自动检测标准（通用6篇）
自动检测标准 篇1
0 引言
目前汽车音响的功能越来越多, 从收音、CD到DVD、蓝牙、导航等功能, 同时AUX (辅助输入) 也是必备的功能, 它能将车上用户的便携式音响设备如MP3、i POD输入到车载音响中进行播放。现对设计的自动检测播放电路进行分析说明。
1 电路组成
本电路共6部分组成:电源电路、电压跟随电路、电压反相放大电路、低通滤波电路、比较电路、检测输出电路。电路图如图一所示:
2 电路分析
2.1 电源电路
电源是由8V和4V组成, 8V为运放提供电源, 同时用R13和R14分压产生运算放大器的偏置电压4V, 提供4个运放的输入偏置电压。
2.2 电压跟随电路
在电压跟随电路中, 运放IC1和IC2起到了电压跟随器的作用, 将正信号输入端叠加了直流偏置的信号, 无变化地传到下一级。运放电压跟随器中输入阻抗很大, 输出阻抗很小。由于输入阻抗很大, 输入的电压几乎无损失地传递给运放, 而输出阻抗很小, 又使输出的信号几乎全部传递给后面的电路。运放起了很好的缓冲作用, 隔断了后级对输入信号的影响。
在PSPICE中用80m V/1k Hz正弦信号进行仿真, 跟随电路的输入和输出信号见图2和图3。
图2电压跟随电路的输入信号 (参见右栏)
图3电压跟随电路的输出信号 (参见右栏)
2.3 反相电压放大电路
电路图参见图4。
图4反相电压放大电路 (参见右栏)
该电路 (其中R7=R8) 对交流信号的放大量可由下面公式推导得出:
对于交流信号可以将偏置电压等同于地来处理, 由式 (4) 可见调整反相放大器的放大倍数 (R9/R7=220k/4.7k=46.8约为33.41dB) , 可以改变检测电路的灵敏度。放大倍数绝对值越大, 能检测到的信号的幅度越小, 即灵敏度越高, 通常AUX的输入大于100mV, 本次仿真用80mV作输入信号。当输入信号较大时, 即反相放大电路发生了削波, 这时对检测功能也没有影响, 从后面的整流电路原理可知输出信号的上部对整流才起作用, 当上部信号削波时, 说明已达到运放的输出上限, 幅度肯定大于未削波的信号的, 且本电路只是检测功能, 不必顾及信号的失真, 故在发生削波现象时, 本电路的检测功能没有影响。
C5是防止低频噪声干扰的对策, 加了C5后, 反相放大器的放大倍数R9/R7中, R9仍为 (220kΩ) , R7则变成由C5 (0.22μF) 和4.7kΩ合成的。电容的容抗为1/ (j*w*C) , 对于低频信号容抗很大, 对于高频信号接近短路, 这样对于低频信号放大倍数较大幅度减小, 而对于高频信号放大倍数几乎不变, 起到了抑制低频干扰信号的作用, 防止了误触发。图5是该电路对80mV信号放大后在PSPICE中仿真的输出:
2.4 整流电路
整流电路由D1、R10、C6组成 (参见图6) 。它起到了平缓放大后信号的变化幅度, 使它接近直流信号的作用。当V1和V2之间的压差大于二极管的导通电压时, 二极管导通, 对电容C6充电 (同时一部分电流流过R10及比较器的输入阻抗) ;当V1和V2的压差小于二极管的导通电压时, 二极管截止, 电容上的电荷通过R10 (及比较器的输入阻抗) 放电。当放电到V1和V2的压差再次大于二极管的导通电压时, 二极管导通, 又开始充电的过程。该电路就反复地进行这样的充放电过程。由于R10、C6值都很大, 放电的速度很慢, 电容电压接近直流。由微分方程可得, 放电时间T=RCln (V0/Vt) , V0为放电初始电压, Vt为放电后的电压, R为放电通路的电阻值, C为放电的电容值。可见R, C越大, 放电时间越长, 即电压越不容易变化。图7为整流滤波的仿真输出。
图7整流输出V2 (参见右栏)
2.5 比较电路
整流滤波后的信号V2, 输入到比较器IC4的正信号端, 与IC4的负端电压 (V3=Vcc/2=4V) ) 进行比较。当信号电平值大于4V时, 比较器输出高电平 (V4接近运放的电源8V) , 当信号电平值小于4V时, 比较器输出低电平 (V4接近0V) , 该两个电平将控制后级检测电路。图8为AUX输入信号后经比较器输出高电平的仿真输出, 图9为滤波和比较器的仿真输出信号。
2.6 检测输出
比较器输出高电平后, 三极管Q1导通, 即Q1集电极输出被拉低, 电路输出V5为低电平。在本设计中设定低电平为有效, 即检测判断AUX有音频输入。
请参见图10, 仿真输出低电平信号:
图10检测电路输出信号 (低) (参见下页)
当比较器输出低电平, Q1截止, 8V通过R13与微控芯片 (MCU) 相应端口的输入阻抗RMCUIN进行分压, 通常MCU相应端口的输入阻抗RMCUIN≈50kΩ, 则输出高电平可以由如下计算得到:
电路输出高电平5V, MCU检测为高, 判断AUX无信号输入。
这样MCU检测到低电平信号后, 将自动切换音源从CD或收音到AUX输入, 对AUX信号进行自动播放。
3 总结
本电路简洁有效, 可应用在车载音响产品上, 进行自动检测播放, 提升了用户的体验度。
摘要：文章分析音频检测电路的原理, 音频信号通过该检测电路, 将触发输出低电平, 使系统自动切换到AUX (辅助输入) 信号源进行播放。
关键词：电压跟随,滤波,放大
牛奶液位自动快速检测方法 篇2
牛奶的液位检测是牛奶生产环节中的关键工序。目前国内大多数牛奶生产和加工厂商还采用人工目测的检验方法, 由于作业量大, 工人易疲劳且效率低, 并且容易出现牛奶卫生安全问题, 因此存在较大安全和质量隐患。
