技术领域
[0001] 本
发明涉及一种用于自动浇注机上的视频浇注系统。
背景技术
[0002] 在智能视觉相机出现之前，原有的视频浇注系统的监控装置是由工业相机，视频采集卡，计算机组成的，工业相机只能将光
信号转换成模拟
电信号，然后由视频采集卡将这些
模拟信号转换成
数字信号。
[0003] 大多数视频采集卡都具备
硬件压缩的功能，在采集
视频信号时首先在卡上对视频信号进行压缩，然后通过PCI
接口把压缩的视频数据传送到计算机，同时有一个独立的视频显示器与视频卡通过同轴
电缆相连，浇注图像由视频显示器显示。由于计算机采用通用视频A/D转换器实现数据的采集，
数据采集占用了CPU的时间，对处理器的速度要求很高。而且原有的控制系统采用的是计算机结合输入输出单元的设计，所有的计算工作都是有计算机来完成的，这样就又加重了计算机的工作负荷，引起系统不稳定，图像显示断断续续，容易导致系统死机，故障经常发生。如果在浇注过程中出现这样的情况，便会使浇注工作停止，影响生产。
发明内容
[0004] 本发明的目的是为了克服
现有技术的不足，提供一种用于自动浇注机上的视频浇注系统，其系统的复杂度降低，可靠性提高。
[0005] 实现上述目的的一种技术方案是：一种用于自动浇注机上的视频浇注系统，包括以太网交换器、PLC
控制器、伺服驱动系统和浇注执行系统，
[0006] 以及用于采集
砂模浇口
位置的图像，并将所述砂模浇口位置的图像转换成为浇口数字信号，并将所述浇口数字信号传递给通过所述以太网交换器传递给所述PLC控制器的浇口智能视觉相机；
[0007] 用于采集所述砂模
槽口位置的图像，使所述PLC控制器通过所述以太网交换器追踪所述砂模位置的槽口智能视觉相机；
[0008] 所述PLC控制器将所述浇口数字信号转换为所述砂模
浇口杯内
铁水的液位的当前值，并将所述砂模浇口杯内铁水的液位的当前值与所述砂模浇口杯内铁水的液位的设定值进行比较，并生成指令，通过所述伺服驱动系统，控制所述浇注执行系统的高度位置。
[0009] 进一步的，所述伺服驱动系统包括与所述PLC控制器连接的运动控制板，以及与所述运动控制板连接的伺服
驱动器；
[0010] 所述浇注执行系统包括连接所述伺服驱动器，并由所述伺服驱动器供电的伺服
电机，以及与所述
伺服电机机械连接的塞杆执行机构。
[0011] 再进一步的，所述塞杆执行机构包括悬臂、控制臂、塞杆和塞杆夹具组件，所述塞杆将其受到的
扭矩通过所述伺服电机、所述伺服驱动器和所述运动控制板回传给所述PLC控制器，所述PLC控制器根据所述塞杆所受到的扭矩，发出回馈指令，通过所述运动控制板、所述伺服驱动器和所述伺服电机，控制所述塞杆执行机构高度位置。
[0012] 更进一步的，所述悬臂可旋转，所述控制臂连接可带动所述控制臂旋转的电动
气缸。
[0013] 再进一步的，所述伺服电机通过
丝杆连接所述浇注执行系统。
[0014] 再进一步的，所述伺服电机上设有伺服
编码器。
[0015] 进一步的，所述以太网交换器连接计算机，所述计算机上设有
人机界面。
[0016] 进一步的，所述以太网交换器连接
定位输入输出模
块。
[0017] 进一步的，所述浇口智能视觉相机和所述槽口智能视觉相机均通过以太网电缆连接所述以太网交换器，所述以太网电缆连接所述以太网交换器的一端采用太网RJ45接头。
[0018] 进一步的，所述浇口智能视觉相机和所述槽口智能视觉相机均采用POE电源系统。
[0019] 采用了本发明的一种用于自动浇注机上的视频浇注系统的技术方案，包括以太网交换器、PLC控制器、伺服驱动系统和浇注执行系统，以及用于采集砂模浇口位置的图像，并将所述砂模浇口位置的图像转换成为浇口数字信号，并将所述浇口数字信号传递给通过所述以太网交换器传递给所述PLC控制器的浇口智能视觉相机；用于采集所述砂模槽口位置的图像，使所述PLC控制器通过所述以太网交换器追踪所述砂模位置的槽口智能视觉相机；所述PLC控制器将所述浇口数字信号转换为所述砂模浇口杯内铁水的液位的当前值，并将所述砂模浇口杯内铁水的液位的当前值与所述砂模浇口杯内铁水的液位的设定值进行比较，并生成指令，通过所述伺服驱动系统，控制所述浇注执行系统的高度位置。其技术效果是：
