AI链床智能过程控制系统及控制方法与流程

本发明涉及自动控制领域，特别涉及一种ai链床智能过程控制系统及控制方法。

背景技术：

现在技术的棒材输送链床，通常在输送机构的各段上设置多个传感器来检测棒材是否达到某个位置，多个传感器就需要布置多条电线，使机体上的布线增多，在两个相邻传感器之间，棒材的位置不能实时确定，检测效率低且检测准确度不高。并且器件多采用接触式检测元件，容易损坏。器件越多出现错误的机率也会增加，检修维护也不方便。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种成本低，布线少，高效可靠的ai(人工智能artificialintelligence)链床智能过程控制系统及控制方法。

根据本发明的一个方面，提供了ai链床智能过程控制系统，包括视觉控制装置、视觉传感装置、送料机构和送料控制装置，所述视觉传感装置与送料机构对应并采集送料机构运行状态的实时视觉信号，所述视觉传感装置与视觉控制装置电性连接并能将采集的实时视觉信号传送给视觉控制装置，所述送料控制装置与送料机构连接并控制送料机构运行。

在一些实施方式中，所述送料机构包括辊道输送装置、称重装置、链床输送装置、链床升降装置，所述辊道输送装置的一侧与链床输送装置的输入端交接，所述称重装置与链床输送装置嵌套设置，所述链床升降装置与链床输送装置的一端连接并能带动链床输送装置的一端升降，所述视觉传感装置与辊道输送装置和链床输送装置对应并实时获取辊道输送装置和链床输送装置的运行状态的实时视觉信号，所述视觉控制装置与辊道输送装置、链床输送装置和链床升降装置电性连接并能控制辊道输送装置、链床输送装置和链床升降装置的运行。

在一些实施方式中，所述送料机构还包括前挡板、后挡板和后挡板升降装置，所述前挡板位于辊道输送装置的一端，所述后挡板位于辊道输送装置的另一端，所述后挡板升降装置与后挡板并能带动后挡板升降。

在一些实施方式中，所述送料控制装置分别与辊道输送装置、链床输送装置、链床升降装置和后挡板升降装置电性连接并能控制辊道输送装置、链床输送装置、链床升降装置和后挡板升降装置运行。

在一些实施方式中，所述链床输送装置包括依次交接的第一链床输送装置、第二链床输送装置、第三链床输送装置、第四链床输送装置、第五链床输送装置和第六链床输送装置，所述第一链床输送装置的一端与链床升降装置连接，所述第一链床输送装置的输入端与辊道输送装置嵌接，所述第一链床输送装置的输送方向与辊道输送装置的输送方向垂直。

在一些实施方式中，所述视觉传感装置包括辊道视觉传感器和链床视觉传感器，所述辊道视觉传感器安装于辊道输送装置的上方并与辊道输送装置相对应，所述链床视觉传感器安装于链床输送装置上方并与链床输送装置相对应。

在一些实施方式中，所述视觉控制装置包括主控制模块和分别与主控制模块电性连接的数据接收模块、数据分类存储模块、学习模块、图像比较识别模块和标记运动速度计算模块，所述数据接收模块被配置为从外部设备接收源学习数据并传送给数据分类存储模块，所述数据分类存储模块被配置为源学习数据进行分类和存储，所述学习模块被配置为使用所述源学习数据并采用神经网络算法进行学习后将学习结果数据存储到数据分类存储模块，所述图像比较识别模块被配置成利用学习结果数据对待识别数据进行识别处理，所述标记运动速度计算模块被配置成利用学习结果数据对待识别的标记运动速度进行识别并得到标记运动速度。

根据本发明的另一个方面，提供了ai链床智能过程控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

s1、检测到成捆棒材的前端超过辊道正转限位时，辊道输送装置正转；

s2、检测到成捆棒材的位移超过后撞起始位移时，后挡板升起，辊道输送装置反转，使成捆棒材的后端撞击后挡板后停止；

s3、辊道输送装置正转同时降下后挡板，使成捆棒材的前端撞击前挡板后停止；

s4、第一链床输送装置的前端升起，第一链床输送装置正转将成捆棒材输送出辊道输送装置。

在一些实施方式中，ai链床智能过程控制方法，其特征在于，还包括如下步骤：

s5、检测到成捆棒材横移位置超过上称限位坐标时，第一链床输送装置停止，第一链床输送装置的前端下降复位，称重装置对成捆棒材进行称重；

s6、检测第二链床输送装置的头部限位坐标和第一链床输送装置的尾部限位坐标之间是否有成捆棒材，如果有，选择最靠近辊道输送装置的成捆棒材标记，检测该标记的速度是否为零，如果是，第一链床输送装置和第二链床输送装置执行干涉区间链床运动使能逻辑以输送成捆棒材；

