一种基于工业以太网的柔性在线检测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于工业以太网的柔性在线检测系统，包括分布于工业以太网上的信号采集元器件、控制器、工业PC主机和计算单元，其中信号采集元器件包括数字相机、传感器，工业PC主机完成图像的采集和图像处理任务，以及运行系统的人机交互界面；控制器完成被检测物在生产线上的跟踪，控制数字相机拍照、传感器采集数据以及对被检测物最后的执行动作。每个计算单元上运行一个客户服务程序，该服务程序和工业PC主机通讯，执行系统的自动发布任务，本发明专利技术具有很高的柔性,可配置性和可扩展性，可以应用到自动化生产线上几乎所有的在线检测模块上。通过将系统模块化软件配置可以实现不同的具体的检测任务，大大降低新产品的研发成本和开发周期。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及工业检测技术，特别涉及一种基于工业以太网的柔性在线检测系统。
技术介绍
基于机器视觉的在线检测技术在自动化生产中应用越来越广,也出现了很多应用于具体行业和应用的专用在线检测系统。检测系统往往需要根据具体检测任务选用专用的硬件并且编制专用的软件。由于自动化生产线上的需求比较多样化，市场变化也非常快，所以对检测模块和设备的柔性要求比较高。而传统的系统结构比较固化,软件和硬件的配置性较差,所以新的设备研发成本高，研发周期长，对市场的反应比较慢。后期的系统维护和升级的比较困难。自动化生产线还有一个趋势就是速度向着高速化方向发展，而且对产品质量和多样性的要求越来越高，也就是需要的检测项目也在逐渐增加。因此对在线检测系统的处理能力和灵活性有了更高的要求。
技术实现思路
本专利技术目的是：提供一种基于工业以太网的柔性在线检测系统，该系统具有很高的柔性,可配置性和可扩展性，可以应用到自动化生产线上几乎所有的在线检测模块上。利用该系统可以预先不固定具体的检测应用，而通过将系统模块化软件配置可以实现不同的具体的检测任务。利用该系统可以大大降低新产品的研发成本和开发周期。能够加快在线检测产品投向市场的能力并更好的满足行业内客户的需求。本专利技术的技术方案是：一种基于工业以太网的柔性在线检测系统，包括分布于工业以太网上的信号采集元器件、控制器、工业PC主机，其中，信号采集元器件，包括与工业PC主机相连接数字相机、与控制器连接传感器；工业PC主机，完成图像的采集和图像处理任务，以及运行系统的人机交互界面；控制器，完成被检测物在生产线上的跟踪，控制数字相机拍照、传感器采集数据以及对被检测物最后的执行动作。优选的，所述工业以太网上还连接有工业PC构成的计算单元，用于扩展检测系统的运算能力；每个计算单元上运行一个客户服务程序，该服务程序和工业PC主机通讯，执行系统的自动发布任务。优选的，检测系统的一个检测任务实现包含三个环节：信号采集元器件采集数据、工业PC主机和计算单元处理和分析数据、控制器控制执行机构的动作；检测系统把检测任务分解成多个检测步骤，各检测步骤共同完成一个完整的检测任务，检测任务可以包含多个检测项目；一个检测步骤作为一个计算任务由系统分配到工业以太网上任意一台计算单元或工业PC主机上；在检测系统启动时，检测任务由工业PC主机分配到指定的计算单元上，并且在计算单元上启动检测程序；检测程序自动和主程序通讯组成一个动态的检测系统。优选的，检测系统数据的采集包括相机图像采集和传感器信号采集。所述传感器信号采集是通过控制器的输入输出和传感器连接取得数据，最终通过工业以太网从控制器传递给工业PC主机，通过软件的配置定义需要采集的输入输出通道，控制器每个执行周期将这些通道的值实时采集，并且将数据打包通过UDP通讯协议在工业以太网内广播传送数据；需要传感器信号的检测程序通过以太网广播数据包取得数据，并且将历史数据按照参考信号进行排序存储。所述相机图像采集是通过工业PC主机利用相机驱动程序来取得图像，在工业PC主机系统软件中加入一个中间层，定义一个通用的相机操作接口，对不同厂商以及不同接口的相机分别调用各自的驱动程序实现通用接口中具体的功能，包装成一个单独的动态连接库。优选的，所述工业PC主机和计算单元通过检测树技术实现模块化的图像和数据处理；所述检测树技术是将一个个小的图像和数据处理的算法串联起来，形成链条，若干链条再形成检测树，检测树上的每一个算法都是通用的算法，完成一定的处理任务，通过通用的图像处理库和检测树搭建出大型的图像处理应用。优选的，所述检测系统包括一个通用的图像处理算法库，图像处理库中的算法按照用途和功能进行分类，通过软件平台根据检测任务的需要搭建图像处理链。优选的，在线检测系统中执行动作包括触发相机，开始采集信号，触发剔除装置，或者是将计算的结果通过工业总线发送给执行机构；在控制器中把常用的控制定义成一个个动作，然后将常用的动作建立一个动作库以供调用；控制器程序跟踪检测对象，在固定的时间点执行动作库当中的动作；控制的逻辑通过配置文件描述并传递给控制器；控制器上运行一个控制解释程序，根据定义的跟踪逻辑和动作作出实际的控制动作。本专利技术的优点是：1．本专利技术所提供的基于工业以太网的柔性在线检测系统，系统的硬件和软件实现比较固定，可以通用于不同行业内各种不同在线检测设备。2．