随着图像处理与计算机通信、视觉技术与网络技术的发展, 客观上具备了利用图像处理方法对液位进行检测的条件[1]。利用图像处理技术进行液位检测, 由于其简单易行, 维护方便, 正越来越多的被应用。
本文针对摄像头静止情况下固定场景内的牛奶液位变化, 提出了一种对牛奶液位进行检测方案:首先通过牛奶液位图像采集系统提取牛奶液位图像, 利用背景差分法、直方图均衡化和中值滤波等方法对图像预处理, 以提高图像清晰度, 然后根据二值矩阵求和算法快速的得到牛奶的液位。
1 液位识别过程分析
1.1 牛奶液位图像采集系统
本系统主要包括了CCD摄像机、图像采集卡、图像处理用的计算机[2]如图1所示。通过CCD摄像机采集牛奶液位图像后, 由计算机软件进行图像处理和分析, 从而得到牛奶的精确液位。
设备安装过程中CCD摄像机和牛奶容器平行, 光线配置要良好, 以便采集到的图像清晰、噪声少。
1.2 图像预处理
图像在采集和传输过程中常常受到各种噪声的干扰和影响, 影响图像质量, 一般都存在着灰度模糊、噪声等问题[3,4], 为了使场景中感兴趣的部分更容易看清楚, 不使噪声对后面图像的处理与分析造成过大影响, 有必要对图像进行预处理。本文采用直方图均衡化方法加大图像的灰度变化, 拉大灰度对比度, 使图像中比较细小的灰度变化都能较清晰的表示出来。并对图像进行中值滤波, 中值滤波是一种既可以滤掉噪音同时又能保护边缘轮廓信息的图像增强方法。并且相对其他滤波算法计算量较小。
直方图均衡化方法:
1) 对给定的待处理图像统计其直方图, 求出P r (r k) =nk/N
rk为第k个灰度级;nk为第k级灰度的像素;N为一幅图像中像素的总数;P r (r k) 表示该灰度级出现的概率。
2) 根据统计出的直方图采用累积分布函数作变换,
求变换后的新灰度;
3) 用新灰度代替旧灰度, 求出Ps (s) , 这一步是近似过程, 应根据处理目的尽量做到合理, 同时把灰度值相等或近似地合并到一起。
结果如图2直方图均衡化, 从图中可以清晰的看出黑白对比度增大, 牛奶和刻度相对清晰。
中值滤波原理:
设序列{f1, f2, f3, …fn}, 按值得大小排列:fi1>fi2>…fin, 序列的中值为
中值滤波输出为g (x, y) =med{f (x-k, y-l) , (k, l∈W) }, 其中, f (x, y) , g (x, y) 分别为原始图像和处理后图像。W为二维模板3*3的区域。结果如图3中的中值滤波, 背景和刻度上的噪声得到了很好的过滤。
1.3 牛奶液位检测
为了减小环境对图像的影响, 本文利用了背景差分法对牛奶液位图像进行处理。即在检测前首先保存一张背景图像a, 通过背景图像a和要检测的牛奶液位图像b相减得到去背景噪声的图像c。
然后对图像c二值化处理得到图像d, 图像d即是有0、1数值组成的二维矩阵。由于牛奶的物理特性颜色成白色, 所以得到的二值图牛奶液位上下二值化分明。对图像d的每一行求和, 本文应用的求和算法为二值矩阵求和法, 即:
al为原图像a的列数, ones (al, 1) =[1, 1, 1, …, 1]T, 即数值为1的al行一列的矩阵。从而得到图像d的每行的和sum1。
sum和sum1 (i, 1) 相减大于阈值T时, 阈值T为自适应阈值根据图像大小训练得到。得到的i值即牛奶液位所在。
应用二值矩阵求和算法不需要其他液位检测算法中的对图像边缘检测和液位识别这两步, 从而大大提高了检测速度。
2 实验结果
在实验过程中, 使用CCD图像采集设备在相同环境下拍摄了大量不同液位高度的图像, 图像大小为640×480像素, 处理与识别方法采用的是本文提出的算法, 操作系统为Windows XP, 使用Matlab语言进行编程处理。实验结果是在多个不同环境下的图像都能正确进行牛奶液位检测, 可以较好地满足牛奶厂商对精度、可靠性、实时性的要求。典型实验结果如图3图像预处理和4牛奶液位。
3 结论
本研究根据牛奶的特点, 以二值矩阵求和算法核心对牛奶液位图像的液位进行快速检测。首先对检测对象进行预处理, 通过直方图均值法和中值滤波法去除图像由于拍摄和传输过程中所产生的噪声, 通过背景差分法来减小拍摄环境对图像的影响, 得到容器液位清晰的图像。最后根据二值矩阵求和算法快速的得到牛奶奶的的液液位。该方法安全、稳定、高效, 大大的节省了人力物力, 满满足足了了牛奶生产过程中液位检测的需要, 应用前景非常广阔。
摘要：液位是牛奶检测的重要参数之一, 如何准确有效的对牛奶液位进行检测一直是研究的一个重点。为解决上述问题, 本文提出将图像处理技术应用于牛奶液位检测的新方法。经过背景差分、直方图均衡化、二值化和中值滤波等方法对图像预处理过程, 建立了二值矩阵求和法液位检测计算模型。实验结果表明, 液位图像识别的精度较高, 速度较快, 可满足实际应用要求, 是一种具有很好发展前景的液位检测方法。
关键词：图像处理,牛奶液位检测,中值滤波
参考文献
[1]赵刚, 唐得刚.几种常用的液位在线检测方法的比较[J].中国仪器仪表, 2005 (5) :36-40.
[2]李敏, 朱华生, 孙辉, 吴烈阳, 白明明.基于图像的静脉输液无液检测的新方法[J].南昌工学院学报, 2009 (2) :8-11.
[3]张颖.瓶装啤酒体积在线检测装置[D].沈阳:沈阳工业大学, 2006.
