模具特许连锁网格化制造系统的物流规划与供货策略分析
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摘要
特征标志光电检测技术作为光电技术的一个重要部分,广泛应用于印刷包装的彩色印刷套色质量检测与控制、包装膜、密封膜和封条膜的分条纠偏控制、包装封切控制、物品、距离等检测中。对于提高产品质量、保护商品、美化商品、高效低耗等,具有重要的意义。随着科学技术的进步和使用要求的提高,越来越多的特征标志采用高新技术加工制作而成,传统光电检测技术已难以满足检测要求。因此,特征标志光电检测技术的理论研究及应用研究具有一定学科前沿性,同时,也具有重要和广泛的实际应用前景。
本论文在探讨CCD的基本结构、工作原理、信号处理及其在光电传感器中的应用的基础上,对光电检测技术,特别是基于线阵CCD的特征标志光电检测技术进行了较为广泛和深入的理论研究,提出了自动增益、差动对比度提升、浮动阈值、敏感点可调等处理方法,并设计了前置放大滤波电路、数控自动增益放大电路和浮动阈值电路,存设计过程中灵活应用了各种EDA仿真软件进行了方法验证工作。在分析比较现有印刷等特征标志检测方法优缺点,提出了线阵CCD检测差值算法。重点探讨了特征边/线标志检测CCD光电传感器样机的研制,分别提出了用C8051F023高速单片机和FPGA器件两种方案,在比较两种方案优缺点的基础上,选用C8051F023单片机作为核心器件,研制出了具有可与微机通讯、敏感点可调等功能丰富的传感器样机,并通过大量的实验验证了该传感器样机的功能,并根据大量的实验数据绘出其工作波形及其它参数。结果表明,该特征边/线标志检测CCD光电传感器样机达到了国内先进水平,可用于有效地对薄形物料的边或印刷的线条、图案及其相对位置进行高精度识别,应用于轻工、纺织、印染、印刷及食品包装机械等行业中需要对薄形物料进行自动偏移量控制的场合,确保产品质量和提高生产效率,因而具有广泛的市场前景。
Characteristic symbol testing technology as an important embranchment of photoelectric technology, has been applied widely in print packaging, encapsulation incising and controlling, object and distance's testing, etc. It has great significance for increasing product's quality, protecting merchandise, prettifying merchandise and higher efficiency by lower power. Along with technology's advancement and application requirement's increasing, traditional photoelectric testing method couldn't meet the need. Therefore, research on characteristic symbol photoelectric testing technology and its application possess certain subject's margin and comprehensive market outlook.This thesis focuses on the characteristic symbol testing technology's research, especially the linear CCD and photoelectric sensing technology's research. On the base of wide and in-depth theoretic study, simulation and experiment of them, the intelligence detect method of linear CCD is discussed and theoretic research about the application of intelligence detect has done. At the same time, an Automatic Gain Control and floating threshold setting intelligent detecting and processing method based on linear CCD is proposed, and the disposal and transform of CCD video signal carried out by hardware and software. The desgigned circuit includes amplifier-filter circuit, AGC circuit and floating threshold setting circuit mainly. Besides, a new photoelectric sensor used for characteristic symbol testing based on high speed microcomputer C8051F023 has been implemented. Lastly, a good deal of experiment have been done and their data indicates that this sensor has lots of good feature, such as simple circuit, small cubage, good anti-jamming and have two analog output and one digital output. It has possess wider measure range and higher accuracy, can meet the position testing demand for diversiform characteristic symbol, especially for typographical mark. It can meet the increasing request in the industrial displacement control situation. Results verify the effectiveness and utility of the intelligence detect method.
