CN103149106A - 烟用包装膜耐磨性能测量仪 - Google Patents

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CN103149106A
CN103149106A CN2013101028705A CN201310102870A CN103149106A CN 103149106 A CN103149106 A CN 103149106A CN 2013101028705 A CN2013101028705 A CN 2013101028705A CN 201310102870 A CN201310102870 A CN 201310102870A CN 103149106 A CN103149106 A CN 103149106A
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董浩
夏营威
王锦平
荆熠
张龙
周明珠
张文
刘锋
邢军
王卫华
周德成
李晓辉
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National Tobacco Quality Supervision and Inspection Center
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Abstract

一种烟用包装膜耐磨性能测量仪，其特征是：包括模拟磨损装置、设置在模拟磨损装置上方的图像采集装置以及用于接收图像采集信息的图像处理模块组成，模拟磨损装置由底板、薄膜夹持机构以及磨块架及磨块构成，薄膜夹持机构与磨块之间可相对运动，图像采集装置由CCD相机以及照明光源组成，CCD相机设置在磨损装置上方。所述图像处理模块通过USB接口接收CCD相机采集到的数字图像，经过滤波降噪、阈值分割处理后，最后通过纹理分析方法提取图像中的纹理特征，从而获取待测薄膜的耐磨性能参数。本发明的应用效果在于：所提出的测量装置及方法为烟用包装膜的耐磨性能提供了一种新的评价方法和测量手段，自动化程度高、人为误差小。

