基于视觉检测的阴极铜自动喷码系统研发

发布时间：2020-10-22 05:23

　　 市场要求冶炼企业出厂的阴极铜产品必须标识出明确的产品信息,符合阴极铜产品的交易要求,为此需要在打捆好的阴极铜板正面喷印上产品的商标、重量、条形码等。某企业为了满足市场需求先是引入了人工喷码设备,但人工喷码存在的一些问题:喷码信息变动快,手动调整繁琐、效率和准确率低下、工人劳动强度大。后该企业引进了固定位置自动喷码设备,但是这套设备应用于阴极铜喷码也存在较多问题:合格的铜板表面也可能存在少量铇钉或少量电解产生的纵向条纹等瑕疵,虽然这些细微瑕疵不影响产品的正常销售及使用,但若其正好处于喷码位置则会导致喷码信息喷印不清晰、条形码无法识别等问题。同时,设备在工作过程中可能出现结构稳定性不足问题。为解决以上问题本文旨在研发出一套能够自动检测并识别出阴极铜表面上的最佳喷码位置、拥有更加优良的机械结构的新型阴极铜自动喷码设备,并对部分运动构件进行结构拓扑优化,从而使新设备具有更好的性能。最后设计整个系统的控制部分,通过PLC控制整个喷码系统将产品信息喷印到检测出的最佳喷码位置。论文的研究内容如下:首先对自动喷码系统的整体结构及布局方式进行设计,并根据工程实际条件对系统中的相关硬件进行选择,确保能够采集到满足检测需求的图像;然后对图像处理技术进行研究,在MATLAB平台上设计出自动检测系统;然后针对现行喷码设备机械结构方面存在的问题,设计出更加合理的结构,并对新老设备进行分析对比验证新结构的性能,对部分运动构件进行拓扑优化使其更加优质可靠;最后开发控制系统,设计控制程序等,最终完成整套自动喷码系统的研发。
【学位单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TP391.41;TF811
【部分图文】：

第一章绪论1第一章绪论1.1课题背景与来源1.1.1课题背景1、阴极铜生产过程铜作为世界范围内产量第二大的有色金属，广泛应用与人类生产生活中的各个角落，由于其不可替代的重要作用，其需求量也在每年持续增长[1]。某企业生产纯铜是先经过火法精炼将铜元素从铜矿石中提炼出来，然后再经过电解精炼去除火法精炼残留的一些杂质，例如贵金属和硒、碲等元素。通过火炼法得到的是99.0%~99.8%的粗铜，电解法是将粗铜作为阳极，制作成阳极板，始极片即薄片状纯铜作为电解的阴极，电解液为硫酸与硫酸铜的混合液。阴极板与阳极板交叉相间放入电解液中，如图1.1中所所示。阳极失去电子变为带正电铜离子，向阴极运动，在阴极得电子后析出纯铜附着在始极片上，根据生产需求，待板面厚度长到约10mm-12mm时停止通电，得到纯度极高的电解铜即阴极铜[1]。图1.1电解阴极铜原理示意图Fig.1.1Schematicdiagramofelectrolyticcathodecopper

昆明理工大学硕士学位论文22、自动喷码技术及阴极铜喷码喷码技术是指利用喷码机使油墨的微小颗粒从喷码机喷头喷出，墨滴通过空气介质，落在待喷印的物料表面，形成所需图形的技术[2]。喷码技术具有灵活性高、效率高、成本低等优点，随着检测识别技术及信息技术的发展，自动喷码技术已在各个行业中得到了广泛的应用[3]。该技术在光滑表面喷码、管材表面喷码、纸箱表面喷码等方面已经非常成熟，日常生活中也随处可见由自动喷码技术喷印出的产品商标、名称、二维码、条形码等信息[4]。在阴极铜生产领域，产品信息的标注长期以来主要依靠人工手动书写或将印有产品信息的纸片贴至铜板面上，手动书写字迹不清楚、不规范、效率低且容易出错，纸片耐磨性、耐侵蚀性较差且容易损毁，故现将自动喷码技术与阴极铜包装技术相结合，利用喷码技术在阴极铜表面喷印产品信息，这种方法不仅高效准确且喷印的产品信息不容易损毁，对阴极铜产品的管理销售有着重要意义。综上所述，在阴极铜打包工作线上，对打捆后的阴极铜进行喷码作业是不可缺少的工序，它可以有效解决手动书写产品信息及粘贴商标纸片所存在的问题。然而由于阴极铜与光滑的纸箱、管材等不同，其表面较为粗糙，喷码技术在这种较为恶劣的表面条件下应用较少，故虽然阴极铜自动喷码设备在很大程度上解决了传统作业中存在的问题，但在实际应用中也出现了新的问题，如喷码区域存在少量铇钉或纵向条纹，使在该处喷印的产品信息较难识别等。下图为人工书写产品信息。图1.2人工书写产品信息Fig.1.2ManualWritingProductInformation

第一章绪论33、铇钉及纵向条纹形成原因电解得到的阴极铜表面并不都是平滑无暇的，有时阴极铜表面会出现一些圆头颗粒及深沟状纵向伤痕，这种颗粒及伤痕称为铇钉及纵向条纹，铇钉及纵向条纹的大孝数量、位置都没有规律。阴极铜表面形成铇钉及纵向条纹的原因有多种，其中最主要有以下两点：（1）阳极泥的附着：电解液循环时将阳极泥吹起，使杂质附着在阴极的纯铜薄片（或不锈钢）上，形成铇钉及纵向条纹[5]。（2）阳极铜板的表面形状对电解效果的影响：阳极板是浇注而成，表面本身不平整，板间距间细微的变化越会给阴极铜的生长造成影响。长有明显及大量铇钉的阴极铜会被作为不合格产品加以修正或直接回炉重铸，但长有少量铇钉及少量纵向条纹的阴极铜仍然满足使用要求，被视为合格产品进行包装出售[6]。如图1.3所示为在某企业拍摄到的长有少量铇钉及纵向条纹的合格阴极铜。图1.3长有少量铇钉及纵向条纹的合格阴极铜Fig.1.3Qualifiedcathodecopperwithasmallamountofceriumnailsandstripes1.1.2课题来源通过某冶炼公司的喷码需求及实际生产中对目前使用的喷码设备的反馈，发现目前设备存在较多问题，其中最重要的问题为：目前使用的喷码设备只能选择阴极铜板面上一个固定的区域喷码，为定位程序实现方便及喷码效果美观起见该区域一般选择阴极铜板面中心区域，这种方法虽然实现较为简单但却带来了两个问题：1、当阴极铜板面中心区域存在少量细小铇钉或纵向条纹时，虽然该板仍是合格产品，但若在此处喷码将导致喷印信息难以识别，喷码作业失败，如下图所
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本文编号：2851158