箱梁钢筋定位自动检测装置 篇3
基于目前京沪高铁建设后张法预应力箱梁施工工艺中, 箱梁钢筋绑扎、钢筋定位检查及管控的自动化程度不高等特点, 设计一个能替代钢筋定位绑扎中人工测量检查钢筋定位情况的自动检测装置。以提高检查钢筋定位效率, 提高检测钢筋定位精度。提高箱梁钢筋绑扎质量, 预应力张拉质量, 最终保证箱梁质量。
目前京沪高铁在建, 箱梁钢筋绑扎生产线上都使用钢筋绑扎胎具来定位钢筋。钢筋的定位是否准确关系到整个箱梁生产中底腹顶板钢筋绑扎后的箱梁整体受力以及预应力液压张拉施工的质量。如果钢筋胎具没有把底腹顶板及保护层各钢筋定位准确, 钢筋绑扎时就会出现偏差。同时预应力定位网的定位不准确, 预应力孔道定位网片的安装位置出现偏差, 现有的检查方式仅仅是工程师到钢筋绑扎现场使用量具目视检测, 钢筋繁多, 很多位置隐蔽深入, 无法测量。导致不能全面完整的检查, 而且人工检测存在不精确, 工作量大, 不能及时发现问题点的情况。在不能很好的发现和及时解决问题的情况下, 将此类钢筋投入下一道浇筑工序中, 以至于混凝土浇筑后的箱梁在整体受力以及预应力张拉方面存在质量问题, 由此可见钢筋胎具定位检测钢筋绑扎情况的重要性。
现有的定位方式采用钢筋胎具结构定位, 就是在钢筋胎具每处需要绑扎钢筋处把接触部分处理成凹槽或用角钢来定位钢筋位置, 预应力定位网片的定位仅仅靠人工测量焊接安装, 而这样定位安装势必会带来钢筋的位移形变。导致预应力孔道位置位移。人工安装的工作量大, 容易导致工人在绑扎时不易察觉, 质检工程师检查时工作量也相当大, 因此不能及时发现并处理此类问题, 所以有必要在钢筋安装在胎具上时设计一种能检测出钢筋安装定位是否到位、是否弯折、尺寸是否到位的检测装置, 并准确显示出钢筋安装不准处的位置, 提示工人立即修正。保证后张法预应力箱梁按照图纸设计以及规范要求达到其应有的受力效果。
2 设计要求
钢筋绑扎安装工艺依据:
《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》。
《铁路桥涵工程施工质量验收标准》。
2.1 操作程序
1) 梁体。
碰焊→下料→成型、制作定位网→摆放腹板定位网及箍筋→固定衬铁→在胎模上定位底板箍筋→绑扎纵向水平筋→绑扎端部钢筋→绑扎横隔墙钢筋→绑扎加强筋→挂垫块→修整→绑扎腹板顶板两根水平筋。
2) 桥面。
碰焊→下料→成型→焊衬铁→在胎模上定位底层钢筋→固定衬铁→摆放顶层钢筋→穿扎纵向水平筋→绑扎挡碴墙及竖墙钢筋→挂垫块→安装吊点加强网片→吊装就位→绑扎加强筋→修整。
2.2 钢筋的加工及绑扎质量要求
1) 受力钢筋顺长度方向, 当L>5 000 mm时容许误差为±20 mm, 当L≤5 000 mm时容许误差为±10 mm。
2) 弯起钢筋的位置容许误差±20 mm。
3) 桥面主筋间距与设计位置偏差要求不大于15 mm。
4) 箍筋间距偏差不大于15 mm。
5) 腹板箍筋的不垂直度 (偏离垂直位置) 不大于15 mm。
6) 钢筋保护层与设计位置偏差值不大于5 mm。
7) 其他钢筋偏移不大于20 mm。
8) 定位网在任何方向的偏差在距跨中4 m范围内不得大于4 mm, 其余间位不得大于6 mm。
由以上钢筋的加工及绑扎质量要求看出钢筋定位安装中第6) , 8) 两项质量要求精度较高。
根据以上情况自主设计一个钢筋保护层及预应力定位网钢筋定位自动检测装置。定位检测装置必须在复杂的施工环境下准确检测出位置所在处, 并报警提示工人。同时该装置必须具有简易轻便, 安装方便, 维护简单快捷, 检测精确等特点。准确判断出问题钢筋所在的位置。替代人工测量目视检查的繁琐工作量和所带来的误差。
3 钢筋保护层及预应力定位网的钢筋定位方法
为了减少或消除因箱梁钢筋保护层及预应力定位网钢筋形变和安装不到位而引起箱梁质量问题, 从以下几方面分析。
3.1 电路元件
本技术是采用如下方案实现的:
1) 传感器。
根据接近开关具有不直接接触钢筋而进行位置检测的属性, 且灵敏度高, 频率响应快, 重复定位精度高, 瞬变过程短, 输出功率大, 急电特性好, 工作稳定可靠, 使用寿命长等优点。设计一控制电路。用于检测受力钢筋及预应力定位钢筋的形变和安装不到位, 发出声光报警, 指导工人检查报警点, 找出报警原因, 修正存在的质量问题。接近开关是一种具有开关量输出的位置传感器。它既有行程开关, 微动开关的特性, 同时又具有传感性能。此设计选用三线制PNP常开接近开关, 三线制传感器, 负载接在电源地和信号线之间。具体内外部电路见图1, 图2, 在钢筋定位检测装置完整电路图中标为SQ1~SQn (见图3) 。
传感器接近开关基本参数:
a.电源电压:DC12 V。
b.检测距离根据工艺要求自选:4 mm, 5 mm。
c.输出电流:200 m A。
d.输出模式:PNP常开。
2) 三极管。
电流控制元件, 利用基区窄小的特殊结构, 通过载流子的扩散和复合, 实现了基极电流对集电极电流的控制, 使三极管有更强的控制能力。三极管具有对电流信号的放大作用和开关控制作用。所以三极管可以用来放大信号和控制电流的通断。在电源、信号处理等地方都可以看到三极管, 集成电路也是由许多三极管按照一定的电路形式连接起来, 具有某些用途的元件。三极管是最重要的电流放大元件。这里采用三极管来控制声报警元件工作。这里设计中用三极管的控制电流的通断以及电流放大的特性来达到该检测装置的声报警功能。采用型号9013三极管。钢筋定位检测装置主电路中标为T9013 (见图3) 。
三极管基本参数见表1。
3) 显示元件。
发光二极管 (LED) 是一种由磷化镓 (Ga P) 等半导体材料制成的、能直接将电能转变成光能的发光显示器件。当其内部有一定电流通过时, 它就会发光。利用这一特性, 选用它作为显示各检测点的检测情况, 导通发光即为该检测点钢筋定位准确。钢筋定位检测装置完整电路图中标为D1~Dn, 作为多个检测点显示灯。
4) 其余电路元件。
a.电源:根据情况可采用固定式安装或者便携式使用。手持式比较轻便, 选用一只12 V电瓶作为电路电源。若固定安装, 根据现场情况外接电源控制柜, 通过镇流降压变AC220为DC12, 变压器加镇流桥堆即可。
