自动标签检测机的开发设计.docx

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1、摘要在信息社会飞速发展的今天，表面贴装技术（SMT）的飞速发展导致了对芯片需求的增加和印刷标签教员的增加。外观检查不能满足生产需要，缺陷检出率低。为此,笔者研制了一种自动标签检测机，采用机械设备代咨人工，提高工作效率和检测率。该机械系统的设计和开发实现了标签的自动检测。操作员根据不同的标签类型定义个检测模里（每个标签可以定义一次）,然后将标签的一端安装在通Wt井上，另一端安装在卷釉上启动设备，设备开始运行。现在，CCD摄像机拍卜.当前标签的照片，并将其发送到“算机以南定路径。与模型相比，它继续在设备中运行，并且不妨碍操作员移除标签继续下一个。这套机械系统的研制，节省了人工成本，解决rr作难度大

2、的问遛，保证r检测质址，检测过程智能化。关键词：自动标签检测机，CCD,检测过程智能化第1章前言本文介绍了标签自动检测系统的实现，该系统采用知名供应商S7-3(X)p1.c可控逻辑编程器实现对系统的功能控制。该系统的主要特点如下：1.机械结构直观易懂，操作方法简单。私服电机用于控制卷轴的转动，不延时，转速、拍照时间、相机曝光时间可根据人们的意愿进行调节2 .人机界面系统提供“缺料报警”功能和“误报手动通过功能。3 .操作系统具有“工程模式”权限、建立模板权限、修改模板权限、测试速度调整、相机曝光时间、旁路权限和“操作模式”权限、标签检测、测试速度调整。本系统安全性高，防止员工误操作更改内部设置

3、。1.1 .课题的来源和目的1 .1.1表面贴装技术的发展趋势随着信息化社会的不断发展，SMT封装技术所起到的作用至关重要，它综合了，表面贴片技术，组装技术，焊接技术，和辅料四种方法，是当代表面组装技术重要组成部分，在现代化信息社会发展中占有重要地位，它涉及到的领域也越来越多，包罗万象，从工业生产，到农业的发屐，从科学研究到医疗设备，从航空航天到人们生活中的小物件，部探不开它的身影，小到电子表，计步器大到冰箱洗衣机，无时无刻不在为我们提供便利，与人们的生活息息相关。它的发展历史经历60年大约有四个重要阶段：第一阶段是把体积很小的贴片元潞件应用在PCBA电路上。第二阶段贴片元器件向着体积小，功能

4、大，高集成性发展，同时也带动了贴片机的发展，为贴片技术打下了基硼。第三阶段出现了丝M印刷机,回流焊机成本降低。第四阶段也就是现阶段，出现大容量:的，功能强大的，可靠性高的元器件，生产效率高，自动化程度也很高，机械也更加环保。我国是第一制造大国，制造技术位于世界前列，人们对各种电子产品的需求加速了产业化的发展和进步。对PCBA的制造行业带来了前所未行的发展就会.封装技术已经从手工焊接，手动插件，人员目检转向，回流焊，波峰焊自动化焊接，自动插件，以及视觉设备的检测等各种类自动化设备,增加了产出量。在贴片技术还未得到广泛的应用之前，传统的生产工艺以手工为主，由于受封装形式的影响，PCBA太多体积笨重

5、，质量过重，不能做的很小巧，通过封装行的改变，有些焊盘没有引信，或将引信做的很短，改变了元器件引荐易变形的问题，以QFP为例引脚数量从44-208不等（通用QFP元器件引脚数进不是确定的）引脚变形，引脚间距不易控制，不容易焊接。元器件体积的改变，适用于体积小巧的产品，适应社会需求，以智能手表为例，他的体积也变得很小，功能变得越来越大具行高集成性，组装密度大，低功耗，运行速度更快。这也就意味着需要新的封装技术和生产工艺，才能满足消费电子市场高端设符的工艺需求.就目前来说SMT的发展方向可以概括为，向着元器件小型化，组装高密度化，集成功能更强化，以及检测覆盖率更大化。此过程的实现对生产设备也会有更