本论文在探讨CCD的基本结构、工作原理、信号处理及其在光电传感器中的应用的基础上,对光电检测技术,特别是基于线阵CCD的特征标志光电检测技术进行了较为广泛和深入的理论研究,提出了自动增益、差动对比度提升、浮动阈值、敏感点可调等处理方法,并设计了前置放大滤波电路、数控自动增益放大电路和浮动阈值电路,存设计过程中灵活应用了各种EDA仿真软件进行了方法验证工作。在分析比较现有印刷等特征标志检测方法优缺点,提出了线阵CCD检测差值算法。重点探讨了特征边/线标志检测CCD光电传感器样机的研制,分别提出了用C8051F023高速单片机和FPGA器件两种方案,在比较两种方案优缺点的基础上,选用C8051F023单片机作为核心器件,研制出了具有可与微机通讯、敏感点可调等功能丰富的传感器样机,并通过大量的实验验证了该传感器样机的功能,并根据大量的实验数据绘出其工作波形及其它参数。结果表明,该特征边/线标志检测CCD光电传感器样机达到了国内先进水平,可用于有效地对薄形物料的边或印刷的线条、图案及其相对位置进行高精度识别,应用于轻工、纺织、印染、印刷及食品包装机械等行业中需要对薄形物料进行自动偏移量控制的场合,确保产品质量和提高生产效率,因而具有广泛的市场前景。
Characteristic symbol testing technology as an important embranchment of photoelectric technology, has been applied widely in print packaging, encapsulation incising and controlling, object and distance's testing, etc. It has great significance for increasing product's quality, protecting merchandise, prettifying merchandise and higher efficiency by lower power. Along with technology's advancement and application requirement's increasing, traditional photoelectric testing method couldn't meet the need. Therefore, research on characteristic symbol photoelectric testing technology and its application possess certain subject's margin and comprehensive market outlook.This thesis focuses on the characteristic symbol testing technology's research, especially the linear CCD and photoelectric sensing technology's research. On the base of wide and in-depth theoretic study, simulation and experiment of them, the intelligence detect method of linear CCD is discussed and theoretic research about the application of intelligence detect has done. At the same time, an Automatic Gain Control and floating threshold setting intelligent detecting and processing method based on linear CCD is proposed, and the disposal and transform of CCD video signal carried out by hardware and software. The desgigned circuit includes amplifier-filter circuit, AGC circuit and floating threshold setting circuit mainly. Besides, a new photoelectric sensor used for characteristic symbol testing based on high speed microcomputer C8051F023 has been implemented. Lastly, a good deal of experiment have been done and their data indicates that this sensor has lots of good feature, such as simple circuit, small cubage, good anti-jamming and have two analog output and one digital output. It has possess wider measure range and higher accuracy, can meet the position testing demand for diversiform characteristic symbol, especially for typographical mark. It can meet the increasing request in the industrial displacement control situation. Results verify the effectiveness and utility of the intelligence detect method.
