基于机器视觉的激光切割控制系统的探讨
视觉定位激光切割控制系统DSP0
视觉定位激光切割控制系统DSP2.0用户手册V2.0感谢您选择了本公司的产品！本手册帮助您熟悉本公司的产品，了解系统组成配置等方面的信息。
本资料详细介绍系统安装过程及系统的各项功能，在使用本软件系统及相关的设备之前，请您详细阅读本手册。
这将有助于您更好地使用它。
由于软件、硬件的不断更新，您所收到的软硬件在某些方面可能与本手册的陈述有所出入。
在此谨表歉意。
第一章控制系统的安装1.1控制系统的组成控制系统由硬件（控制卡）和软件两部分组成。
硬件包括控制卡一张；软件包括普通切割软件与视觉软件。
1.2运动控制卡的安装1.2.1电脑配置要求：操作系统:Windows XP,Win7；CPU：Intel Core及以上；内存：2G及以上；硬盘：200G及以上；1.2.2自动安装运行软件安装包下的SetUp.exe（）即可。
系统会自动安装相机驱动和控制卡驱动。
针对PCI型的控制卡，请先将电脑关机，将控制卡插入PCI扩展槽中，然后开机。
系统检测到PCI卡后出现“发现新硬件”对话框，此时单击“取消”。
安装控制软件会自动将控制卡驱动一起安装。
1.2.3手动安装一般而言，自动安装即可完成控制卡驱动程序的安装。
但是有时候安装程序会收到损坏导致驱动无法安装，这个时候就需要手动安装了。
针对PCI卡，会出现安装失败的情况，则需要手动安装驱动。
以“固高”卡为例：在“设备管理器”中选择“操作”下的“扫描检测硬件改动”,在出现“发现新硬件”对话框，选择“从列表或指定位置安装”如下图：选择“下一步”，出现如下对话框：点击“浏览”，找到控制卡驱动的所在的文件夹，点击“下一步”即可。
1.3控制软件的安装1.3.1上位控制软件的安装打开文件夹双击出现如下对话框：点击“安装”按钮，出现如下对话框：稍后安装加密狗驱动：安装相机驱动:点击“确定”完成对控制软件的安装。
1.3.2相机驱动手动安装手动安装驱动步骤如下（以微视相机为例）1：32位操作系统系统:双击C:\VisionLaserCut10\CameraDriver\x86\setup.bat 2：64位操作系统系统:双击C:\VisionLaserCut10\CameraDriver\x64\setup.bat第二章控制系统高级配置说明主界面功能介绍工作模式：普通切割：不需要视觉定位，根据实际数据的机床位置进行加工。
基于数字摄像头的商标激光自动切割系统的设计
运 动 控制 模块 编程 用 到 了 Ｄ Ｌｄｉ ｒ需 要包 含 两个 头 文件 ： Ｌ ｖ ， ｒｅ
将 机器视 觉和 运动控 制有 机结 合 ，在 激光 头上 安装 一个 贴 片发光 ｄｉ ｒ ｒ ｅ． Ｏ．。为使编 程逻 辑 清 晰 以及程 序 功 能模 块化 ， 定 义 ｖ ｈ和 Ｓ ｈ 又
图 １ 基 于 步 进 电机 的 运 动控 制 模块 原 理 图
Ｖ
Ｄ０ ｌ ８
因 为最终 要实现 激光 头恰 好沿着 商标 轮廓 切割 而 不能 损坏 商 标 ，所 以在激 光头进 行切 割之 前必 须得 到商标 轮廓 点 以及 切割 前
激 光头 在激光 切割 工作 台坐标 系 中的坐标 。 为实现 此 目的， 本系 统
高 、 本低 。该系统 集光 学 、 ＣＤ摄像 机 标定 技术 、 成 Ｃ 图像处 理技 术 、
图 ２ Ｌ Ｄ 第 一位 置 Ｅ 图 ３ Ｌ Ｏ 第二 位 置 Ｅ
可 以求 出空 间坐标 系和 激光 切割 工作 台标系 的夹 角 。同 时把第 二 点 的坐标 保存 下来 以求 当前 激光 头 的实际位 置 。因计 算步 进 电机 驱动 器脉 冲 的数 目用相 对坐标 ，所 以只对 经过 图像 矫 正后 的商 标 图像 轮廓 点坐标 及 当前 激光 头坐标 进行 旋转 坐标 变换 即可 ，旋 转 角度 即 为利 用 Ｌ Ｄ 求 出 的空 间坐 标 系和 激 光 切割 工 作 台坐 标 系 Ｅ 的夹 角 。得 到 了商标 图像 轮廓 点及 当前激 光头 在激 光切 割 工作 台 中 的坐标 ，就可 以利用 数控 中的直线 插补 算法 编程 驱动 步进 电机 完 成 商标 图像 的 自动 切割任 务 。
基础 。
视觉定位技术在激光切割设备中的应用研究
视觉定位技术在激光切割设备中的应用研究摘要：机器不用于动物，无法通过眼睛来观察、测量，因而衍生出了机器视觉。
而在现代工业的自动化生产中，机器视觉越来越成为一种不可或缺的重要技术。