b.电路中设一两档转换开关SB, 用来开关总电源, 便于检修或平时长时间不使用切断电源, 减小电池损耗及避免电器元件加速老化和性能变化。
c.HL绿色指示灯, 用于提示电路已投入工作, 所有检测正常。
d.RD线路保险, 避免短路引发电路中电源和各电子元件的损坏。
e.HA声光报警器, 用于警示钢筋定位安装不到位或漏装。
f.KD音量调节器, 通过改变阻值来改变HA两端电压, 达到音量调节。
本设计由以上电子元件组成, 将这些电子元件固定安装在根据主电路图制成的电路印刷板上。根据现场情况设计了便携式检测装置和固定安装两种方案。
3.2 具体工作原理设计
由图3中看出, 该原理图中DC12 V直流电源为电路供电。通过两档转换开关SB, 开关整个电路工作。为接近开关SQ1~SQn供电, 也为三极管9013提供静态偏置。线路保险RD对电瓶进行保护 (短路保护) , KD用来调整报警音大小。R1, R2为负载, 为三极管9013与发光二极管提供静态偏置。
装上底腹顶板钢筋保护层及预应力定位钢筋网后, 转动转换开关SB, 此时, 整个电路全部投入工作。SQ1~SQn如果检测到工作。则Kn输出低电平, 即负电源信号, 控制三极管T不导通 (截止) 。绿灯HL亮, 声光报警器不工作。
如某一接近开关如SQ2不工作或检测不到定位钢筋, 其输出R2为高电平, 后级接近开关不工作。T导通, 绿灯熄, D2熄, 则D2位置底腹顶板钢筋或开关有问题。
3.3 具体实施方式
1) 箱梁胎具定位检测:采用固定安装检测式, 将制作好的定位检测装置与现场电源控制柜连接上线路, 加装降压整流电源, 使其AC380 V转换为DC12 V, 并装上保险防止电路故障。后将检测装置置于工人比较容易操作的地方。在需要检测钢筋的检测处将角钢攻丝钻孔, 用以安装接近开关。最后将各传感器线路与检测装置盒相连, 线路用穿线管或走桥架的方式保护线路。
2) 其余各钢筋保护层定位检测:可采用设计的便携式检测尺。应用设计时可根据现场工艺情况设计尺长和设置接近开关数量, 以选择合适检测的精度。将检测尺放在需检测的钢筋上, 将两端固定好, 调好水平, 就可以找出中间未达到钢筋工艺质量要求的钢筋位置, 显示问题点所在处并报警提示。再由工人修正钢筋。
3) 预应力孔道定位网钢筋检测方法:可采用便携式检测尺, 将预应力孔道钢筋定位网片所在的位置选择好。因定位网片呈网格状, 所以只需检测网格中各节点位置是否正确, 即可判断出定位网片的位置是否正确。所以将定位网片中的4排节点 (自行选择检测点) 水平对应在胎具支撑架上制作卡槽。要检测定位网片时, 将传感器按定位网中节点尺寸调节好, 将检测尺固定在卡槽上, 打开开关即可显示各节点位置是否正确。
固定安装检测装置优势:检测点多, 一次安装到位, 适合批量检测。一人对多点。
便携式检测尺装置优势:方便快捷, 随检随测, 能深入人体不能到达的地方检测。结构简单, 适合作工具使用。使用时自主选择检测点。
3.4 技术要求
1) 一种后张法预应力箱梁施工工艺中的钢筋保护层及预应力定位网的钢筋定位自动检测方法, 其特征为:
a.检测金属的特性:这里检测钢制材料。
b.检测准确:根据传感器选用4 mm或5 mm达到检测精度。灵敏度高, 频率响应快, 重复定位精度高, 瞬变过程短, 输出功率大, 急电特性好, 易安装拆卸。市面上此类接近开关很多, 性能基本一样, 不同的是输入和输出方式略有区别。这里采用LJ12A3-4-Z/BX或者LJ12A3-5-Z/BX。
c.检测显示:采用发光二极管显示, 一目了然。
d.检测提示:声报警装置。
e.安装简易:固定安装时需攻丝钻孔, 螺栓固定即可。线路穿线管或桥架保护。将控制部分装于检测装置盒中, 螺栓固定。检测定位网片时使用检测尺, 需在胎具支撑架上安装卡槽。
f.维护简单:更换方便, 一般主要是电源或接近开关出故障, 拆卸线路更换安装即可。
g.成本低廉:固定安装检测装置材料及安装根据检测点多少大概在200元~1 000元内。
可保证半年不出故障。便携式检测尺因外形外观加工制作, 大概在500元~1 000元内。
2) 实现如技术要求1) 所述的钢筋定位自动检测装置, 按其特征分为两种:固定式和便携式。固定式已详细说明就不提了, 需提的是便携式, 外形结构简单, 检测尺部分内部稍有结构, 特殊制作。
3) 如技术要求2) 所述的便携式检测装置, 其特征为:转换开关刻度, 可调整检测点位置接近开关, 用来检测钢筋固定螺栓, 固定接近开关滑槽, 移动接近开关到所要到的刻度电源, 提供DC12 V, 插装式便于更换水准尺, 显示水平。
4 结语
本技术基于目前京沪高铁建设后张法预应力箱梁施工工艺中, 箱梁钢筋绑扎钢筋定位检查及管控的自动化程度不高等特点, 发明一个能替代钢筋定位绑扎中人工测量检查钢筋定位情况的自动检测装置。解决目前没有仪器对钢筋进行自动定位检测的问题, 并提高钢筋定位检查效率, 提高检测钢筋定位精度。提高箱梁钢筋绑扎质量, 提高预应力张拉质量, 最终保证箱梁质量。总体来说, 此设计是根据现场施工情况及施工工艺设计发明。制作简单易行, 定位检测精度高, 检测点是否到位一目了然。整个发明所需材料包括电子元件、电源、线路线管的费用成本, 耗费低, 性能功能达到所需要求。而且为维护检修减轻了工作量, 能减少此类质量问题, 有效的提升工作效率、产品质量。本设计所述的钢筋定位自动检测装置及方法具有创新、自主设计, 简单快捷、科学合理、提高效率, 提高质量的特点。
摘要：为了减少或消除因箱梁钢筋保护层及预应力定位网钢筋形变和安装不到位而引起箱梁质量问题, 对后张法预应力箱梁施工工艺中的钢筋保护层及预应力定位网的钢筋定位进行了研究, 设计了一套能自动检测各检测点钢筋是否定位准确并显示的钢筋定位自动检测装置, 解决了钢筋定位检测的问题。
关键词：自动检测,定位,传感器,电路
参考文献
[1]铁建设[2005]160号, 铁路混凝土工程施工质量验收补充标准[S].
