5所示。图4.5添加的FlexI/O模块接下来，将整个程序所用到的标签变量在ControllerTags下添加好并标上注释，最后把梯形图中的程序按照各个例程单元的基本逻辑程序动作分别重新编写出来，并把主例程和每一个子例程连接起来。这样一个完整项目便创建完成了。在梯形图编程测试结束后,还应该对梯形图的每个语句程序进行二次编译,检查其语句是否可能存在错误使用或者程序编写上的任何错误,检查程序运行是否正常且能够具备具有逻辑性的执行动作。详细梯形图程序见程序设计梯形图附录A图A.1。4.3视觉识别单元控制程序设计首先，料块进行出料准备。一站传感器判断料仓内有无任何物料，若仓内有物料则传感器给出料气缸信号，使出料气杆动作将料盒推出至传送带上；若出现无料的情况时则自动停止，此时安装在物料传送带的另一端的一个光电式图像传感器会在辨认物料到位后再触发Trig端子,使图像传感器向一个工件内部进行图像拍照并对其状态进行视觉检测和自动判断,输出一个检测判断结果后再反馈工件给下一个检测单元。可以根据实际结果确定前一个的料盒成功推出后延时十秒钟，并为下一个新的料盒成功地推出做好出料准备后再开始出料。依次反复进行一个循环,直到最后一个备用材料盒被成功发送，程序流程图如下图4.6所示。详细梯形图程序见程序设计梯形图附录A图A.2,图A.3。图4.6视觉识别单元程序设计流程图4.4自动装配单元控制程序设计这时，上一站传感器的拍照、图像处理工作已经完成，开始分析图像形状，然后进行三角物料还是方形物料的出仓，提前把传感器安装在边上，刚刚被气杆推出的料块到达传感器的位置时，电机停止转动。当上站的料槽到达传感器位置时，主传送带电机停止；当主传送带和出料皮带都停止工作时，机械手按编写好的程序开始运行并执行装配操作。若这次装配组装完毕则机械手各个器件自动返回到原位，此时主传送带开始工作将装配好的物料送往下一站；如果没有成功完成装配操作则继续执行装配操作。当料块或料盒有一个没有到达传感器规定的准备位置时，机械臂系统将会自动返回至其初始准备的位置状态,如下图4.7所示。详细梯形图程序见程序设计梯形图附录A图A.4至图A.9。图4.7自动装配单元流程图4.5分类存储单元控制程序设计首先是允许该操作程序正常执行，主输送带开始工作把物料成品运输到传感器一侧，第一个传感器开始工作，检测成品物料中是否含有金属，当存在金属材料时，第一个气缸工作并将成品弹如到储存库里；当其中不含有金属时，继续到下一个传感器进行检测，当其中存在非金属时，第二个传感器开始工作，第二个气缸工作并将成品弹如到储存库里。在成品物料弹入储存库的过程中会触发传送带上的传感器，此时输送带开始工作，并将两类不同材料的物料成品进行分类入库储存的操作，如下图4.8所示。详细梯形图程序见程序设计梯形图附录A图A.10,A.11。图4.8分类存储单元流程图

第5章系统调试及过程分析5.1调试过程及结果首先，组建一个以CompactLogix系统为基础的控制平台和网络通信平台，在了解熟知三层网络结构和通信协议基础上，搭建实验设计所需求的全部硬件设备，实现硬件的空间分布和接线连接。然后，建立CompactLogix控制器、FlexI/O与控制对象的数字量I/O的物理连接，实现网络控制成为完整的回路。测试各个传感器与硬件和系统I/O点对应关系后并建立相应的系统标签与之对应。在RSLinx中建立一个相应的网络驱动接口并对其进行组态设置，为各个设备分配IP地址，同时完成程序的编写。再后来，手动设置OMRON视觉传感器的检查条件，并对传感器进行多次示教，使之最终达到对不同形状物体检测的目的，按键拨到运行模式等待使用。最终，下载烧录程序，提前把所有设备开启并等待运行，在一站出料仓内放置物块，对视觉识别装配存储系统的设备模型硬件和编写的梯形图进行调试，使该系统能够按预期的计划正常工作运行，完成识别装配分类存储流水线功能。5.2设计过程中遇到的问题及解决方法问题1：首先是软件配置的问题，程序在编译完毕无误后程序下载到PLC时，PLC的控制器上的I/O指示灯闪烁，程序不能在设备上运行。解决办法：通过上网查阅资料和请教老师得知是软件中FlexI/O几个模块的槽号配置错了，RSLinx中的设备IP地址也配置错了，通过修改槽号和IP地址或者将RSLinx设置为自动扫描的状态即可解决。有时候网络模块的网线端虚接也会出现此问题。问题2：系统硬件误差。解决办法：在检查编程是否正确时，发现在自动装配单元中机械手抓手模块，明显机械手臂已经伸长到指定长处但是未进行下一步。改变程序之后仍然没有一点变化。