尤其是使用激光切割设备加工物件过程中，需要精确、快速的进行位置定位，这样，机器视觉系统的视觉定位就显得尤为重要了。
因此，采用基于机器视觉技术的视觉定位需要有非常强的速度优势。
关键词：视觉定位；机器视觉；激光切割设备激光加工技术存在很多优势，其高生产效率、广阔的适用范围、较好的加工质量等优势使得人们对其越来越重视，尤其是激光可以加工复杂细微结构这一优势使得激光加工技术应用领域更加广泛。
本文所研究的激光领域主要是针对宏观加工：激光切割、激光表面处理，还有激光雕刻、激光打标，以及激光焊接和激光快速成形等。
激光器是现代激光加工系统中必不可少的核心组件之一，随着激光加工技术的发展，激光器也在不断向前发展，出现了许多新型激光器：早期激光加工用激光器主要是大功率C02气体激光器和灯泵浦固体YAG激光器；以脉冲方式发射的二氧化碳激光器也有很多种，在科研和工业中用途极广。
以单脉冲发出的能量大小作比较，那脉冲二氧化碳激光器又是脉冲激光器中的能量最强者。
一、激光切割设备应用背景及场合激光加工行业首先发展起来的是激光切割，应用于多个行业。
随着科技的不断发展，激光加工行业也不断深入、精细，乃至延伸到多个行业，大到国防安全、通讯，小到汽车制造、环境监控，从研发到产品，激光切割都担负着至关重要的作用。
时至今日，随着数控技术的不断精进，以及视觉定位技术的不断改进，激光切割设备已经是集精密机械、激光切割、数控技术等多项学科于一体的新兴类科技产品。
其精密制造、柔性切割、一次成型、精密加工以及效率高、速度快、精密制造的优点使其应用于汽车、船舶、机械、化工等各行各业，对于纤维、纸张，甚至是陶瓷雕刻都有着显著的加工。
包括不限于塑料和符合材料的加工、金属钻孔以及金属切割等。
激光切割中的自动化控制和智能化生产技术
激光切割中的自动化控制和智能化生产技术随着科技的不断发展，激光切割技术越来越受到人们的关注。
它不仅能够高效快捷地完成切割任务，还能实现自动化控制和智能化生产，为现代制造业的发展做出重要贡献。
一、激光切割技术的基本原理激光切割技术是指利用高能量密度的激光束将材料加热至汽化或熔融状态，然后通过高速气流将切割口中的熔渣吹除，从而实现对材料的切割。
激光切割技术的特点是切割精度高、切割速度快、切割面光洁度好、扭曲度小、适用于各种硬度的材料等。
二、激光切割技术的应用领域激光切割技术广泛应用于汽车、机械、电子、仪器仪表、医疗器械等行业中，尤其在汽车工业中应用最为广泛。
通过激光切割技术，可以加工出各种形状和尺寸的零件，且加工精度高，能有效提高汽车各零部件的质量和性能。
三、自动化控制技术在激光切割中的应用随着现代制造业的快速发展，自动化生产已经成为一种不可或缺的生产方式。
在激光切割中，自动化控制技术的应用是非常重要的。
通过激光切割机器人、激光切割表等设备的自动控制，可以有效提高生产效率和加工精度，降低加工成本。
自动化控制技术主要应用于生产流程的监控、产品检查、机器人控制以及生产数据的收集和处理。
其中最重要的部分是机器人控制。
随着机器人技术的快速发展，激光切割机器人已经成为现代工业生产中的重要组成部分。
通过激光切割机器人的自动控制，可以实现对产品的精确切割，提高产品的质量和加工效率。
四、智能化生产技术在激光切割中的应用随着人工智能技术的不断发展，智能化生产已经成为推动制造业发展的新方向。
在激光切割中，智能化生产技术的应用可以有效提高生产效率和加工质量。
智能化生产技术主要应用于生产流程的自动化、设备监控、生产数据的收集和处理，以及人机交互等方面。
通过智能化技术，可以实现对生产流程的实时监控和管理，及时发现问题并进行解决。
同时，通过智能化生产技术，可以实现机器人和设备的自主协同工作，减少人工干预，提高生产效率和加工质量。
激光切割质量控制
激光切割质量控制激光切割技术是一种先进的制造工艺，广泛应用于各种行业。
然而，要确保激光切割的精度和质量，必须对切割过程进行严格的质量控制。
本文将探讨激光切割质量控制的重要性及其关键要素。
一、激光切割质量控制的重要性激光切割是一种高精度的制造工艺，其质量直接影响到产品的性能和使用寿命。
质量控制是为了确保激光切割的精度和质量符合预期的标准和要求。
通过质量控制，可以减少废品率、降低生产成本、提高生产效率，同时也能提升产品质量和竞争力。
二、激光切割质量控制的关键要素1、设备精度和状态激光切割机的精度和状态对切割质量有着至关重要的影响。
因此，要定期对切割机进行维护和保养，确保机器各项指标正常。
要根据实际需要调整机器的各项参数，如焦点位置、光束直径等，以提高切割精度。