引文
[1] BANNER photoelectric senor data (2003)
[2] 俞巧云。直线拟和方法在一维图像边缘检测中的应用。光电工程,2001(6)
[3] 李志能等。光电信息处理系统。浙江大学出版社,1999
[4] 雷玉堂等。光电检测技术。中国计量出版社,1997
[5] 徐杜,蒋永平。光电分条多调整因子模糊纠偏控制方法与系统。仪器仪表学报,2000(5).
[6] 徐杜等。新型多功能全自动光电分条机控制系统。仪器仪表学报,1999(2)
[7] 张加林。光电检测装置在包装机械上的应用。包装与食品机械,1996(1)
[8] 周梅芳。光电检测技术在包装机械中的应用.粮油加工与食品机械,2001(4)
[9] 王庆有。CCD应用技术。天津大学出版社,2002
[10] 蔡文贵等。CCD技术及应用。电子工业出版社,1992
[11] 徐杜,蒋永平。彩印包装膜差值驱动分条纠偏控制方法与实现。工业仪表与自动化装置,1999(3)
[12] 孙智娟。线阵CCD智能检测方法及其传感器研究。汕头大学硕士学位论文,2002
[13] 徐侃烈等。二维图纸线条跟踪系统研制。上海大学学报(自然科学版),1999(8)
[14] 郭华等。CCD输出信号的电处理方法。传感器技术,1999(1)
[15] 黄石红等。自适应电乎跟踪技术在光电传感器中的应用。传感器技术。2001(10)
[16] 陈永刚。AD603及其在AGC电路中的应用。电子世界,2002(4)
[17] 刘强等。宽带低噪声AGC放大器的设计与实现。通信技术,2003(1)
[18] 李耀斌。一种利用CCD143A的黑参考像元实现AGC的方法.光学精密工程,1998(5)
[19] 程德强。自动增益控制(AGC)电路在煤矿生产电视监控系统中的应用。煤矿安全,2002(1)
[20] 谢洪森等。一种步进式数控AGC电路的设计。电子工程师,2001(7)
[21] 焦长祖等。浮动阈值法在CCD信号处理电路中的应用。吉林工业大学学报,1991(1)
[22] 万英等。CCD二值化测量的阈值自动调节方法。光学技术,2003(5)
[23] P Murphy Maxim公司。峰值检测器。今日电子,2001(7)
[24] 王宏江。一种带读数锁存的峰值检测电路。仪表技术.No,6,1995
[25] James R.Armstrong.VHDL设计表示和综合。机械工业出版社,2002.5
[26] 郑步生。Multisim 2001电路设计与仿真入门与应用。电子工业出版社,2002.1
[27] 阎晓宇。线阵CCD在几何量测量中的图像边缘提取方法研究。第十届全国光电技术与系统学术会议论文集,2003
[28] 燕必希。二维几何尺寸非接触测量的边缘检测。北京机械工业学院学报,2002(4)
[29] 叶子解等。色标检测光电传感器的研究。仪表技术与传感器,1996(12)
[30] 孙建松。基于DSP的CCD信号高速数据采集与处理系统。长春理工大学学报,2003(1)
[31] 黄宏口。基于微处理器PIC16C7X的线阵CCD—TCD1208的运用。传感器世界,2002(5)
[32] 王建明。基于线阵CCD的板宽非接触式在线测量。传感器技术,2002(12)
[33] 宋华。一种基于CCD的物位测量方法。仪器仪表学报,2002(2)
[34] 潘琢金等。C8051Fxxx高速SOC单片机原理及应用。北京航空航天大学出版社,2002
[35] Altera Corporation. MAX 3000A programmable Logic Devices Family. June 2003,ver.3.4
[36] 徐杜,蒋永平。一种基于CCD的轴类零件尺寸检测方法。第十届全国光电技术与系统学术会议论文集,2003
[37] 雷玉堂等。固体光电成像器件CMOS与CCD的比较。第十届全国光电技术与系统学术会议论文集,2003
[38] 阴红卫等。电子元件引线框架几何尺寸的实时光电非接触在线检测系统。应用光学,2002(4)
[39] 李小娟。基于CPLD的接收机DAGC电路实现。现代电子技术,2003(20)
[40] 赵英俊等。程控峰值检测器的原理与应用。计算机应用,1995(10)
[41] 贺毅等。带反馈检测系统的高输入阻抗峰值检测电路。电测与仪表,2001(3)
[42] 刘洪英等。带中断输出的实用峰值检波电路设计。电子器件,2003(1)
[43] 赵惠平。动态阈值触发器。电子技术,1993(8)
[44] 王玉清。峰值功率指示及自动控制电路。无线电通信技术,1993(4)
[45] 王锋等。基于动态阈值和分层检测的图像缺陷识别算法的研究与应用。北方交通大学学报,2002(1)
[46] 李建华等。基于方向图的动态阈值指纹图像二值化方法。大连理工大学学报.2002.9
[47] 刘之义。阈值电压白浮动的555多谐振动电路探讨。电子产品世界。2003.2
[48] 蒋怀伟。一种基于单片机的新型线阵CCD电路。电子世界.2003(5)
[49] 王和顺等。一种提高CCD测量精度的新方法。四川大学学报(工程科学版),2001(5)