本专利技术的在线检测系统将图像和数据的采集，处理以及控制逻辑都通用化，相对于传统的专用在线检测系统，具有新设备研发周期短，研发和维护成本低，系统的升级换代简单，并且具有很好的延续性。3. 本专利技术的数据处理通过利用一个通用的图像处理库和检测树技术,可以将通用的算法搭建出不同的图像处理应用,使得一套检测系统应用于所有检测设备成为可能。相对于传统的图像处理方法，具有算法和应用分开的优势，具有很好的可配置性和可扩展性。4．本专利技术的在线检测系统使用基于工业以太网的拓扑结构和并且应用以太网内并行计算技术，使得系统的图像采集单元和运算单元非常容易扩展。使用该技术可以实现超高速的大型检测系统，在技术上为在线检测系统跨行业提供了可能性。附图说明下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步描述：图1为本专利技术所述的基于工业以太网的柔性在线检测系统的结构原理图；图2为本专利技术所述的通用相机操作接口的中间层结构示意图；图3 为本专利技术所述的检测树技术的示意图；图4为实施例中控制器一个配置文件的实例示意图。具体实施方式如图1所示，本专利技术所揭示的基于工业以太网的柔性在线检测系统，包括信号采集元器件、控制器和工业PC主机，其中：信号采集元器件包括数字相机、传感器，数字相机和工业PC主机相连接，传感器的信号和控制器通过导线或者工业总线连接；工业PC主机完成图像的采集和图像处理任务，以及运行系统的人机交互界面；控制器完成被检测物在生产线上的跟踪，控制数字相机拍照、传感器采集数据以及对被检测物最后的执行动作。所述工业PC主机和控制器之间通过工业以太网连接、通过TCP/IP以及UDP协议通讯。所述工业以太网上还连接有工业PC构成的计算单元，用于扩展检测系统的运算能力。工业以太网上还连接有3G或4G模块，通过3G或4G模块将检测系统和外界相连接，将检测系统的生产报告和诊断数据通过无线方式发送给管理人员的移动通讯装置。一个检测任务使用一个或者多个相机以及信号通道采集数据。检测任务的实现通过检测程序软件来实现。检测软件运行在工业PC主机上面。而实时的控制任务通过控制器来实现。一个检测系统可以有多个检测任务，一个主机工业PC主机可以运行一个或者多个检测程序。当工业PC主机的运行能力不够的时候，可以将检测程序分配到以太网络内其它计算单元上。各个检测程序通过和控制器通讯并行协同的工作和处理。计算单元之间通过以太网通讯。每个计算单元在网络上都独立的IP地址，而且和主机在一个子网内。一个完整的检测程序运行在工业PC主机上，检测程序和控制器之间不断的通讯和交换数据。计算单元可以根据运算能力的需要进行扩展，通过这样的网络结构可以实现从小型的在线检测模块到超大型的检测系统。检测系统的一个检测任务实现包含三个环节：信号采集元器件采集数据、工业PC主机和计算单元处理和分析数据、控制器控制执行机构的动作。检测系统把检测任务本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于工业以太网的柔性在线检测系统，其特征在于：包括分布于工业以太网上的信号采集元器件、控制器、工业PC主机，其中，信号采集元器件，包括与工业PC主机相连接数字相机、与控制器连接传感器；工业PC主机，完成图像的采集和图像处理任务，以及运行系统的人机交互界面；控制器，完成被检测物在生产线上的跟踪，控制数字相机拍照、传感器采集数据以及对被检测物最后的执行动作。

【技术特征摘要】
1.一种基于工业以太网的柔性在线检测系统，其特征在于：包括分布于工业以太网上的信号采集元器件、控制器、工业PC主机，其中，信号采集元器件，包括与工业PC主机相连接数字相机、与控制器连接传感器；工业PC主机，完成图像的采集和图像处理任务，以及运行系统的人机交互界面；控制器，完成被检测物在生产线上的跟踪，控制数字相机拍照、传感器采集数据以及对被检测物最后的执行动作。2.根据权利要求1所述柔性在线检测系统，其特征在于：所述工业以太网上还连接有工业PC构成的计算单元，用于扩展检测系统的运算能力，每个计算单元上也连接有数字相机，运行一个客户服务程序，该服务程序和工业PC主机通讯，执行系统的自动发布任务。3.根据权利要求2所述柔性在线检测系统，其特征在于：检测系统的一个检测任务实现包含三个环节：信号采集元器件采集数据、工业PC主机和计算单元处理和分析数据、控制器控制执行机构的动作；检测系统把检测任务分解成多个检测步骤，各检测步骤共同完成一个完整的检测任务，检测任务可以包含多个检测项目；一个检测步骤作为一个计算任务由系统分配到工业以太网上任意一台计算单元或工业PC主机上；在检测系统启动时，检测任务由工业PC主机分配到指定的计算单元上，并且在计算单元上启动检测程序；检测程序自动和主程序通讯组成一个动态的检测系统。4.根据权利要求3所述柔性在线检测系统，其特征在于：检测系统数据的采集包括相机图像采集和传感器信号采集；所述传感器信号采集是通过控制器的输入输出和传感器连接取得数据，最终通过工业以太网从控制器传递给工业PC主机，通过软件的配置定义需要采集的输入输出通道，控制器每个执行周...

【专利技术属性】
技术研发人员：张翔，
申请(专利权)人：苏州西斯派克检测科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32