s7、当检测到棒材标记位移值超过最小挤压位移且成捆棒材坐标大于第一链床输送装置尾部限位坐标，链床输送装置停止动作；检测第一链床输送装置持续正转是否大于5s，如果是，报警并停止链床动作；

s8、检测排料区域成捆棒材数量是否大于预置的最大排料捆数，如果是，报警并停止链床动作；

s9、检测链床吊装区域成捆棒材数量是否小于预置捆数，如果否，停止链床动作；如果是，检测排料区域成捆棒材数量是否大于等于预置的最小排料捆数，如果是，标记成捆棒材排料区头部和尾部，第二链床输送装置、第三链床输送装置、第四链床输送装置、第五链床输送装置和第六链床输送装置执行干涉区间链床运动使能逻辑以输送成捆棒材；

s10、检测成捆棒材排料区头部和尾部速度是否小于链床停止速度，如果是，停止链床动作；检测成捆棒材排料区尾部坐标是否大于吊装区与排料区分割限位，如果是，停止链床动作。

在一些实施方式中，干涉区间链床运动使能逻辑为：检测当前链床前后限位内是否存在成捆棒材，如果是，在预置链床启动延时后启动当前链床，如果否，停止当前链床。

本发明的有益效果是：采用专业视觉传感器和ai视觉过程控制装置构成的机器视觉控制系统，并与链床的各部件相配合连接并协同工作，可以替代传统现场检测元件。其优点是成本低，布线少，元件种类大大减少，全部为非接触式，损坏几率小，高效可靠。机器视觉智能检测与控制可以大大提高机组的自动化水平与安全水平，减少了操作人员与维修人员的工作量，收集区域实现自动化控制，精整工序作业岗位设置得以优化，职工的作业环境得到改善，生产效率得到提高。

附图说明

图1为本发明一实施方式的ai链床智能过程控制系统的链床结构示意图；

图2为图1所示ai链床智能过程控制系统的送料机构的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对发明作进一步详细的说明。

图1和图2示意性地显示了根据本发明的一种实施方式的ai链床智能过程控制系统。

参照图1和图2，ai链床智能过程控制系统包括视觉控制装置1、视觉传感装置2、送料机构3和送料控制装置4。视觉传感装置2与送料机构3对应并采集送料机构3运行状态的实时视觉信号，视觉传感装置2与视觉控制装置1电性连接并能将采集的实时视觉信号传送给视觉控制装置1，送料控制装置4与送料机构3连接并控制送料机构3运行。

送料机构3包括辊道输送装置31、称重装置32、链床输送装置33、链床升降装置34、前挡板35、后挡板36和后挡板升降装置37。辊道输送装置31的一侧与链床输送装置33的输入端交接，称重装置32与链床输送装置33嵌套设置。链床升降装置34与链床输送装置33的一端连接并能带动链床输送装置33的一端升降，链床升降装置34可以采用液压升降装置实现升降功能。视觉传感装置2与辊道输送装置31和链床输送装置33对应并实时获取辊道输送装置31和链床输送装置33的运行状态的实时视觉信号，视觉控制装置1与辊道输送装置31、链床输送装置33和链床升降装置34电性连接并能控制辊道输送装置31、链床输送装置33和链床升降装置34的运行。

辊道输送装置31包括电机311、转轴312和输送辊313。电机311的输出端与转轴312的一端固定连接并能带动转轴312转动，输送辊313固定于转轴312的另一端。电机311、转轴312和输送辊313一一对应设置为并列的多个。电机311带动转轴312和输送辊313转动可将置于输送辊313上的成捆棒材从辊道输送装置31的进料端向另一端输送。电机311可以采用正反转伺服电机。

前挡板35位于辊道输送装置31的一端，后挡板36位于辊道输送装置31的另一端，后挡板升降装置37与后挡板36并能带动后挡板36升降。后挡板升降装置37与后挡板36连接并能带动后挡板36升降。后挡板升降装置37带动后挡板36下降后，成捆棒材被输送到辊道输送装置31上。输送完成后后挡板升降装置37带动后挡板36上升，辊道输送装置31的电机311反转带动转轴312和输送辊313反转使成捆棒材的一端与升降板72撞击使成捆棒材的一端撞齐。后辊道输送装置1的电机311再反转带动转轴312和输送辊313反转使成捆棒材的另一端与前挡板36撞击使成捆棒材的另一端实现撞齐。