2、材料因素材料的质量和性质对激光切割效果也有重要影响。
材料表面的平整度、厚度、硬度等都会影响切割精度和质量。
因此，在选择材料时，要确保材料质量符合要求，同时在加工过程中也要注意材料的摆放和固定。
3、工艺参数激光切割的工艺参数包括功率、速度、焦距等。
这些参数的设置直接影响到切割质量和效果。
要根据材料的性质和厚度，合理选择工艺参数，以达到最佳的切割效果。
4、环境因素环境因素如温度、湿度、灰尘等也会对激光切割质量产生影响。
因此，要保持生产环境的清洁和稳定，避免灰尘和杂质的干扰，以确保切割质量。
5、操作人员素质操作人员的素质对激光切割质量也有重要影响。
操作人员必须经过专业培训，熟练掌握激光切割机的操作和维护技能，才能胜任此项工作。
同时，操作人员也要有严谨的工作态度和高度的责任心，以确保切割质量的稳定。
三、激光切割质量控制的实施方法1、制定严格的操作规程和质量控制标准，明确各项指标的允许范围。
2、对设备进行定期的检测和维护，确保机器状态良好。
3、对材料进行严格的质量检查和控制，确保材料质量符合要求。
4、对工艺参数进行严格的控制，根据实际情况进行调整和优化。
基于机器视觉的便携式激光切割系统设计
三部分构成。为保证设备便携，激光器系统由多个可拆解和组合的模块组成，设计并实现了将多束
小功率激光器进行合束，从而达到大功率输出，实现高能量切割径规划，以实现在地面完成对高塔上切割过程的监控和引导伺服系统完
成自动切割。实验结果表明，机器视觉算法准确性高，切割效果较为理想。
C H N ；©School of Electrical and Information Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072, C H N )
Abstract ：In the process of power tower installation, the position of the preset holes of the two angle steels is often misplaced，causing the bolts can ’t pass through.To solve this problem，the laser cutting machine is needed for reaming and cutting.In this paper, a portable laser cutting and drilling system based on the machine vision is proposed, which realizes the cutting and drilling of the displaced holes in the long dis tanced and high iron tower.The system consists of three parts ：laser system, control and execution sys tem , transmission cable.In order to make the device portable, the laser system is composed of several detachable and combined modules.Multiple low-power lasers are designed to combine beams, so as to achieve high-power output and high-energy cutting operation.The control and execution system uses machine vision for image capturing and cutting path planning, in order to complete the monitoring of cutting process on the tower and guide the servo to automatic cut on the ground.The experimental results show that the machine vision algorithm has achieved higher accuracy and better cutting effect.