图像采集和处理的功能由浇口智能视觉相机来承担，而完成模拟量
数字量的输入输出工作由PLC控制器来承担，因此系统的复杂度降低，可靠性提高。
附图说明
[0020] 图1为本发明的一种用于自动浇注机上的视频浇注系统的示意图。
具体实施方式
[0021] 请参阅图1，本发明的
发明人为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体地
实施例，并结合附图进行详细地说明：
[0022] 请参阅图1，本发明的一种用于自动浇注机上的视频浇注系统，包括与砂模浇口杯位置对应的浇注智能视觉相机11、与砂模的槽口位置对应的槽口智能视觉相机12，浇注智能视觉相机11和槽口智能视觉相机12同时连接以太网交换器2，以太网交换器2同时连接PLC控制器3、定位输入输出模块31和计算机4，计算机4上设有人机界面。浇注智能视觉相机11和槽口智能视觉相机12构成视觉系统。
[0023] PLC控制器3连接伺服驱动系统5，伺服驱动系统5包括依次
串联的运动控制板51和伺服驱动器52。运动控制板51连接PLC控制器3。
[0024] 伺服驱动器52连接浇注执行系统6，浇注执行系统6包括依次串联的伺服电机61和塞杆执行机构63。伺服电机61连接伺服驱动器52，并由伺服驱动器52提供电源。塞杆执行机构63完成对砂模的浇注。伺服电机61上设有伺服编码器，塞杆执行机构63安装在包括悬臂、塞杆、控制臂和夹具组件。所述控制臂连接可带动所述控制臂旋转的电动气缸62，伺服电机61通过丝杆连接塞杆执行机构63的悬臂。浇注执行系统6位于浇注机的Y轴车上。
[0025] 浇注智能视觉相机11和槽口智能视觉相机12是本发明的一种用于自动浇注机上的视频浇注系统的核心部件，浇注智能视觉相机11时刻监控砂模的浇口位置的铁水，槽口智能视觉相机12时刻监控砂模的槽口位置，用于自动追踪砂模。浇注智能视觉相机11能够实时采集砂模内炽热的铁水发出的光线画面信号和
型砂发出的光线画面信号，并将两种信号作高
分辨率的数字化处理，处理为浇口数字信号。然后通过以太网交换器2将浇口数字信号传递给PLC控制器3，PLC控制器3通过计算得到的砂模浇口杯内铁水的液位的当前值，并将砂模浇口杯内铁水的液位的当前值与从计算机4的人机界面预先输入的砂模浇口杯内铁水的液位的设定值进行比较，并根据两者之间的偏差，以及伺服驱动系统5和浇注执行系统6的当前状态发出指令，通过伺服驱动系统5对浇注执行系统6进行相应的行程调整，以使砂模浇口杯内铁水的液位的当前值趋近于砂模浇口杯内铁水的液位的设定值，从而达到闭环控制，精确控制塞杆执行机构63的高度位置，从而能达到准确快速地自动浇注铁水。
[0026] 本发明的一种用于自动浇注机上的视频浇注系统采用浇注智能视觉相机11对砂模内的铁水进行监控的目的在于：智能视觉相机11均为兼具图像采集、
图像处理、信息传递功能和I/O控制的小型
机器视觉系统，是一种嵌入式的机器视觉系统。智能视觉相机11将图像
传感器、数字处理器、通讯模块和I/O控制单元集成为整体，使智能视觉相机11能够完全替代传统计算机，独立地完成预先设定的图像处理和分析任务。浇注智能视觉相机11采用了一体化的设计，降低了系统的复杂度，提高了系统的可靠性。浇注智能视觉相机11的最大特点是集成度高，功能模块化。作为独立的智能图像采集和处理单元，内部
存储器可以存储下载的图像处理
算法。浇注智能视觉相机11还具有抗干扰能
力强、开发效率高、组成简单、规格等级化等优点。
[0027] 基于
稳定性，尺寸大小，
采样速度等考虑，浇注智能视觉相机11和槽口智能视觉相机12均选用了康耐视公司的Ins ight Micro系列的智能视觉相机。该款智能视觉相
