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| 汽車傳動軸固定節是汽車驅動系統中一個重要的零部件，傳動軸固定節的端面，如圖1示。由于固定節中6粒鋼球由工人手工進行安裝，有可能發生少裝的情況，如不及時發現，將出現質量問題，影響產品的正常使用和企業的聲譽。因此根據廠方要求設計了此套系統，系統采用無損檢測，運用圖象處理與模式識別技術，對CCD拍攝到的圖象進行處理，作出漏裝與不漏裝判斷，并對漏裝工件進行聲光報警。
圖1 汽車傳動軸固定節端面
一、系統組成與控制過程 1. 系統組成 系統主要由機械部分、電氣部分、控制部分組成。機械部分主要是完成零件的傳送（從安裝位置到檢測位置，再送到下一個工序的加工位置）、定位（保證零件與攝像頭的同心度）以及不合格零件的剔除；電氣部分有傳感器、汽缸等執行機構組成；控制部分采用PLC和工控機集成控制。系統硬件配置主要有工控機、可編程控制器、CCD攝像頭、圖像采集卡、I/O接口板、傳感器等硬件及部分外圍電路組成，它們的結構，如圖2示。
圖2 系統組成圖
2. 控制流程 系統由工控機作為上位機，PLC作為下位機。系統的自動控制流程為： 工控機與PLC進行通信握手，表明一切就緒；
圖3 系統流程
在這個系統中，實現了工控機與PLC的集成控制。工控機主要完成對圖象的處理，PLC完成對現場控制信號的采集與執行元件的驅動，它們之間的通信采用I/O卡來實現。控制系統物理結構，如圖4示。
圖4 控制系統物理結構
二、系統硬件模塊 系統硬件模塊主要分為數據采集子系統，微機基本子系統，數據分配子系統及基本I/O系統。它們之間的結構，如圖5示。
圖5 硬件結構組成
1. 微機基本子系統 它是整個系統的核心，對整個系統起監督、管理、控制作用，例如進行復雜的信號處理、控制決策、產生特殊的測試信號，控制整個檢測過程等等。同時，利用微機強大的信息處理能力和高速運算能力，實現命令識別、邏輯判斷、圖像處理、系統動態特性的自校正、系統自適應等功能。 2. 數據采集子系統 用于和傳感器、檢測元件聯接，實現圖像數據的采集、整理并經接口傳送到微機子系統處理。 3. 數據分配子系統 實現對被測工件、測試信號發生器以及檢測操作過程的自動控制。 4. 基本I/O子系統 用于實現人機對話、輸入或改變系統參數、改變系統工作狀態、輸出檢測結果、動態顯示測控過程、發出報警信號等。
三、系統軟件設計 軟件設計采用模塊化和結構化的程序設計方法，即自頂向下、逐步求精的設計方法，并且適當劃分模塊以提高設計與調試的效率。該系統不但要接受來自傳感器、待測工件的信號，還要接受和處理來自于控制面板的按鈕信號，以及由圖像采集卡傳來的數字信號，而且要求系統具有實時處理能力。因此，系統軟件對實時性有一定的要求，同時還要對系統資源進行管理和調度。 1. 上位機軟件設計 上位機監控軟件主要由數據采集程序、檢測與控制算法程序、中斷服務程序、故障自診斷與處理程序等組成。系統模塊劃分如下： (1) 初始化模塊 硬件初始化 軟件初始化 (2) 數據采集模塊 控制攝像頭攝取圖像，通過圖像采集卡完成A/D轉換，并生成待處理的數據文件。 (3) 檢測/控制模塊 對得到的圖像數據文件進行分析、計算、比較、檢測，判別工件是否合格，并實現對鍵盤的管理。 (4) 中斷管理模塊 針對系統中的各種中斷源和所選用的微處理機的中斷結構，設計相應的中斷處理程序模塊，包括中斷管理模塊和中斷服務模塊。 (5) 顯示管理模塊 用于實時更新顯示圖像和數據，并對報警指示燈進行管理。 (6) 時鐘管理模塊 包括數據采樣周期定時、控制周期定時、動態刷新周期定時、及故障監視電路的定時信號等。 |