Description

烟用包装膜耐磨性能测量仪
技术领域
本发明涉及塑料薄膜磨损测试技术领域，具体是一种基于计算机处理的烟用包装膜耐磨性能测量仪。
背景技术
烟用包装膜处在卷烟包装的最外层，在生产和运输过程中，烟包间相互摩擦及烟包与传送带和包装箱间的摩擦都会造成薄膜上不同程度的磨损和长短不一的划痕，严重影响卷烟的包装外观形象。薄膜的耐磨性能是薄膜的重要物理指标，在包装行业受到了越来越广泛的重视。本发明根据不同耐磨性能的薄膜在恒定摩擦条件下产生的划痕的差异性，结合计算机视觉的相关技术，提出一种评价薄膜耐磨性能的测量装置。
已有文献表明，在固定摩擦条件下对待测试薄膜进行磨损处理，然后测试薄膜的雾度，用磨损前后薄膜雾度的变化来衡量薄膜的耐磨性能具有一定的可行性。经实验发现，由于薄膜自身具有一定的光泽度和雾度，因此雾度的表征方法存在一定的缺陷。
发明内容
本发明的目的正是基于上述现有技术状况而专门设计的一种烟用包装薄膜耐磨性能测量仪，利用本发明可通过提取恒定摩擦条件、特定磨料在薄膜表面摩擦产生的划痕图像，经过必要的图像预处理和图像纹理分析，提取出划痕的特征参数，从而实现薄膜的耐磨性能表征。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种烟用包装膜耐磨性能测量仪，包括模拟磨损装置、设置在模拟磨损装置上方的图像采集装置以及用于接收图像采集信息的图像处理模块组成，所述模拟磨损装置由底板、设置在底板上的薄膜夹持机构以及安装在薄膜夹持机构上面的磨块架及磨块构成，薄膜夹持机构与磨块之间可相对运动，所述图像采集装置由CCD相机以及照明光源组成，CCD相机通过支架设置在磨损装置上方。
在本发明中，所述图像处理模块通过USB接口接收CCD相机采集到的数字图像，经过滤波降噪、阈值分割处理后，最后通过纹理分析方法提取图像中的纹理特征，从而获取待测薄膜的耐磨性能参数。
所述照明光源为LED光源，LED光源安装在磨损装置外周侧壁上。
本发明中所述的模拟磨损装置指用于在薄膜表面产生划痕的机械装置，该装置以恒定的摩擦速度和摩擦压力，采用统一的摩擦材料在薄膜表面摩擦产生划痕。模拟磨损装置选用金相砂纸作为摩擦材料（即磨块），由电机以恒定速度带动装有待测样品的夹持器相对磨块运动，摩擦压力为磨损装置的自重。
本发明中所述的图像采集模块能够为待测试样提供合适的照明，通过镜头的光学变换、CCD相机的光电信号转换，从而获得待测试样的数字图像，并输出。该模块包括：CCD工业相机、光学镜头、照明光源。本发明装置采用的CCD摄像机面阵尺寸为1/2.5寸，帧率为30fps，使用Y800作为图像输出格式，采用USB作为数字图像的传输方式；装置中采用的成像镜头能够实现将视场为2500mm2范围内的图像变换到尺寸为1/2.5寸的CCD图像采集面阵上，其工作距离约为300mm，焦距为36mm；装置中采用恒流LED照明光源，该光源由线阵白色贴片LED组成，采用大入射角照射，为视场提供了稳定的侧光照明。
本发明中所述的图像处理模块指存在于计算机中的图像处理程序，该模块从USB读取CCD采集到的数字图像，经过必要的滤波降噪、阈值分割、兴趣区域提取等前期处理，再使用图像增强算法，以进一步提高图像质量，最后通过纹理分析方法提取图像中的纹理特征，从而获取待测薄膜的耐磨性能参数。
本发明的工作原理如下：本发明提出的磨损装置以恒定的摩擦条件在薄膜表面产生划痕，薄膜的耐磨性可以在纹理的深度、密度、宽度、面积、长度等信息中得到体现。划痕纹理越稀疏、清晰程度越低、划痕总面积越小，反映出薄膜的耐磨性能越强。通过计算机视觉技术，采集划痕图像，提取图像中的纹理信息，最终经过数据分析，从纹理信息中获取薄膜的耐磨性能，具体是采用基于灰度共生矩阵的图像纹理分析方法。灰度共生矩阵是描述纹理的重要方法，该矩阵的特征参数能够描述纹理的多种特性。本方法使用灰度共生矩阵的特征参数来描述划痕纹理的特性，用特征矩阵的特性来描述纹理的深度、密度、宽度等信息。
本发明的工作步骤如下：
开启本装置电源，启动测量软件，操作软件，使薄膜夹持装置弹出。在夹持装置上固定好待测样品即包装薄膜，操作软件，使夹持装置退回。在退回过程中，磨损装置将作用于夹持装置的磨损区域，在被夹持的薄膜表面产生划痕。夹持装置完全退回后，开启照明光源，操作软件采集图像，并启动图像处理模块，等待至输出测试结果。软件将自动对测试结果进行保存，也可以手动另存到移动储存设备。使用完毕后先退出测量软件，后关闭电源。
本发明相比现有技术的应用效果在于：所提出的测量方法和装置为烟用包装膜的耐磨性能提供了一种新的评价方法和测量手段，自动化程度高、人为误差小。
本发明中计算机视觉技术，主要包括成像技术，数字图像处理技术，图像测量技术和计算机技术。该技术的输入是待测样品的图像，输出是待测样品的划痕信息，以及该划痕信息表征的薄膜耐磨性能信息，具有操作方便、测试方法统一、自动化程度高、效率高等一系列优点，为薄膜耐磨性能提供了一种有效的检测方法。
附图说明
图1为本发明测量方法的原理图。
图2为本发明测量仪的整体结构示意图。
图3为本测量仪中模拟磨损装置的结构示意图。
图2、3中标号：1．相机支架  2．机壳  3．CCD相机  4．镜头，5．模拟磨损装置，5-1.磨块，5-2.磨块架，5-3.薄膜夹持机构，5-4.运动控制机构，5-5.底板；6．电源开关,7.照明光源。
具体实施方式
本发明以下结合实施例（附图）作进一步描述，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动和修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求所限定的范围。
如图1、2、3所示：一种烟用包装膜耐磨性能测量仪，包括模拟磨损装置5、设置在模拟磨损装置上方的图像采集装置以及用于接收图像采集信息的图像处理模块组成，所述模拟磨损装置5由底板5-5、设置在底板上的薄膜夹持机构5-3以及安装在薄膜夹持机构上面的磨块架5-2及磨块5-1构成，薄膜夹持机构5-3与磨块5-1之间可相对运动，所述图像采集装置由CCD相机3以及照明光源7组成，CCD相机3通过支架1设置在磨损装置上方。
在本发明中，所述图像处理模块通过USB接口接收CCD相机采集到的数字图像，经过滤波降噪、阈值分割处理后，最后通过纹理分析方法提取图像中的纹理特征，从而获取待测薄膜的耐磨性能参数。
所述照明光源7为LED光源，LED光源安装在磨损装置外周侧壁上，照明光源为测量视场提供稳定的测光照明。
机壳2为测试区域提供了适宜的光环境，减少外界光线的干扰。

Claims (3)

1.一种烟用包装膜耐磨性能测量仪，其特征在于：包括模拟磨损装置、设置在模拟磨损装置上方的图像采集装置以及用于接收图像采集信息的图像处理模块组成，所述模拟磨损装置由底板、设置在底板上的薄膜夹持机构以及安装在薄膜夹持机构上面的磨块架及磨块构成，薄膜夹持机构与磨块之间可相对运动，所述图像采集装置由CCD相机以及照明光源组成，CCD相机通过支架设置在磨损装置上方。
2.根据权利要求1所述的烟用包装膜耐磨性能测量仪，其特征在于：所述图像处理模块通过USB接口接收CCD相机采集到的数字图像，经过滤波降噪、阈值分割处理后，最后通过纹理分析方法提取图像中的纹理特征，从而获取待测薄膜的耐磨性能参数。
3.根据权利要求1所述的烟用包装膜耐磨性能测量仪，其特征在于：照明光源为LED光源，LED光源安装在磨损装置外周侧壁上。
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