激光切割论文：基于PLC的切割机运动控制系统的设计
激光切割论文：基于PLC的切割机运动控制系统的设计【中文摘要】激光切割机广泛应用在各个行业中,但我国的激光切割机大多数是品质较低的C02激光切割机,其中激光器功率低、加工的工件表面精度与质量都比较差,整机的柔性与稳定性也亟待改进,其中的控制系统是国外的通用机床控制器,因此控制系统不具有开放性,很难在此基础上进行二次开发,很难把图形编程软件集成到控制系统里面。
随着信息技术产业的不断发展和工业自动化程度不断的提高和产业的不断升级,PLC、触摸屏、运动控制单元的应用变得越来越普遍,对激光切割机的改造和技术更新、对其运动控制系统的研究成为必然。
基于此,本文提出了本课题的研究方向。
阅读了大量有关激光切割机的文献资料,了解了激光切割机在国内外的发展现状,深刻的认识了PLC、触摸屏、运动控制单元的发展状况以及基本原理。
分析了激光切割机装置的工作原理,选择了此运动控制方案,即决定开发一种基于PLC、触摸屏、运动控制单元的激光切割机运动控制系统。
本系统利用触摸屏输入轨迹再进行简单的按钮操作就能在工件上切割所预定的轨迹形状,有两种操作模式,即手动模式和自动模式。
为了完成此控制方案,本课题进行了控制系统硬件和软件的设计,所做的工作主要有以下几个方面。
1.了解了激光切割机现状,提出了三种控制方案,并且经过三种方案各自优缺点的比较,最终选择基于触摸屏、PLC、运动控制单元等组建一套激光切割机运动控制系统。
2.对控制装置的硬件进行了挑选,选用NTST631C型号的触摸屏,选用CS1G型号的PLC,选用OMRON MC221型号的运动控制单元。
介绍了各个部分的构成、各个部件的操作以及它们之间的通信。
3.根据系统的控制要求,进行了触摸屏界面设计,包括手动／自动操作选择界面、直线轨迹运动、圆弧轨迹运动、椭圆弧轨迹运动、多边形轨迹运动、抛物线轨迹运动等众多轨迹的参数设置界面；编制了与触摸屏相对应的PLC初始化程序、传送数据程序和调用G代码的程序等。
激光裁剪控制系统的研究
AbstractLaser cutting is using laser that focused into a very small spot laser beam to cut the cloth. When the laser beam irradiate to the surface of cloth, its energy turns into heat instantly. The cloth will be melted by the heat, forming the slit, so that cloth was cut. Compared with the traditional cutting, laser cutting has following advantages, such as high speed, high precision, good quality, computer control and easy to realize automated cutting. So ihas been widely used in garment processing industry.This dissertation presents the architecture of laser cutting control system. It describes each parts of the system, including the control card interface, software, optical system.Firstly, it presents the development of laser technology at home and abroad, and anolysis laser cutting’s working principle. Secondly, it presents the laser cutting’s working process and the architecture of the system. Thirdly, it designs the control system’s card interface. Control card and PC interface follows the standard PCI bus definition. Fourthly, it designs the software of the control system, using Visual C++ 6.0 as the development tool. It prepares the control processing code and its compiler