送料控制装置4分别与辊道输送装置31、链床输送装置33、链床升降装置34和后挡板升降装置37电性连接并能控制辊道输送装置31、链床输送装置33、链床升降装置34和后挡板升降装置37运行。送料控制装置4采用plc进行编程和控制。

链床输送装置33包括依次交接的第一链床输送装置331、第二链床输送装置332、第三链床输送装置333、第四链床输送装置334、第五链床输送装置335和第六链床输送装置336。第一链床输送装置331的一端与链床升降装置34连接，第一链床输送装置331的输入端与辊道输送装置31嵌套相接，第一链床输送装置331的输送方向与辊道输送装置31的输送方向垂直。送料控制装置4分别与第一链床输送装置331、第二链床输送装置332、第三链床输送装置333、第四链床输送装置334、第五链床输送装置335和第六链床输送装置336电性连接并能对第一链床输送装置331、第二链床输送装置332、第三链床输送装置333、第四链床输送装置334、第五链床输送装置335和第六链床输送装置336的运行进行分别控制。

第一链床输送装置331包括并列的多条输送链条，多条输送链条可以采用电机和同步运行机构带动同步运行。输送链条的一端伸入到两个输送辊313之间并与链床升降装置34连接。称重装置32嵌入设置在第一链床输送装置331的中段，当链床升降装置34带动第一链床输送装置331的一端降低时，称重装置32高于第一链床输送装置331。当链床升降装置34带动第一链床输送装置331的一端上升时，称重装置32低于第一链床输送装置331。第二链床输送装置332的输入端嵌接于第一链床输送装置331的输出端，第二链床输送装置332多条并列的输送链条构成并由电机和同步运行机构带动同步运行。第三链床输送装置333、第四链床输送装置334、第五链床输送装置335和第六链床输送装置336的结构与第二链床输送装置332的结构相同。

视觉传感装置2包括辊道视觉传感器21和链床视觉传感器22，辊道视觉传感器21安装于辊道输送装置31的上方并与辊道输送装置31相对应，链床视觉传感器22安装于链床输送装置33上方并与链床输送装置33相对应。辊道视觉传感器21和链床视觉传感器22均可以是一个或多个摄像机，其安装光轴与待检测物体运动方向相对垂直。

视觉控制装置1包括主控制模块10和分别与主控制模块10电性连接的数据接收模块11、数据分类存储模块12、学习模块13、图像比较识别模块14、标记运动速度计算模块15、显示模块16、报警模块17和通讯模块18。主控制模块10可以是cpu。数据接收模块11与数据分类存储模块12和学习模块13连接，所述数据分类存储模块12与学习模块13连接。数据接收模块11被配置为从外部设备接收源学习数据并传送给数据分类存储模块12，数据分类存储模块12被配置为源学习数据进行分类和存储。学习模块13被配置为使用源学习数据并采用神经网络算法进行学习后将学习结果数据存储到数据分类存储模块12。图像比较识别模块14被配置成利用学习结果数据对待识别数据进行识别处理。标记运动速度计算模块15被配置成利用学习结果数据对待识别的标记运动速度进行识别并得到标记运动速度。显示模块16可以是显示器，显示模块16用于显示链床的运行状态。报警模块17可以是声光报警器，报警模块17用于发出报警信号。

视觉控制装置1内设有视觉软件，采用神经网络算法进行目标检测，对辊道视觉传感器52和链床视觉传感器54传送的到的实时图像数据进行分析和比较，检测出成捆棒材的输送位置和速度，并根据实时运行状态控制各部件的运行使其协同工作。同时，通过监测实时运行状态及时发现异常情况，如有人员或其实异物进入生产区域，可及时停机并报警处理，确保生产过程的安全性。

系统工作时，后挡板36首先处于下降状态，成捆棒材能穿过后挡板36一端被输送到辊道输送装置31上。后挡板升降装置37带动后挡板36上升，辊道输送装置31的电机311反转带动转轴312和输送辊313反转使成捆棒材的一端与后挡板36撞击使成捆棒材的一端撞齐。后辊道输送装置31的电机311再反转带动转轴312和输送辊313反转使成捆棒材的另一端与前挡板35撞击使成捆棒材的另一端实现撞齐。后链床升降装置34升起第一链床输送装置331的一端，第一链床输送装置331运行将棒材输送到称重装置32的位置，第一链床输送装置331的一端下降复位，使棒材置于称重装置32上进行称重，而辊道输送装置31则可以接收另一捆棒材。链床升降装置34的一端再升起并运行，将棒材输送到第二链床输送装置332的输入端，第二链床输送装置332运行，当送料区域的棒材数量达到预定值后，第三链床输送装置333、第四链床输送装置334、第五链床输送装置335和第六链床输送装置336运行交棒材输送到吊装区域。