汽车淋雨检测线及其检测标准 篇4
淋雨线是用来检查整车封闭部位的密封性 (如:挡风窗玻璃、行李箱、组合灯等) 。它主要由房体、板链式输送线、喷淋系统、淋雨控制系统、热空气吹风系统和防火系统组成。
1.房体
房体是一个封闭的检测区域, 采用的是复合墙体结构, 内层为镀锌板, 外层为彩钢板, 中间填充隔音材料。墙壁侧面一般都开设玻璃小窗, 便于观察淋雨房里的淋雨动态。
2.板链式输送线
输送线自动将停靠在板链上的车辆送到淋雨房进行淋雨检测。
3.喷淋系统
喷淋系统由淋雨检测区和污水处理区两部分组成。
淋雨系统产生模拟人工降雨, 由水泵、污水过滤装置、吸水池、喷嘴、管路等组成。水由水泵从吸水池中吸出, 车辆经过喷淋后, 污水再回到回水池进行多级沉淀、过滤处理, 处理后的水再循环利用。
4.淋雨控制系统
淋雨控制系统包括远方控制柜与变频控制柜, 根据流量计实际通过流量信号反馈至远方控制柜后, 和给定值进行比较, 通过变频控制柜进行内部PID调节, 自动追踪给定值, 实现闭环连续调节。该淋雨装置控制系统实现雨量可以通过阀门和变频器控制进行调整, 系统调节稳定可靠, 抗干扰能力强。同时该系统还能对淋雨相关设备 (水泵、电动机等) 实施监控, 如遇设备出现故障就会自动报警。
5.热空气吹风系统
进入下道工序检测前, 车身必须保证清洁, 车辆喷淋后要对车身上的水进行吹干。吹干有冷风、热风两种形式。我们采用的是热风吹干方式, 通过燃烧天然气提供热能的方式, 对车身吹干。
6.防火系统
安装在天然气燃烧器周围预防火灾的发生, 包括火警探测仪和气体探测等。
淋雨检测标准
1.术语及其定义
本标准所述汽车防雨密封性是指汽车处于静止状态, 在规定的人工淋雨试验条件下, 关闭车窗、门和孔口盖时, 防止雨水进入车厢的能力。
(1) 渗水从缝隙中缓慢出现, 并沿着在内护面上漫延开去。
(2) 慢滴水从缝隙中出现, 并且以≤60滴/min的速度离开车身内护面, 断续地落下。
(3) 快滴水从缝隙中出现, 并且以>60滴/min的速度离开车身内护面, 断续地落下。
(4) 流水从缝隙中出现, 并沿着或离开车身内护面连续不断地向周围或向下流淌。
(5) 灯雾水前照灯、后组合灯内部出现雾状, 影响灯光亮度和强度。
(6) 灯进水前照灯、后组合灯内部出现水珠。
2.淋雨试验条件
(1) 管道压力soft:160~280kPa (hard:200~420kPa。
(2) 淋雨时间时间T≥5min。
(3) 降雨强度见附表。
(4) 管道流量Q≥110m3/h,
式中Q1、Q2、Q3…——车体不同淋雨部位流量;
F0——车体待测部位规定降雨强度;
A0——车体待测部位对应标准面积。
3.检查程序
(1) 降雨强度测定 (自身测定, 外部测定) 一种情况是自身带有流量计。另一种情况是在与降雨强度规定值不相同的受雨部位对应的淋雨管路上, 分别设置节流阀或全部淋雨管路, 仅设置一个共用节流阀, 并且各淋雨管路上设置喷嘴的密度与它们降雨强度的比值相对应。
(2) 喷射压力测定一种情况是管路系统中已设置压力自动调节阀的淋雨设备, 只需定期进行压力检定, 而试验前喷嘴喷射压力无需再测定。另一种情况是, 管路系统中未设置压力自动调节阀的淋雨设备, 试验前应进行喷嘴喷射压力的测定。其方法是在任意一个喷嘴口处, 用橡胶软管连接喷嘴与水压表, 调节压力调节阀使喷射压力达到规定值。
4.检查步骤
(1) 将试验车停放在淋雨线进行淋雨试验。
(2) 保证关闭好全部门、窗及孔口盖。
(3) 淋雨5min后开始观察车辆渗漏水情况。
(4) 检查大灯、行李箱、车门、驾驶舱等部位, 确定漏水状况。
(5) 最后将检查结果记录在检查卡上。
5.试验数据整理
每辆受试车的初始分值为100分, 按每出现一处渗扣1分, 每出现一处慢滴扣3分, 每出现一处快滴扣6分, 每出现一处流扣14分累计, 减去全部所扣分值即是实得分值, 如出现负数, 仍按零分计。
6.合格标准
(1) 车辆不允许出现滴、渗、流的现象。
(2) 车灯不允许出现灯进水的现象, 灯雾气的车辆在开灯60min内消失, 认定合格, 否则不合格。
结语
LCDITO自动检测系统设计 篇5
随着工业生产的迅速发展,如何快速有效进行生产检测越来越受到重视,而以往的人海战术因人工成本的猛增而不再受到青睐,因此新兴检测技术如机器视觉则得到推广。所谓机器视觉,就是给机器以视觉功能以代替人眼来进行分析与判别,即通过工业相机将被检测物体表面信息转换为图像信号,由图像处理系统进行处理,提取所需要的检测特征如面积、位置、长度、角度、数量、颜色等等,再和预设的判别依据比较,从而输出相应判别数据或结果。机器视觉技术自诞生以来,就被应用在工业自动化控制中,以其非接触性、高速高精度和稳定性、高柔性、长效性以及高性价比等特点,成为一种优秀的检测技术。在国外,机器视觉检测技术已经得到较广泛的应用,但是在国内,目前应用还不多。本文就机器视觉在LCD生产中ITO自动检测系统的设计,加以详细说明,以期机器视觉技术能在国内各工业检测方面得到更加广泛的应用。
2 LCD和ITO生产工艺
