基于图像处理技术的汽车金卤灯电弧管夹封监控系统的开发

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1、万方数据·智能控制技术·邓奎刚周官兵基于图像处理技术的汽车金卤灯电弧管夹封监控系统的开发基于图像处理技术的汽车金卤灯电弧管夹封监控系统的开发邓奎刚，周官兵(1．东南大学电光源研究中心，江苏南京210096)摘要：在汽车金卤灯的生产中，保持放电极间距尺寸的精确性和一致性，是保证金卤灯产品质量的关键。为此提出了一种基于数字图像处理技术的金卤灯电弧管在线监控系统，该系统利用C∞实时获得金卤灯电弧管电极的装配图像，然后运用数字图像处理技术识别出正在装配的电极，并计算出两电极间的距离．然后将此距离和标称值进行比较，得出误差，并转换成调整指令，经计算机串口，发送给交流伺服驱动器

2、，驱动电机控制电极的精确装配。该方法代替了传统的手工测量，有利于实现金卤灯生产过程的自动化。关键词：汽车金属卤化物灯；CCD成像；极间距；图像处理和识别；在线测量中图分类号：卟凹23文献标识码：A文章编号：1672一1616(2005)12一0061一03金属卤化物灯(简称金卤灯)属于高强度气体放电灯(HID)，它已广泛用于城市、交通、港口、码头、机场、体育馆等室内外照明，是实施绿色照明过程的重要内容之一。随着金卤灯的发展，其应用已超越了一般工业、商业、道路、民用和家庭照明，并已在汽车工业中占领了阵地。与传统的卤素灯相比，用作前照灯的金卤灯有着很大的优越性，这不仅在

3、于功率低、光效高、寿命长、射程远，更主要是这种更亮、更理想的点光源，有利于设计出更理想的光束分布，提供质量更高的夜间行车照明，从而使安全性得到很大提高⋯。汽车金卤灯由于放电电弧很短(放电弧长为4rnrn)，电极间距的微小变化对灯的质量都有很大的影响，因此要求精确控制放电极间距。在金卤灯的生产制造中，标称电极间距的变化必须控制在小于5％的范围，用常规的金卤灯生产方式，电极的定位或者调整都是依靠工人手工调节来完成的。但这样生产出来的产品一致性差，工人劳动强度大，且会造成批量生产的随机性误差较大和自动化程度及生产率低坦，3J。为了实现电极间距的精确定位，本文提出了一种基于

4、OCD、数字图像处理及计算机技术的金卤灯电弧管夹封在线监控系统，该系统能快速、准确、自动地完成金卤灯启动电弧管电极间距的测量及其调整。该方法不但大大地降低了误判率，提高了工作效率，而且很好地保证了产品质量，具有广阔的应用前景。1监控与处理系统的构成及其工作原理本监控系统主要由高分辨率ccD摄像机、视频采集卡、高性能工控计算机、步进电机及其驱动部分以及计算机控制软件等部分组成，系统硬件原理图如图1所示。在图1所示的硬件原理图中，cCD摄像头采用威视(Viewse)黑白摄像机系列，根据我们的实际需要，选用的摄像头型号为vc一512D，该摄像头的分辨率可达500(水平)×

5、580(垂直)，其快门速度为1／50～1／100000s；视频采集卡采用维视MV一4000系列MPE(弭压缩卡，此卡可以有1～4路视频输入，本系统中只需其中的1路即可，这种采集卡的采样频率可达50帧／S，完全能满足我们在时间上的要求。另外，工控计算机采用了PⅢ以上的cPu，在实际的使用过程中，整个系统具有响应速度快(从开始到调整完成所需时间不足1s)、效率高的特点。图1汽车金卤灯电弧管监控系统原理监控系统的原理为：首先将待夹封的金卤灯电弧管装入电弧管夹头，用高分辨率CcD摄像机拍出电弧管电极的图像照片，经光电转换为视频信号输入到视频采集卡，然后视频采集卡将采集得到的

6、数字图像信号，传送给工控计算机，工控计算机将得到的数字图像按一定的图像文件格式存入计算机内存；再调用图像处理系统对电弧管图像进行处理分析，根据需要提取特征值；最后对得到的所有特征数值组成的特征向量进行分析、计算，得出电极间距，将此间距与标称问距比较，然后控制步进电机的运动，如此反复直到电极间距合乎生产精度要求_3’4』。收稿日期：2005—08—12作者简介：邓奎刚(1969一)，男，重庆奉节人，东南大学工程师，工学博士，主要研究方向为机械CAD／CAM和智能测试及控制技术。61万方数据2005年12月中国制造业信息化第34卷第12期2监控系统的软件设计本监控系统采

7、用了visualc++作为软件处理部分的开发工具，运用面向对象的设计方法来设计系统的各个功能模块并采用全中文的人机对话界面。通过软件部分可以完成对系统初始参数的设置、图像数据的获取、图像数据的分析及处理、图像数据的存储、计算机与伺服驱动器的通信、数据查询及输出等工作【5．6J。系统的工作流程如图2所示。图2监控系统工作流程图2．1金卤灯电弧管图像的获取在金卤灯电弧管夹封自动监控系统中，O∞摄像头监视夹封位置的情况，视频信号经过视频采集卡在工控计算机l二实时显示，当电弧管上料完成后(此过程由PLC控制)，步进电机带动夹头运动到夹封位置，然后产生触发信号控制视频采集