基于圖像處理的型坯直徑非接觸測量方法研究

　　1 引言

　　擠出吹塑成型是一種生產(chǎn)塑料容器的加工過程，型坯的成型是擠出吹塑中一個相當(dāng)重要的階段。型坯成型對吹塑制品的性能與成本均有很大影響，若能在這個階段在線檢測出型坯吹脹前的尺寸，則可用最少的原料消耗獲得所要求的制品性能。目前，國內(nèi)外較先進(jìn)的型坯壁厚的控制也只是根據(jù)型坯在長度方向上的位置查表得出厚度設(shè)定值，然后用PLC等設(shè)備進(jìn)行(開環(huán))程序控制，并不能形成閉環(huán)控制，而且要經(jīng)過不斷地嘗試才能獲得滿意的設(shè)定值。為了實(shí)現(xiàn)型坯壁厚的閉環(huán)控制，就必須對型坯的直徑分布和壁厚分布進(jìn)行在線測量，這是目前尚未很好解決的問題。本文針對型坯直徑分布的在線檢測問題，通過攝像機(jī)直接拍攝型坯輪廓圖像，運(yùn)用數(shù)字圖像處理技術(shù)對采集到的圖像進(jìn)行處理和分析，實(shí)時(shí)提取目標(biāo)的幾何特征，即型坯的直徑分布，實(shí)現(xiàn)型坯直徑的實(shí)時(shí)在線檢測。這將為實(shí)現(xiàn)擠出吹塑成型加工過程質(zhì)量的實(shí)時(shí)閉環(huán)控制提供條件。

　　2 測量機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與安裝

　　擠出吹塑成型中擠出機(jī)使原料熔融，并從機(jī)頭擠出型坯，圖1是現(xiàn)場拍攝的機(jī)頭及擠出型坯圖像。由于型坯溫度高達(dá)200℃左右，且型坯是熔融狀態(tài)，采用接觸式測量是幾乎不可能的。然而，擠出型坯是半透明管狀的并且外輪廓清晰可辨。因此，本文提出基于圖像處理技術(shù)的非接觸測量方法。

　　選擇合適的照明方案是數(shù)字圖像處理的關(guān)鍵步驟。如果光源配置恰到好處，攝像機(jī)就能夠拍攝到對比度高、背景與目標(biāo)物體容易區(qū)分的圖像，這對下一步的圖像處理將起到事半功倍的作用。從圖1可以看出，型坯背后是擠出機(jī)并且擠出型坯是半透明管狀，這決定了不適合采用背部光源照明，因?yàn)樾团鞯耐腹庑允公@得的圖像對比度不高，不利于圖像的處理。需要說明的是，為了更容易區(qū)分目標(biāo)物體與背景，實(shí)驗(yàn)中使用黑色材料做為背景。