液晶是一种介于固态和液态之间的物质,是具有规则性分子排列的有机化合物,如果加热会呈现透明状的液体状态,冷却则会出现结晶颗粒的混浊固体状态。液晶显示器件LCD,Liquid Crystal Display基本原理是在两张玻璃之间加入电压以控制分子排列变化及曲折变化,通过外部光线的透视反射以形成画面。液晶技术自1888年奥地利科学家发明以来,随着信息技术的快速发展,以其所具有的重量轻、外形薄、辐射小、功耗低等优点广泛地应用在彩电、台式电脑显示器、笔记本电脑、移动电话、固定电话及各种玩具等产品上。
液晶种类一般有TN-LCD、STN-LCD和TFT-LCD等,但其生产过程比较复杂,工艺流程大致类似,主要包含清洗干燥、光刻、取向排列、制盒、切割灌注、检测等。而其中最重要最容易出问题的是光刻工艺,其主要是按照产品的设计要求,在导电玻璃上涂覆光刻胶并进行曝光,利用光刻胶的保护作用,对导电玻璃上的ITO(Indium Tin Oxides)导电层进行选择性化学腐蚀,从而得到所需要的图形。在光刻完成之后,需要对得到的图形进行检测,以检查是否有断路、短路、缺损、凸起、针孔、毛边、线距或线宽过窄等缺陷,以防止不良品流到下工序,从而降低LCD良率,造成很大生产报废成本。国内一般采用人工通过放大镜检测,劳动强度很大,存在很多漏检现象,检测效率非常低,检测效果非常不理想,急需导入自动检测设备。
和液晶行业其它主要技术一样,ITO自动检测技术也基本掌握在韩国、日本和以色列等国公司手里。而目前LCD在国内正处于大发展阶段,因此进行ITO自动检测系统研发,打破技术垄断,具有很好的经济价值和必要性。
3 系统技术方案简述
本检测系统采用机器视觉技术来实现整个自动检测功能,系统整体技术方案为:系统采用精密伺服运动平台带动线阵相机对LCD基板玻璃片进行扫描,以取得被检测物体图像,送到软件系统进行分析处理,从而判断产品是否良品。系统控制框图如图1所示。
作为一个机器视觉检测系统,其设计能否成功一般有两个关键点:是否能够通过合理的光学和硬件设计,以取得清晰高对比度无变形的检测图像;是否能够设计出稳定地图像处理系统,稳定的对图像进行分析以提取缺陷。以下就这两点进行讨论。
4 系统成像
机器视觉部分是整个机器视觉检测系统的核心部分。系统成像是由硬件部分来完成的,其硬件部分主要功能为将被测物体的可视化图像和内在特征转化为能被计算机处理的数据,以利于系统软件的处理。获取图像是机器视觉检测系统实现的第一步,也是最关键的一步。因为得到的图像质量直接影响到系统软件图像处理算法的设计,关系到系统的可靠性和稳定性。一个机器视觉系统的硬件架构主要包括相机、镜头、光源、PC(含影像处理卡及运动控制卡)、伺服执行机构等等,如图2所示。
要取得一个理想的图像,首先需要确定的是照明方式的选择。被检测对象各种各样,不存在有完全通用的照明方式,只有根据被检测对象的特点和需要检测部分的特征,选择合适的照明方式使被检测部分特征与背景分开,在图像中十分明显,对比度尽可能高,这样才能为后续图像处理奠定良好的基础,否则系统面临失败的危险。国外有资料统计显示,有85%以上失败的机器视觉系统,失败主要原因均为没能选择到合适的照明方式。在当前系统设计中,需要注意的是,LCD基板玻璃为透明物体,其表面的ITO层非常薄,为一层接近透明的薄膜涂层,对于这样的一个被检测物体,要想取得一个清晰高对比度的图像,无疑是非常困难的,这就对系统的光学照明方式提出较大挑战。在机器视觉检测系统中,常见的照明方式有前向照明、背向照明和结构光照明,而前向照明又可分明场照明(图3(a))、暗场照明(图3(b))、同轴照明(图3(c))和漫射照明(图3(d))。
明场照明是最常见的一种照明方式,光线直接射向物体得到清晰、高对比度的图像,但物体表面呈镜面时,容易造成镜面反射;暗场照明主要应用在物体表面划痕凸起等缺陷的检测,它给物体提供了低角度的照明,可以清晰地分辨物体表面的细微变化,但其对比度比明场照明要低;同轴照明的原理是从侧壁发光,光线通过45度角安装的分光镜照射到物体表面,相机通过分光镜观察物体,它特别适合于表面高反射的物体检测;漫射照明通过半球型状的内表面的周边光线进行反射,提供均匀的照明,它适合于组装完成PCB检测或其它的一些立体产品的检测。从以上分析来看,采用同轴照明方式无疑是比较合适的。
确定了照明方式,接着需要确定工业相机类型。相机是整个机器视觉检测系统中的核心元件,负担被检测物体图像采集转换的任务,其重要性是不言而喻。相机的种类很多,根据其不同特征即可进行不同分类。比如按照感光元件性质,可分为CCD相机和COMS相机;按输出接口可分数字相机和模拟相机;按感光元件的结构分布可分为面阵相机和线阵相机。所谓面阵相机,其感光元件组合成一个M×N的二维面阵排列,在某一时刻一次取得一幅完整的图像,这是最常见的相机种类。所谓线阵相机,其感光元件组合成一个M×1的一维线阵排列,一次只能取得图像的一行数据,要取得整幅图像,相机和被检测物体必须做相对运动,每运动一定间隔取一行图像,最后拼接成一幅完整的图像。在线阵相机的使用中,必须要保证以下条件:相机和被检测物体的运动和图像的采集必须同步(一般采用高精度编码器保证);在检测过程中光源的亮度必须稳定一致。线阵相机使用复杂,其图像质量也不如面阵相机,但它有自己独特的优点,比如分辨率高、速度快等。当前市场上高分辨率如6k、8k、12k的线阵相机很多,因此其特别适用大版面的运动物体的连续检测,比如布匹、纸张、钢板、玻璃、圆型物体表面等检测。
