视觉检测在伺服中的应用---晶新科技
基于视觉伺服的镭射膜在线纠偏系统
分切机（又称分条机）主要对纸张和塑料薄膜等包装材料进行分切和复卷，是印后工艺的重要设备。材料在输送过程中，因为卷径不断的减少引起材料供送的速度和张力发生变化、各辊之间的不平行以及包装材料绕上卷筒时的不齐等因素，可能导致包装材料的跑偏，影响包装材料的分切质量。通常分切机采用光头跟踪材料边缘或印刷色标进行纠偏控制，随着镭射膜的广泛应用，由于模表面反射呈镜面反射以及反射的无序性，使得光电头对这类材料的检测信号微弱甚至几乎失效，导致分切生产效率降低。深圳市晶新科技有限公司自主研发的基于机器视觉的镭射膜在线纠偏系统，采用独特的照明技术和CCD成像技术获取雷射膜上的标准线的图像，利用最优梯度方法分析和计算位置偏差，通过视觉伺服运动控制系统实现在线自动纠偏。
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1.      系统方案
系统通过光学成像系统来检测镭射膜的偏离情况，并通过视觉伺服运动控制系统来控制分切机的刀架位置来实现在线纠偏。系统原理图如图6-47所示。这是一个双闭环系统，内环是速度环，外环是位置环。通常带位置环的的伺服系统其位置信息取自伺服电机的编码器，不能补偿传动链上的间隙及误差，只能形成半闭环的位置控制系统。该系统能克服半闭环系统的缺陷，在电机上的编码器仅作为速度反馈，位置环的采样直接来自CCD摄像头，系统的传动间隙和机械误差由位置反馈消除。
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（1）    光学部分
针对镭射膜的成型特点，系统采用低角度环形照明技术，通过彩色CCD相机对镭射膜的标准线进行图像采集，图像数据通过FPGA/DSP采集卡进行辅助处理，由对应处理单元实时比较测量位置与基准位置，输出位置偏差，光学结果如图6-48所示，采集效果如图6-49


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（1）    视觉伺服运动控制系统
   镭射膜以150m/min的速度通过摄像头，CCD相机捕捉到镭射膜的实时位置，并将其与事先设定好的基准位置做好比较得到位置偏差，由伺服电机驱动器、伺服电机、丝杠、拖板等组成执行机构，输出实时偏差值传给电机，通过电机转动，完成对刀架的牵引，从而达到准确分切的目的，定位精度为CCD摄像头的检测分辨率（0.01mm）控制系统结构图如图6-51所以。

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1.      结果
图6-52是在150m/min的最大生产速度下，对镭射膜分切机上截取的误差曲线，由图可见，该纠偏控制系统能有效的将分切误差控制在0.15mm之内，达到了生产质量要求，而此前光电头式的纠偏系统最高能达到50m/min的生产效率。

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多数边缘检测算法的精度是像素级的，是需要较高边缘定位精度的应用中，只能提高图像的采样率。存在问题之一是随着采样率的提高，计算量和成本将大幅增加；二是采样率不可能随精度要求的提高而无限增加。基于最优梯度的亚像素边缘检测算法，在噪声和成像模糊的情况下有满意的定位精度。该系统通过独特的照明技术和有效的算法，很好地解决了一般纠偏系统对于镭射膜检测的不足之处，有效地提高了生产效率。