which was based on Object-Oriented programming ideas. It also introduces the linear and circular interpolation algorithm and its implementation in detail. Fifthly, it introduces the designing of the stage, including optical system and the circuit of power supply.Key words：laser cutting control software PCI interpolation algorithm目录摘要 (I)Abstract ................................................................................................................ I I 1 概论1.1 激光裁剪技术的发展与应用 (1)1.2 激光裁剪原理 (3)1.3 激光器的选择 (3)1.4 本课题的目的、意义和研究内容 (4)2 系统总体方案设计2.1 系统工作过程 (6)2.2 系统总体结构 (7)2.3 系统工作原理 (8)3 激光裁剪系统控制卡3.1 PCI总线设计 (9)3.2 控制卡硬件电路设计 (12)3.3 控制卡接口功能 (18)4 激光裁剪软件设计4.1 控制软件开发环境及开发方法 (21)4.2 控制软件功能分析 (23)4.3 控制软件内部数据分析和设计 (26)4.4 插补算法及二维扫描控制实现 (33)5 工作台设计5.1 光学系统设计 (39)5.2 吹风抽风系统设计 (40)5.3 系统供电电路设计 (41)6 全文总结 (43)致谢 (44)参考文献 (45)1 概论激光裁剪是激光加工领域的一项重要应用，它利用适当能量密度的激光光束照射到布料表面，光能瞬间转换为热能，使布料瞬间熔融甚至汽化，从而形成裁缝，达到裁剪的目的。
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基于机器视觉的激光切割控制系统的探
讨
[摘要]我国现有激光切割各项控制技术目前虽有所进步发展，但在精度及加
工效率上仍然需得到提升。
那么，为充分满足高精度、高效率化的控制需求，本
文主要以机器视觉为基础探讨激光切割控制系统，仅供业内相关人士参考。
[关键词]激光切割；机器视觉；控制系统；
前言：
伴随现代机械制造业持续的进步发展，对激光切割相关技术提出更高要求。
那么，为更好地对整个切割过程予以有效控制，则对机器视觉之下激光切割控制
系统开展综合分析，有着一定的现实意义和价值。
1、关于激光切割的概述
所谓激光切割，它是依托高功率及高密度的激光束，直接照射于所需切割材
料部位，材料经由快速加热之后，便会达到一定的汽化温度，再经蒸发后，便会
形成孔洞，光束持续在待切割材料部位移动，则孔洞位置随之连续形成较窄切缝，则材料切割完成。
2、机器视觉之下激光切割控制系统
2.1在系统架构层面
选定ARMCortexTM-A8作为硬件开发的一个重要平台，并配置Linux操作运
行系统，依托PC机完成相应的图像处理操作，配置好数控运动的平台装置，使
得机器视觉之下激光切割控制系统得以实现。
总系统架构当中，主控板涉及到系
统网络存储及数据储存、插补运算、信号发射各项功能。
该主控板，需要借由网
线接口密切连接着PC端，用虚拟装置实现对Linux内核Ubuntu的操作系统有效
挂载，针对ARM架构当中的Linux操作，则以TFTP方式可快速下载至主控板当中，为后期的系统调试提供便利条件。
依托PC端实施图像处理，数据发送至ARM
主控端，对数据实施插补运算。
因Linux系统有着高稳定性、实时性、开源性等，故此控制系统选定Linux嵌入形式的软件系统，且机器视觉之下激光切割的整个
控制系统当中，还设有提取图像轮廓、运动控制这两个功能系统模块，便于更好
地实现机器视觉之下激光切割高效控制[1]。
2.2在嵌入形式Linux的系统平台层面
以机器视觉为基础下激光切割整个控制系统当中，嵌入形式系统平台主要选
定三星S5PV210型号开发板为主控器，并维持Linux系统良好运行状态，实现与PC机有效性的数据通信。
所设控制装置经PC端的图像处理相关数据，开展插补
运算操作，把脉冲信号发射传递至控制平台当中。
根结合控制系统基本需要，针
对主控板S5PV210当中应设处理装置、静态内存、DM9000网卡芯片、Flash等，
设RS232串口的通信接口。
此次选定九鼎公司所研发设计X210开发系统平台为
主控制装置，并选定S5PV210处理装置为核心板，结合具体需求，外设底板，使