机体积小、智能化程度高、架构简单、采样速度快。该款智能视觉相机的背面设有用于连接以太网交换器2的以太网接口和I/O接口。该以太网接口为M12以太网接口。所述M12以太网接口通过以太网电缆连接以太网交换器2，所述以太网电缆通过以太网RJ45接头连接以太网交换器2。该款智能视觉相机采用了POE电源系统，克服了工业相机除了需要同轴电缆来传输图像数据之外，还需要AC110V供电的
缺陷，而只需要一根以太网电缆连接实现浇注智能视觉相机11和槽口智能视觉相机12与以太网交换器2之间的电连接和信号连接。同时所述POE电源系统只会为需要供电的设备供电，只有连接了需要供电的设备，以太网电缆才会有
电压存在，因此避免了漏电的
风险。因为工作环境等原因，浇注智能视觉相机11和槽口智能视觉相机12在工作时会连续发热，因此浇注智能视觉相机11和槽口智能视觉相机12需要分别装在一个密闭的并装有
涡流管冷却器的
箱体内。
[0028] 智能视觉相机11和槽口智能视觉相机12所采用的智能视觉相机的最大特点是集成度高，功能模块化。作为独立的智能图像采集和处理单元，内部存储器可以存储下载的图像处理算法。智能视觉相机还具有抗干扰能力强、开发效率高、组成简单、规格等级化等优点。
[0029] 本发明的一种用于自动浇注机上的视频浇注系统，将计算机4的部分功能分离出来，由浇注智能视觉相机11和槽口智能视觉相机12来完成图像的采集，并将图像转成数字信号，由PLC控制器3来完成模拟量数字量的输入输出工作。而在原有视频浇注系统是采用计算机4的CPU来完成上述所有的处理工作，并与视频采集卡，显示器配合完成浇注图像的显示工作，因而负担过重。本发明的一种用于自动浇注机上的视频浇注系统中，计算机4只是用来通过机界面41来完成人机对话，以及完成浇口图像的显示工作。定位输入输出模块31是用来向PLC控制器3输入砂模浇口杯内铁水的液位的设定值的。
[0030] 考虑到本发明的一种用于自动浇注机上的视频浇注系统需要I/O控制，运动控制和网络通信，PLC控制器3选用了针对以太网设计的AB公司的Compactlogix系列的PLC控制器。以太网使得本发明的一种用于自动浇注机上的视频浇注系统的复杂程度和传输数据的稳定性方面都得到了很大提高。
[0031] 以太网交换器2、PLC控制器3、计算机4和伺服驱动系统5均位于一个
开关柜内。
[0032] 浇注执行系统6中的塞杆执行机构63靠近浇包，故塞杆执行机构63能承受浇注包中金属高温。塞杆执行机构63中的悬臂可转动，方便更换塞杆执行机构63中的塞杆，以及从塞杆执行机构63中的塞杆夹具组件上取下浇注包，也使对于塞杆执行机构63中的塞杆的维修更容易。塞杆执行机构63的中的控制臂连接电动气缸62，电动气缸62带动所述控制臂旋转，从而使所述塞杆63进行旋转，所述塞
杆底部便会与浇口杯做碾磨动作，以使所述塞杆和所述浇口杯的贴合度达到最佳，防止铁水
泄漏。塞杆执行机构63是由PLC控制器3控制伺服驱动系统5，来驱动伺服电机61而实现动作的。这样浇注执行系统6就能快速响应来自PLC控制器3给出的浇注信号。同时浇注执行系统6上伺服电机61获取所述塞杆的扭矩，并将扭矩通过伺服驱动器52、运动控制板51，反馈给PLC控制器3，并由PLC控制器3对所述塞杆的扭矩进行
跟踪而自动调整所述塞杆位置。伺服电机61通过所述丝杆的转动，控制塞杆执行机构63的高度位置，所述丝杆每旋转一圈，塞杆执行机构63前进或后退3mm,所述伺服编码器设置为8192个脉冲，对塞杆执行机构63高度位置的控制
精度达到了0.3毫米。
[0033] 本发明的一种用于自动浇注机上的视频浇注系统，采用了智能视觉相机来监控浇口杯的液位。智能视觉相机具图像采集、图像处理、信息传递功能和I/O控制的小型机器视觉系统，是一种嵌入式的机器视觉系统，其将图像传感器、数字处理器、通讯模块和I/O控制单元集成到一个单一的相机内，使完全替代了传统视频浇注系统中由计算机承担的部分功能，独立地完成预先设定的图像处理和分析任务，由此本发明的一种用于自动浇注机上的视频浇注系统的复杂度降低，可靠性提高。
[0034] 本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的
权利要求书范围内。