实施例2

本实施例为应用于实施例1的ai链床智能过程控制系统的ai链床智能过程控制方法，包括如下步骤：

s0、设置参数，确定辊道正转限位、后撞起始位移、最小后撞延时、上称限位坐标、链床头部限位坐标、链床尾部限位坐标、最小挤压位移、链床排料区域、链床吊装区域、链床排料区域、吊装区与排料区分割限位、链床启动延时时间等；

s1、以辊道视觉传感器21实时采集辊道输送装置31的实时视觉信号并传送给视觉控制装置1，视觉控制装置1检测到成捆棒材的前端检测到成捆棒材的前端超过辊道正转限位时，视觉控制装置1向送料控制装置4发送辊道正转指令，送料控制装置4控制辊道输送装置31正转；

s2、视觉控制装置1检测到成捆棒材的位移超过后撞起始位移时，发送控制命令给送料控制装置4。送料控制装置4控制后挡板升降装置37推动后挡板36升起。同时，送料控制装置4控制辊道输送装置31的电机311反转带动输送辊313反转，成捆棒材反向移动并使成捆棒材的后端撞击后挡板36后停止，可实现成捆棒材的后端撞齐。

s3、视觉控制装置1检测到成捆棒材速度为0且辊道输送装置31反转时间大于最小后撞延时时，发送控制命令给送料控制装置4。送料控制装置4控制辊道输送装置31正转同时降下后挡板36，使成捆棒材移动到其前端撞击前挡板35后停止；可实现成捆棒材的前端撞齐。

s4、完成成捆棒材的前端撞齐后，链床升降装置34推动第一链床输送装置331的前端升起，后第一链床输送装置331正转将成捆棒材输送出辊道输送装置31。

s5、视觉控制装置1检测到成捆棒材横移位置超过上称限位坐标时，第一链床输送装置331停止，链床升降装置34推动第一链床输送装置331的前端下降复位，成捆棒材则被置于称重装置32上，称重装置32可对成捆棒材进行称重；

s6、视觉控制装置1检测第二链床输送装置332的头部限位坐标和第一链床输送装置331的尾部限位坐标之间是否有成捆棒材，如果有，选择最靠近辊道输送装置31的成捆棒材标记，检测该标记的速度是否为零，如果是，第一链床输送装置331和第二链床输送装置332执行干涉区间链床运动使能逻辑以输送成捆棒材；

s7、当检测到棒材标记位移值超过最小挤压位移且成捆棒材坐标大于第一链床输送装置331尾部限位坐标，链床输送装置33停止动作；检测第一链床输送装置331持续正转是否大于5s，如果是，报警并停止链床动作；

s8、视觉控制装置1检测排料区域成捆棒材数量是否大于预置的最大排料捆数，如果是，报警并停止链床动作；

s9、视觉控制装置1检测链床吊装区域成捆棒材数量是否小于预置捆数，如果否，停止链床动作；如果是，检测排料区域成捆棒材数量是否大于等于预置的最小排料捆数，如果是，标记成捆棒材排料区头部和尾部，第二链床输送装置332、第三链床输送装置333、第四链床输送装置334、第五链床输送装置335和第六链床输送装置336执行干涉区间链床运动使能逻辑以输送成捆棒材；

s10、检测成捆棒材排料区头部和尾部速度是否小于链床停止速度，如果是，停止链床动作；检测成捆棒材排料区尾部坐标是否大于吊装区与排料区分割限位，如果是，停止链床动作。

干涉区间链床运动使能逻辑为：检测当前链床前后限位内是否存在成捆棒材，如果是，在预置链床启动延时后启动当前链床，如果否，停止当前链床。

本发明通过采用深度学习算法作为核心控制算法，用机器视觉、机器手代替人眼、人脑、人手来进行检测、测量、分析、判断和决策控制的智能测控技术，是人类模仿自身视觉感知能力实现自动化测量和控制的重要手段，能够同时满足智慧工厂环境感知和自主控制的多项需求。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于发明的保护范围。