在本系统中,LCD图案中线条宽度和间隙尺寸不一致,最小尺寸约为10μm,根据测量原则,系统分辨率应取2～3μm/像素,以16″LCD为例,其长宽约205mm×154mm,按系统分辨率来计算,则长度方向像素为:205mm/2μm/像素=102500像素,宽度方向像素为:154mm/2μm/像素=77000像素。
从以上可以看出,选用面阵相机是不合适的,只能选用线阵相机。
系统选用3套加拿大Dalsa公司Piranha2系列线阵相机,其基本参数为:分辨率8192,线率9k,像素尺寸7μm,数据输出接口Camera Link。相机配选日本Kowa公司专用线阵相机镜头。整个机器视觉系统采用PC-Based架构,为缩短检测时间,提高效率,系统采用3套相机各自对应一套工业PC,CPU采用酷睿双核处理器。
5 图像处理软件
通过机器视觉检测系统硬件将被检测物体图像采集到内存,这就是所谓的数字图像。数字图像可以表征于一个二维函数f(x,y),x和y是空间坐标,也就是内存区域的地址,而在存储空间中地址(x,y)的函数值即为图像中该点的灰度。所谓图像处理,就是通过计算机对该内存区域所存储的数字图像信息进行一系列相关算法运算,以满足人的实际应用需求。在图像处理中有三种典型的处理(前处理、中处理、后处理)。前处理一般为对图像的初步处理,比如降噪处理、图像对比度增强、图像锐化等。通过前处理,可以对图像的质量得到一定程度的改善优化。中处理则是对经过前处理、已经优化了的图像,对这些图像提取特征处理(如边缘、轮廓、区域标识等)。后处理主要涉及对被分析的图像的总体理解[1,2]。
在本系统中,三套图像处理软件于三台工业PC中并行运行,在Windows XP环境下Visual C++6.0作为开发平台开发而成的。系统软件采用模块式设计方式,主要有图像建模模块、图像采集显示模块、前处理模块、图像分割模块、数学形态处理模块、边缘提起模块、模板匹配模块、边缘检测模块、判决模块。
在整个软件的处理中有几个重点,是值得讨论的,比如系统的建模问题。对于一幅图像要进行缺陷检测,势必先要告知系统如何是正确的图像,一般存在两种方式,一种是用标准产品放到视觉系统下拍摄而作为标准图像,另一种则是读取系统图像文档如dwg格式文件,从而在系统内存中自动生成相应图像。前者比较适合于复杂的图案字符检测,但存在标准图像本身的变形和自动匹配定位不准的问题而带来检测误判;后者因为是系统自动生成的图像不存在有变形问题,也可以通过图像细线化和图像区域匹配定位解决,也有利于快速更换产品,但这种模式仅适合于简单规则的图像。在本系统中,采用后者进行系统建模。
在系统中,图像阈值分割问题也是一个关键问题。因为玻璃上的涂层原料由不同供应商提供,会有细微差异,反映到图像上则显示不同批次的图像颜色深浅不同,同时玻璃与涂层均存在不同程度的透明状态,整个图像的对比度是不太好的,这样就给图像阈值分割带来一定的困难。所谓图像阈值分割就是把图像中具有特定区域作为前景,其它区域作为背景,以便进行下一步的图像理解比如特征提取、目标识别等。按照分割方法的不同,阀值分割一般可分为三类:基于直方图的分割技术(阈值分割),基于邻域的分割技术(边缘检测、区域增长),基于物体性质的分割技术(根据光照和物体表面特性分割)。其中常用的是基于直方图的阈值分割技术。因上所述,系统采用自动阈值分割法进行阈值分割。自动阈值分割法有很多种,其中最大类间方差法是其中应用较广的一种方法。该方法由日本学者大津提出,又称为大津法(Otsu法)。其基本思想是用阈值把图像像素分为两类,通过划分后得到两类像素的类间方差,当类间方差最大时,其阈值为最佳阈值。该方法计算简单,受图像对比度和亮度变化影响较小,在当前机器视觉检测系统中应用较为广泛[3]。
系统的最主要功能就是缺陷的检出,图像的主要缺陷可归纳于两种:前景缺陷即线条断路、短路、缺损、凸起、针孔、毛边等;背景缺陷即背景区域的脏污。以前景缺陷检测为例,软件设计思想是,利用建模图像数据对实际拍摄图像进行修复,然后再与修复前图像进行异或,其不同之处即为准缺陷,再将准缺陷与建模图像进行位置比较,以最终确认该处是否为真正缺陷。图像修复主要算法为数学形态处理方式。数学形态处理是一种基于集合论的非线性图像处理理论,其基本的处理方法有膨胀和腐蚀,由此引出的有开启运算、闭合运算、细化、粗化等。膨胀处理的算法是设定一个窗口(一般是5×5大小),当窗口之中为1的像素超过一个设定门限时,窗口中间像素置1,遍历整幅图像,即完成图像的膨胀处理。腐蚀处理实际上是膨胀处理的相反过程。膨胀和腐蚀处理组合起来,形成新的处理过程。先膨胀后腐蚀称为闭合运算,在机器视觉检测中可以用来填充缺口,将图像中的针孔消除[4]。先腐蚀后膨胀称为开启运算,在机器视觉检测中用来过滤毛刺等干扰。通过开闭运算对图像的处理,使图像得到修复,进而得到缺陷所在。检测效果如图4所示。
6 结束语
国内有多家LCD生产企业,其ITO检测基本上均为人工检测,存在诸多问题。本系统通过引入机器视觉技术,对ITO检测实现自动化,大大提高生产效率,降低生产成本,保证产品品质。系统上线使用后,完全满足设计需要,对ITO检测中的各类缺陷均能可靠稳定地检测,检测精度可达到0.002mm,大于0.008mm的缺陷检出率可达到100%,大于0.002mm的缺陷检出率可达到98%。
参考文献
[1]章毓晋.图像工程(上/中册)[M].北京:清华大学出版社,2006.