6、高的要求，比如说：“元器件大小对爬锡高度的影响，元器件大小对视觉检测设备的影响”。这对于我们来说是一个挑战，需要我们攻克更多的问题。推进了高分辨率的激光定位的发展，光学视觉检测系统的应用。2 .1.2视觉检测技术的认识3 .灰度图像检测灰度是指显示屏从最亮到最暗的不同亮度等级，灰度越高，画面效果越细腻。判断屏幕的要求是在不计克灰度数的情况下判断电子书是否正常显示屏幕。它可以捕获部分图像进行分析和处理。在软件算法方面，可以通过行扫描和边界判别来确定屏幕的线性边界.通过计算线扫描的灰度值,确定图像的灰度值有规律地变化，从而快速判断图像是否为灰度图像。4 .方形屏幕检测MTF测试中常用黑白棋盘格屏来

7、计算黑白显示的对比效果。判断屏幕不需要计算MTE只需判断屏幕是否正常显示即可。可以截取图片的某一部分进行分析和处理。软件计算法，通过边缘确定法，确定图片是否呈现规则的正方形边界。并且通过计算像素的灰度值，确定图片为黑白，从而确定图片为黑白正方形图片。5 .纯白屏整检测染色试验中常采用纯白图像试验。测试方法是逐个比较像素的灰度值通常范围在1-255（1为纯白255纯黑，程渐变形）。如果有突然地改变灰阶值，我们就以此判定为行色斑。在本次试验当中，为琏免外部光源的强弱对试验结果的影响以及周边环境光源强弱光照强度引起的数据错误，应在同一场地且光照不变的情况下实验。所仃这些都必须在设备开发和软件算法中加

8、以考虑。如果被测对象是一个6T0mm的标签，现有的CCD不能一次测量出这个尺寸的所有图片，而测试需要对整个图片进行测试，因此在测试过程中必须多次移动产品或CCD,确保数据准确性。6 .1.ED颜色检测1.ED的颜色可以通过直接计算屏幕上指定位置的RGB值来确定。7 .字符检测字符检测是机器视觉检测中一种非常常见的检测方法。常用的方法是对所有阿拉伯数字和英文字母进行建模，然后通过模型匹配进行检测.规则清晰的字符识别率可达够以上。1.2 开发工具的选择.2.1P1.e编程器简介西门子S7-2(X)编程器，是一种可以通过人工编程的逻辑控制器。它体积小，结构紧凑，功能强大，成为小型设备自动化控制任务的

9、首选。他的编程器是基于Windows系统开发的，操作灵活，得到了广大客户的喜爱。西门子S7200编程器用户界面中包括定时器，计数器，位移器，以及与其他模块的数据通信等。达到监控输入改变输出状态的目的。S7-2OOCPU把输入电路，输出电路，做处理器，和反馈电路，全部集成在同一个PCBA上，用于监控输入设备和输出设备，实现自动化控制技术。西门子S7-200的CPU类型很多，以适用于各种设备，实现自动化控制。所以在选型的时候，一定要对它所处场景进行分析，比如计算电源消耗的定额，从而确定CPU为配置提供多少功率，其他扩展模块的功率为多少，如果超出定额就不能再连接扩展模块。S7-2OO的扩展模块，为更

10、好地发挥P1.C的控制效果，S7-200P1.C可以通过扩展模块接口对已有的P1.C进行扩展包括数字模块，模拟量模块，智能模块等。S7-200所链接的扩展模块数量与CPU类型有关，需要根据实际情况选择合适的CPU.S7-2编程软件是S7200的程序编译器，为P1.C程序编辑，监控控制系统的状态，提供一个操作平台，所需要的计算机配置vindows2000windowsXPwindows7内存在400MB以上均可。S7-2(X)与PC机的通讯采用PP1.多主站电缆的直接与计算机的RS232相连，和MPI电缆的通讯处理器，两种方式进行数据传输.然而在实际应用中多采用PP1.通信，因为他通信信号稔定，

11、不易受到干扰。PPI多主站电缆可以用于共他设备与P1.C进行通信。12.2伺服电机筒介伺服电机又叫做执行电动机，在机械系统中应用广泛，它是通过主传动轴控制机械机构运转的电动机。伺服电机可以将输入电压信号快速转化为可以驱动主轴转动的加位移或角速度，来控制对象旋转角度和位移步距。由于机电时间常数小、线性度面等特点的存在，使伺服电机可以精确的控制马达的转速，步距的大小，在伺服电机启动或停止的瞬间，可以防止由惯性带来的延时转动和停止，增加了对操作对象的可控性.伺服电机根据所使用的外部电源不同，可以分为直流伺服电机和交流伺服电机。下面将分开介绍两个电动机的特点：对于直流伺服电机而言，它可以详细地划分为有

