基于视觉反馈的分钢机控制系统

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1、摘要目前，基于视觉的棒材在线计数系统已经成功应用于实际生产。但是，经计数准确定位后的人工分钢方式还不能确保实现准确分钢，影响生产效率和装备水平的提高，致使国内棒材生产厂家在经济上蒙受很大损失。因此，需要应用机器视觉方法动态的获取分钢过程中棒材状态与分钢机构的实际位置，控制驱动分钢装置运动，才能有效地实现捆间棒材的自动分离操作。根据实际生产中对自动分钢的需求，本课题提出一套完整的视觉反馈运动控制方法。分钢控制系统包括视频采集、识别处理、实时决策、运动控制几大部分。通过识别视频图像、进行目标动态跟踪，并作出分钢控制决策，驱动液压装置自

2、动完成分钢操作。分钢运动控制的执行机构采用了一种液压控制的方案。针对分钢控制系统设计需求，在三个方面进行重点研究。首先，应用机器视觉的知识，建立起视觉模型。其次，对液压系统的比例阀和非对称液压缸进行建模。然后，应用模糊PID算法设计模糊PID控制器，与已建好的模型构成基于视觉反馈闭环系统。并且，运用MATLAB／SIMULlNK工具对系统进行仿真分析，分别讨论了PID控制器和模糊PID控制器对液压系统性能的影响。最后，介绍了分钢系统相关软、硬件设计。本文确定了整个分钢控制系统，通过实验及现场实践，不断改进运动控制方案，逐步提高分钢

3、准确率，实现了系统的分钢自动化操作。关键词机器视觉，视觉反馈，液压系统，模糊PID控制器，分钢ABSTRACTCurrently,theon—linesteelbarcountingsystemhasbeenappliedinpracticalproductlinesuccessfully．However,thereisaproblem，thesteelbarsplittingmethodwithoutclosedloopcannotsplitthesteelbarsandpackthemveraciously．Thestatus

4、ofsteelbarandthepositionofthesplittingdevicecanbetrackedbythemachinevisionfeedbackmethoddynamically．Thentheprocessofsplittingsteelbarscanbecontrolledeffectively．Accordingtotherequirementofthesteelbarautomaticsplitting，amethodofsplittingsteelbarmovementcontrolbasedonvi

5、sualfeedbackisproposed．Thesteelbarsplittingsystemincludesfourmainparts：videocapture，recognitionprocessing，real-timedecisionandsplittingcontr01．Withrecognizingthevideoimage，thecomputercanmakethecontroldecisionanddrivethehydraulicdevicetosplitthesteelbarsautomatically．A

6、sfarasimplementdeviceofthesteelbarsplittingsystem，ahydranlicpressurecontrolmethodisadpoted．Aimedatthedesignrequirementofthesteelbarsplittingsystem，thethesismainlyresearchesonthreerespects．Firstly,thevisionmodelisestablishedwithusingmachinevisiontheory．Secondly，anaccur

7、atemodelofunsymmetricalhydraulicpressurejarcontrolledbyproportionalvalveisdesigned．And，afuzzyPIDcontrollerusingfuzzyPIDalgorithmisdesignedtomakeupaclosedloopsystem．ThesystemissimulatedwithusingMATLAB／SIMULINKtools．HowthePIDcontrollerandthefuzzyPIDcontrollerimpactthepe

8、rformanceofthesystemisdiscussedseparately．Finally,theentiresteeldividingmachineusinghydraulicpressurecontrolmethodisdesigned