[50] 朱小平。CCD传感器用于刻线自动瞄准的研究
[51] 戴曙光等。CCD动态非接触式丝带宽度在线测量。测控技术,2000(8)
[52] 王玉林等。CCD技术在啤酒产生在线检测中的应用。西安工业学报学院,2002(4)
[53] 孙玉杰等。CCD输出信号偏差的分析与校正。应用光学,2003(2)
[54] 谭立国。CCD纸张检测系统的设计。电子机械工程,2002.Vol.18.No.6
[55] 赵俊奇等。人眼光焦客观式测量的图像采集处理研究。光学技术,2002(4)
[56] 达争尚。线阵CCD尺寸测量信号的提取。西安工业学院学报,2000(1)
[57] 蔡素雄等。一种低成本的基于CCD传感器的自动定位系统
[58] 宋华。一种基于CCD的物位测量方法。仪器仪表学报,2002(2)
[59] 李兰君。一种快速CCD目标定位方法。传感器技术,2000(4)
[60] 孙宁。一种使用面阵CCD的非接触位置测量系统。长春理工大学学报,2002(4)
[61] 王建波。用高分辨率CCD进行白动纠偏的原理与方案研究。有色金属加工,2002(5)
[62] 罗志勇。用线阵CCD测量钢板宽度和检测空洞缺陷的信号处理。半导体光电,1991(1)
[63] 张忠民等。用正交线阵CCD实现高精度小圆空自动测量。光学技术,2002(3)
[64] 单成祥。传感器的理论与设计基础及其应用。国防工业出版社,1999
[65] Acquire And Control Linear CCD Sensors Using EPP Protocol. Radovan Stojanovic. March 20, 2000
[66] Tim Suthau et al. Photogrammetric Measurement Of Linear Objects With CCD Cameras-
[2] 俞巧云。直线拟和方法在一维图像边缘检测中的应用。光电工程,2001(6)
[3] 李志能等。光电信息处理系统。浙江大学出版社,1999
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[7] 张加林。光电检测装置在包装机械上的应用。包装与食品机械,1996(1)
[8] 周梅芳。光电检测技术在包装机械中的应用.粮油加工与食品机械,2001(4)
[9] 王庆有。CCD应用技术。天津大学出版社,2002
[10] 蔡文贵等。CCD技术及应用。电子工业出版社,1992
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[12] 孙智娟。线阵CCD智能检测方法及其传感器研究。汕头大学硕士学位论文,2002
[13] 徐侃烈等。二维图纸线条跟踪系统研制。上海大学学报(自然科学版),1999(8)
[14] 郭华等。CCD输出信号的电处理方法。传感器技术,1999(1)
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[17] 刘强等。宽带低噪声AGC放大器的设计与实现。通信技术,2003(1)
[18] 李耀斌。一种利用CCD143A的黑参考像元实现AGC的方法.光学精密工程,1998(5)
[19] 程德强。自动增益控制(AGC)电路在煤矿生产电视监控系统中的应用。煤矿安全,2002(1)
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[36] 徐杜,蒋永平。一种基于CCD的轴类零件尺寸检测方法。第十届全国光电技术与系统学术会议论文集,2003
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[50] 朱小平。CCD传感器用于刻线自动瞄准的研究
[51] 戴曙光等。CCD动态非接触式丝带宽度在线测量。测控技术,2000(8)
[52] 王玉林等。CCD技术在啤酒产生在线检测中的应用。西安工业学报学院,2002(4)
[53] 孙玉杰等。CCD输出信号偏差的分析与校正。应用光学,2003(2)
[54] 谭立国。CCD纸张检测系统的设计。电子机械工程,2002.Vol.18.No.6
[55] 赵俊奇等。人眼光焦客观式测量的图像采集处理研究。光学技术,2002(4)
[56] 达争尚。线阵CCD尺寸测量信号的提取。西安工业学院学报,2000(1)
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[58] 宋华。一种基于CCD的物位测量方法。仪器仪表学报,2002(2)
[59] 李兰君。一种快速CCD目标定位方法。传感器技术,2000(4)
[60] 孙宁。一种使用面阵CCD的非接触位置测量系统。长春理工大学学报,2002(4)
[61] 王建波。用高分辨率CCD进行白动纠偏的原理与方案研究。有色金属加工,2002(5)
[62] 罗志勇。用线阵CCD测量钢板宽度和检测空洞缺陷的信号处理。半导体光电,1991(1)
[63] 张忠民等。用正交线阵CCD实现高精度小圆空自动测量。光学技术,2002(3)
[64] 单成祥。传感器的理论与设计基础及其应用。国防工业出版社,1999
[65] Acquire And Control Linear CCD Sensors Using EPP Protocol. Radovan Stojanovic. March 20, 2000
[66] Tim Suthau et al. Photogrammetric Measurement Of Linear Objects With CCD Cameras-