12、刷直流伺服电机和无刷直流伺服电机：其中有刷点机，工艺结构简单，体枳较大，制造成本低廉，容易出现故障，对于工作场合环境要求较为严格，不能在强磁，灰尘过大的条件下工作。他启动扭矩大，调速范围广，容易操作。由于它结构简单，维护起来也比较方便。它的使用条件一般适用于对成本要求较为严格的普通工业和民用场合。相比于行刷直流伺服电机，无刷电机具有体积小，功率大，质量轻，动量小，转速均匀，力矩恒定。但是它的控制系统较匆杂，能实现自动化控制，伺服电机接收到P1.C控制器，变频器或其他控制潺发来的信号时，根据佶号的强弱它将旋转相应角度。伺服电机换相方式灵活，可以通过改变正弦电压或电流的信号方向实现，它的电动效率高

13、，电磁粕射小，维护成本低，对应用场景无要求。交流伺服电机它属于无刷电机范围，在功能上分为同步交流伺服电机和异步交流伺服电机。他们同样都是常用的交流电机只是应用场景和机器的特点不同,在外部电源额定频率下，同步交流伺服电机的转速为常数，运行效率高，在最低转速和额定转速之间保持同样的输出相同扭矩与负载的大小无关。因此同步交流电机在数控设备中广泛应用的原因所在。异步交流伺服电机又称感应电动机，它的扭矩输出是因为转子绕组电流是感应产生的，因此而得名。在电动机的大家庭中，异步交流伺服电机应用广泛,市场需求量也很大，它的基本特点是：定子电流来源于，外部供电系统供电，转子绕组无电源连接，他的负载拖动特性十分稳

14、定。几乎满足市面上大多数设备的动力需求，但他的转速与旋转磁场的转速存在转速差,调速系统不容易控制，惯性带来的延时转动和停止效果过于明显不适用于精确控制的场合。1.2.3CCD（视觉检测系统）简介视觉检测技术就是应用自动化视觉检测设备替代人眼对人工检测已不能实现等精密工业产品的进行测试和判别，它能有效地提高检测速率，降低人眼主观意识上的误判等行为的出现。首先视觉检测技术是通过图形提取装置(CCD)时目标进行拍照进行图像的提取，并将提取到的图片信息，根据相机反馈回来的灰度值从O到255(其中O是纯黑，255是纯白)传输到本地机器图像信号对比系统进行比对，经过运克抽取目标的特征，根据判断的结果控制机

15、械设备的工作状态，它是用于检测产品缺陷，提高检验速度，解放人力的我要手段。视觉检测技术是机械及其自动化的完美结合。它包含了机械，电子，计算机等多方面的学科涉及到人工智能，机械设计，自动化控制，计算机应用等多个领域，其功能以及应用范国随着自动化技术的发展已经融入了很多的领域，本章针对视觉检测技术的应用过程做给简单的描述。1 .来料感应器检测到测试目标，已经移动至CCD焦距中心，向图形提取装置发送脉冲信号，可单行发送，可并行发送。2 .图形提取部分感应器，按设定的程序向照相机，和照明系统发送脉冲信号摄像机开始工作。3 .图像提取部分将接受的模拟信号专化为数据信号上传到计兑机内存进行对比。4 .处理

16、后的结果控制控制自动化设备的下一部动作。5 .下一步的动作信息显示在机瑞监控屏幕上，提醒操作人员，是否执行本次操作。第2章机械系统设计2.1. 传动机构的设计CCD光源弹性乐紫轴私眦k酬I缺F婚应爆图2-1机械传动设计图1 .收卷轴放卷抽键杆式收卷轴和放卷轴它的作用是用于整盘:标签的回转而设汁。下面单独叙述：收卷轴与私服主动轴相连，表面设有键槽，配有U形销钉主要作用是：耨标卷纸缠绕在收卷轴上数网（31圈为宜），将销钉插入销孔内，U形俏钉的另一端压在标卷纸上用于固定标签，确保在收卷轴转的时候,标签账随收卷轴一起转动.放卷抽工作原理与收卷轴相类似，但是内部没有驱动装置，内部装有阻尼:装置，受力小于收卷抽的动力防止，收卷轴转动时由于惯性标签松弛无法达到检溯的效果,同时上面设有压杆,效果与之类似（未作标注）。它是根据空气压缩的原理，改变抽的外