经过检查之后发现，手臂在伸到位时连接传感器的I/O模块指示灯闪一下，而不是常亮，这是由于系统硬件误差导致，最后调整伸出臂的伸出距离使传感器感应到信号，从而实现自动装配功能。同理，机械手的夹取动作也出现过类似问题，当料块到达传感器时，机械手会出现架子卡住料块的操作，此时微小的调动机械手的极限转动位置，可以解决夹子卡住的问题。在一站视觉识别单元中，出料仓气杆有时伸出到位但不回弹，向老师询问后通过调节气阀的开度大小来调整气阀推动的力度，使气阀可以顺利做到弹出并回弹的操作。第6章总结与展望6.1总结在工作开始前，首先要明确控制的要求，先对这个项目的实验台进行了观察和分析，为了实现这个项目的功能，我把它划分为三个单元，分别是视觉识别单元、装配单元和分类存储单元。通过查阅资料、手动操作熟悉了试验台的各个单元。明确了各个环节的控制要求之后，便开始着手准备如何实现这些功能。本课题的工作内容如下所示。本系统完成了产品从出仓、识别、装配、运输、存储等预期功能。完成了计算机、CompactLogix5000控制系统和FlexI/O间的Ethernet网络电气连接。使用软件RSLinx对实验设备组态网络；并实现了被控设备与CompactlLogix控制系统的通信。本系统通过人为设置OMRON视觉传感器检测条件；并利用RSLogix5000编程软件进行PLC梯形图编程，实现对视觉识别装配存储系统设备模型运行。对视觉识别装配存储系统设备模型硬件和软件进行调试，使该系统能够按预期计划正常运行。为了实现各个环节的功能，首先进行的是文献查找，查阅资料借鉴他人的解决思路，之后便进行软件编程和硬件连接，在硬件连接环节，我学会了看CAD电路连接图、确定PLC输入输出点数和使用模块的数量，并通过查阅资料对视觉传感器进行了配置。其次是软件编程，软件编程前利用RSLinx对网络内各软/硬件的通信进行了配置，在此环节中遇到了问题，请教老师之后得知了问题的原因，加深了自己对于这个问题解决办法的思考；然后就是进行编程，根据三个环节要实现的功能，分模块进行编程，然后再根据各个模块之间的联系，进行相关约束条件的追加，最后在主程序里实现调用。通过软件编程，我学到了学到编程语法和思路，为自己以后的编程工作积累了经验。在进行综合调试的时候，发现了许多问题，比如视觉识别单元的料盒出仓时间太短导致的视觉传感器识别不了、装配单元机械臂的问题等等，但冷静分析、认真思考之后发现了问题的所在，通过硬件调试最终解决了这些问题，锻炼了自己独立思考和解决问题的能力。6.2展望本设计只是完成了一个比较简单的流程设计，使各个单元正常工作。这个系统的功能还可以不断的完善，如以下几点。（1）可以在传送带上增加多个传感器对工件进行不同方位的检测，这样增加了检测了精确度。（2）对于传输系统，可以加入变频器来调节传送带的传输速度，使各个单元的模块配合的更加有效，从而达到提高生产效率的效果。（3）加入人机交互功能，让使用者可以在电脑上实时监测装配生产线的运行情况，必要时用按钮控制流水线上的器件工作，实现全局监控的功能。随着我国现代工程技术的迅猛发展，生产技术水平也在逐步得到提高，生产者在为降低劳动成本、提升产品质量做出不懈努力，我们在发展机遇的同时也在面临巨大的挑战。智能检测装置的使用使工业自动化行业快速发展，视觉识别功能的使用出现了更广阔的前景。参考文献吴仁君.基于PLC与机器视觉的自动物料分拣控制系统的设计[J].电子世界,2017(21):188-190.姚立强.自动光学检测中连续运动取像系统的设计与实现[D].华中科技大学,2007.李凯.自动卷烟分拣机的控制策略优化与仿真[D].山东大学,2006.周博.基于CompactLogix的自动加工生产线控制系统设计与实现[D].河北大学,2012.袁洪良.罗克韦尔Netlinx网络架构的应用[J].自动化博览,2010,27(02):72-73.彭昌煦.基于Logix的立体仓库仿真与一体化管控系统设计[D].河北大学,2015.钱晓龙.CompactLogix系统水泥行业自动化应用教程[M].机械工业出版社,2009,4.188-190.黄凯漩.基于B/S模式远程监控系统的研究与实现[D].南京大学,2011.丛珊.基于OPC技术的视觉检测终端设计与实现[D].河北大学,2015.张翠云.基于PLC的物料分拣控制系统设计与实现[J].机电工程技术，2020：158-160.李小桌.基于PLC的物料分拣控制系统设计[A].装备制造技术,2016：35-37.曹月琴，穆建军，楼东梅.机器视觉识别技术在烟丝/烟叶箱式自动存储系统中的应用[J].物流技术与应用.2010（05）：102-103.刘