得核心板的结合底板一种复式结构得以形成[2]。
2.3在嵌入形式激光切割控制系统硬软件层面
2.3.1在硬件部分
针对机器视觉之下嵌入式激光切割控制系统当中，硬件部分以网络的接口电路、串联的通信电路、输出信号的放大电路为主，详细如下：一是，在网络的接
口电路层面。
因PC机及控制系统的端口对文件传输有着便捷化层面需求，故控
制系统当中需设以太网的接口芯片。
嵌入形式控制系统当中，选定DM9000网络
接口，此芯片有着较快的传输速度，且数据发送极具稳定性，价格低廉。
DM9000
芯片进而主流ARM处理装置以总线方式予以连接，实现各项网络功能。
DM9000所
在CMD端口和S5PV210当中ADDR2端口经由引脚连接。
为确保芯片的引脚数能够
减少，数据线及地址线实行复用方式；二是，在串联的通信电路层面。
针对主控
板及PC的计算机，经串口通信，使得图像轮廓信息数据传输得以实现。
此控制
系统实施串口通信期间，选定SP3232E嵌入形式串口常用芯片，传输速率达
115200bit/s。
此次设计当中控制系统实际传输距离并不是较长，故串口数据线实施数据传输期间，不会影响到传输速度及其稳定性。
串口通信系统模块整个电路情况详见图1；三是，在输出信号的放大电路层面。
因主控板S5PV210当中
I/O引脚所输出电平是3.3V，控制系统当中输入电压的最低值则是5V，考虑到3.3V对驱动装置来说驱动能力明显不足，故需设驱动电路。
此控制系统，其主要是借助弱电对强电予以控制，所以，选定缓冲芯片针对输出端予以有效隔离，防止信号会干扰到整个的控制系统有效运行。
此外，选定74HC244芯片，使得3.3V 至5V转换得以实现。
图1串口通信系统模块整个电路情况示意图
2.3.2在系统软件部分
此次所设计的控制系统软件分以两部分位置，即依托PC端实施图像处理部分，以S5PV210作为核心主控板部分。
依托主控板及PC端实现数据通信，该主控板负责接收源自PC端相应的轮廓信息，解析数据后，实施插补量的计算，激光切割的系统平台当中切割任务即可完成。
激光切割控制系统，其与PC、主控板相结合，主控板搭载着Linux嵌入形式操作系统，可便捷化地接收所需数据信息[3]。
那么，针对串口通信层面，即ARM主控及PC机相互间实施数据通信。
串口传输的图像轮廓相关信息数据传输至主控装置当中，便可实现运动控制。
此外，针对人机界面之下，用户可采集并处理图像。
用户操作期间，依托工业相机针对图像实施采集，还可选取相关已有照片，对图像统一实施预处理，再对边界轮廓予以提取操作，实施多边形的有效拟合，获取到待激光切割的切割装置相应操作
路径，通过人机界面的合理化设计期间，需考虑到用户实操直观性及使用便捷性，便于达到良好的设计应用效果。
通过人机交互操作界面的合理设计，使得操作者
能够实时监督整个控制系统，随时修改或设置相应参考，达到人机交互良好控制
运行目的。
2.4在提取图像轮廓实施流程层面
识别目标源相应图像、轮廓提取，均应当考虑加工期间实际情况，故此次这
电脑PC机部分，借助USB摄像头针对待切割处理实物实施图像采集，对图像开
展灰度化及滤波、提取轮廓及拟合等各项操作。
那么，针对执行拟合整个过程当，因考虑到会有特殊情况出现，即p（i-1），p（i＋1），p（i＋1）三个不同像素
点位于共线状态情况下，像素p（i）此时权值为0，借助像素点p（i-1）及p
（i+1）来表示曲线，故可直接选取0权值各个像素点。
先对边界轮廓位置像素
点权值予以计算，对所有权值和预设弦高值TH实施对比分析比较，倘若高于所
设弦高值，则图像总体的预处理得以顺利完成。
那么，针对此次图像轮廓总体处
理流程详见图2。
图2提取图像轮廓具体流程示意图
2.5在运动控制层面
针对主控板部分运动控制，内设加减速控制及插补各项系统功能。
为确保加工精度能够提高，且系统后期的使用寿命得以延长，使X、Y轴上面运动整个过程务必要满足协调性需求，确保激光切割实操过程当中，设备不会有失步情况产生，达到良好的运动控制实施目的。
3、结语
综上所述，为更好地以机器视觉为基础开展激光切割控制系统相关开发设计工作，则需广大设计者能够结合具体的需求情况，设计好系统的总体架构，并积极开展嵌入形式Linux的系统平台、嵌入形式激光切割控制系统硬件及其软件，提取图像轮廓实施流程及其运动控制等设计工作，以确保所开发设计以机器视觉为基础开展激光切割控制系统，其可实现对激光切割整个过程高精度、高效率化的控制。
参考文献：
[1]魏丽军,张钛,刘强,等.一种基于机器视觉的异形零件的激光切割方法及系统,CN114239958A[P].2022.
[2]张久超,徐晓光,郝旭耀,等.基于机器视觉的数控加工单元系统研究[J].鸡西大学学报,2022,022(001)：67-74.
[3]胡石,常宽,王旭升,等.一种基于机器视觉的产品生产线自动控制系
统,CN114895634A[P].2022.。