全自动裁切机定位系统的设计与实现

发布时间：2020-04-09 09:27

【摘要】：在我们的日常生活中,智能卡几乎无处不在,中料作为智能卡的半成品原材料,一般在预层压前有一道工艺为中料直角边裁切,目的是将中料的两边或四边裁切为标准版面,这道工艺在工厂里一般使用裁切机来完成。目前,国内传统裁切机厂家生产的裁切机大部分只能满足精度要求不高的应用场景,对于一些客户提出高精度产品的需求则较难满足,如何提高传统裁切机的定位精度使其通过以较小的成本投入换取高精度的裁切品质并以此满足一些客户对高精度智能卡产品的需求,在当前已成为一些智能卡生产企业亟待解决的问题。本文即是应某智能卡生产企业的实际需求,为其传统全自动裁切机设计的一套定位系统来提高其裁切机的裁切精度。本文的主要工作将分为如下几个方面:(1)系统整体方案设计。首先对定位方式进行选择,根据裁切机的结构、中料的制作流程及其内部结构特征,设计为视觉定位的方式。然后对包括光源、相机、镜头等进行硬件选型,设计一套硬件系统方案,从软件系统构成、软件流程方面对软件系统进行方案设计,针对中料线圈类型为圆角方形或椭圆形特征明显的实际情况分别设计定位方法。(2)相机标定。首先对双目立体视觉模型、参考坐标系、摄像机成像模型进行研究,推导摄像机标定的原理,并介绍图像处理技术中常用的相机标定方法。利用HALCON软件通过张正友标定法完成对相机的标定,得到镜头畸变系数及CCD相机内外部参数,用以进行镜头畸变校正及定位点坐标从图像坐标系到现实坐标系之间的转换。(3)图像处理。首先对相机采集的图像预处理去除图像噪声,再通过模板匹配法对中料内线圈粗定位,选择ROI区域进行边缘检测、亚像素边缘提取,然后通过随机霍夫变换与最小二乘法结合进行直线或椭圆拟合,再根据几何关系计算出中料实际位置到标准位置的偏移量,最后通过开发定位系统的OPC客户端与裁切机伺服控制系统的OPC服务器完成对纠偏信息的数据通信。(4)系统实现。在VS2013开发环境下利用C#联合HALCON混合编程开发一个简单易用的用户图形操作界面(GUI),以方便操作人员对全自动裁切机定位系统的的操作和管理,搭建硬件系统,然后在全自动裁切机上进行现场测试,验证本文所设计的定位系统是否符合裁切机对定位系统的精度要求。
【图文】：

裁切机,设备结构

性、精度和速度方面。自动裁切机结构功能介绍自动裁切机的硬件部分主要包括自动送料机构、纠偏机构、冲切机构、自动收。其设备结构概览如图 1-1 所示。各部分功能如下：动送料机构：采用自动上料机构，实现物料的自动搬送；采用重卡检测装置检厚度，防止双张送料的情况。觉定位系统：采用双 CCD 摄像机，提供定位信息。偏机构：XYY 修正机构，对进板料进行修正；板料纠偏平台采用真空吸附的方料在纠偏过程中发生偏移。切机构：采用气缸和导轨控制裁边模具上下并减少噪音和震动，切除废料自动动收料机构：通过丝杆搬送板料，搬送臂使用真空吸附方式防止中料在搬送过移位。

中料,制作流程

由于本系统的定位目标对象是中料，采用的定位方式为视觉定位，所以有必要对智能卡中料的制作流程做一个简单介绍。智能卡中料又称为芯料，是生产智能卡的必需材料，由两层或三层 PVC 片材、芯片和线圈组合而成，生产于成品卡片的制作前期，主要作为一种半成品应用于各类智能卡及非智能卡的生产，适用于各个智能卡厂家的半成品采购[15]。目前在市场上中料制作主要采用 COB 超声波埋线、点焊、层压等几道工序[16]，具体的技术方案为：先在 PVC 面上冲若干孔位；然后把冲好的 PVC 定位在超声波埋线机上，根据设定的参数进行埋线，固定好埋线线头；等埋线结束后，用固定胶纸贴在冲的孔位上，以便后续贴片的固定；再将 COB 通过贴片机贴到冲孔位置，COB 两侧需要和埋线线头重合；之后再用点焊机每次点焊若干位置，焊后进行测试；最后在做好的中间料两边加 PVC，用钢板固定层压（层压是通过加热完成 PVC 互黏的一种封装）。经过一道道精细的工艺加工后中料就形成了，接下来通过裁切机对中料的直角边进行裁切，使其满足不同智能卡生产厂家层压机的规格要求，，智能卡厂家利用自己的层压机对中料再次用 PET 印刷面料封装层压，再用设定好尺寸的模具进行冲卡便可得到相应的智能卡。中料的基本制作流程如下图所示。
【学位授予单位】：陕西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TS53

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