[2]陈天华.数字图像处理[M].北京:清华大学出版社,2007.
[3]阴国富.基于阈值法的图像分割技术[J].现代电子技术,2007,23(30):107-108.
自动化系统通讯中断检测 篇6
新疆油田公司百口泉采油厂百重油田采用SCADA系统,共有31个转油站,16点后站上无人值守, 现场数据通过电台、 GPRS传输到基地,当现场自动化设备发生故障或断电时,就会出现数据通讯中断。
数字油田建设过程中, 百口泉采油厂8套自动化系统的生产数据,通过ALLLINK采集,经网络传输到数据库,在传输过程中,如果相关设备发生故障或网络故障时,数据传输就会中断。
在数据传输过程中存在的最大问题是通讯中断, 数据传输已停止,在相关系统的界面上,还显示最后一次传输的值,很难及时发现存在的问题。 数据通讯中断监测就是针对该问题提出的,本方法利用数据通讯中断后,入库的数据值一直不变,通过合理的参数选择,对这些参数进行监测,判断出数据通讯中断, 并产生报警提示。
2数据通讯中断的表现
2.1数据通讯流程
我们把数据通讯分成两部分,现场层通讯、管理层通讯。 现场RTU、PLC参数,通过电台、GPRS及其他通讯方式传送到自动化系统实时数据库,现场层操作工通过自动化系统的监控画面, 监控生产情况。 自动化系统的数据,通过采集设备采集,传输至应用服务器,应用服务器中的应用软件,按一定频率写入自动化数据库,数据入库发布后,各个管理人员可以通过客户端查看入库数据,即现场的生产情况［1］。
2.2数据通讯中断的表现
2.2.1现场层数据通讯中断表现
当数据通讯发生中断时, 监控界面上显示的数值是最后一次检测的数据值(数据值长时间不变)。 这种现象危害极大,由于现场操作工习惯看流程图界面监控生产,很难发现生产异常,长时间未发现,极有可能发生罐抽空烧泵或跑油事故。 图2是百重二10号转油站数据通讯中断后部分参数值, 从4:00到10:00数据的值一直没变;10:00重启SCADA系统后,系统中,无现场传输过来数据,从11:00到15:00数据的值一直为0。
2.2.2管理层数据通讯中断表现
当数据通讯中断时,入库的数据为最后一次通讯数值,这种现象不容易发现,降低了入库数据质量,从而影响了油田自动化应用系统的可靠性。 图3是管理层数据中断后,入库数据的值从最后一次通讯的正常值开始,一直是同一值,我们在Web界面查看数据,容易被误导,认为是正常数据。
数据保持最后一次通讯值的主要原因是现场设备存在局限性,发送数据时,没有时间变量;接收端没有接收到数据,把最后一次传过来的数据,当成最新发过来的数据,这条数据不停地存入数据库,造成我们查看数据时,看到的都是通讯中断前,最后一次正常传输的数据。
我们主要针对数据通讯中断后, 监控界面上显示最后一次数据的现象进行研究,当发生这种现象时,能够在监控界面上做出提示,使我们能及时发现通讯中断。
3数据通讯中断检测方法
3.1检测思路
不管是现场层,还是管理层,数据通讯中断后,数据值的表现都是从最后一次正常值开始,一直不变,我们只要检测一段时间内的数据值是否有变化,就可判断出数据通讯是否中断。
选择监测参数, 检测参数的初始测量值和一段时间后的测量值是否相等,如果这些监测参数的值都是相等的,我们可以判断通讯已中断,报警提示,检测的时间间隔可以根据需要自行设定。
3.2选取检测参数的原则
(1) 选择不带控制或易变化的模拟量, 这样可以有效地避免这些参数值出现相等的情况。
(2) 选择不在一个工艺段的参数, 比如在工艺段的入口段选一个参数,在另一个工艺段的出口段再选一个参数,这样即使某个工艺段停工,也不会产生参数值相等的情况。
(3) 选择不受开停工影响的参数, 比如温度,不管开工、停工都有温度显示。
一套系统多的有几百个参数, 少的也有几十个参数,当然没有必要每个参数都检测,我们可以选择其中的几个关键点。 一般一套装置选择2~3个参数,这些参数在正常生产的情况下,一段时间内,同时相等的情况基本不可能;我们可以通过检测一套装置的几个参数判断通讯是否中断。
3.3程序实现
现场SCADA系统检测实现, 在命令语言, 应用程序与语言里实现,我们根据现场实际生产情况,罐不会抽空或要溢罐,选取检测时间间隔为1小时;选取转油站的两个大罐液位作为检测值,由于一直在进油以及启停泵,不同的时间点, 罐液位的测量值是不相等的。 设置一个定时器, 大于3 600秒时,复位重新计时。 第1秒时,罐液位的测量值赋给变量1,3 600秒时罐液位的测量值再赋给变量2, 然后第1秒时的值与3 600秒时的值相减,如果两个罐参数值相减结果都是0,在SCADA系统中产生报警。
管理层通过Oracle数据库编程实现,算法和现场层一样,通过定时器进行定时刷新,判断条件成立,返回报警提示信息到客户端［2］,
我们在现场层的自动化系统上及管理层的应用平台上,都设置了数据通讯中断检测,这样在数据的整个传输环节,不管是何处通讯中断,都可以检测出来。
4应用效果
4.1现场层数据通讯中断报警提示
百重二采油作业区3号转油站数据通讯中断时,1小时后,在SCADA系统报警提示窗口产生报警提示:文字显示“液位不变”,同时产生声音报警。这样现场的操作工就能及时发现问题,进行处理或上报。从而为转油站的安全生产带来了必要的保证,能够有效地减少因罐抽空烧泵或溢罐故障。
4.2管理层数据通讯中断后报警提示
当百重二采油作业区工控数据,采集设备停止采集时,这时我们在Web界面上查看到的实时数据就会是 “数据未更新”,这样我们就能及时发现数据通讯中断,从而进行处理。