CN104528061B - 一种基于机器视觉技术的条盒香烟缺包检测装置 - Google Patents

一种基于机器视觉技术的条盒香烟缺包检测装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于机器视觉技术的条盒香烟缺包检测装置，用于检测条盒香烟包装过程中可能出现的小包缺失问题。在小盒烟包补包工位对堆叠烟包（两包上下堆叠）进行拍照，通过对图像进行灰度化、水平及垂直投影、滤波处理及烟包定位，判断堆叠烟包中是否存在烟包缺失。通过对连续五个堆叠烟包进行检测可判断对应的条盒是否存在小包缺失。主要由控制模块、相机模块、显示模块组成。其中，控制模块内包含一个符合COM Express标准的计算机模块、一个专用接口控制板；相机模块内包含一个CMOS工业相机、一个板级光学镜头及两个条形LED光源；显示模块内包含一个LVDS液晶屏、一个电阻式触摸屏及一个触摸屏控制器。

Description

一种基于机器视觉技术的条盒香烟缺包检测装置
技术领域
本发明涉及烟盒检测装置领域，具体是一种基于机器视觉技术的条盒香烟缺包检测装置。
背景技术
意大利G.D公司生产的G.DX1/X2包装机于上个世纪90年代引进国内，因其设备稳定可靠、易于维修，受到了各大卷烟企业的欢迎。但是由于机械、人为等因素，长期运行过程中亦出现一些缺陷。其中，许多卷烟企业在小盒烟包条装的过程中都出现过不同程度的条盒缺包现象。缺包的条盒一旦流入市场，既损害了消费者利益，又给卷烟企业形象造成不利影响。
各家卷烟企业对“条盒缺包”问题非常重视，为了彻底杜绝此问题，分别安装了采用各种检测方式的条盒缺包检测装置，其中包括称重式、光电式、射线式、负压式等。从实际使用情况来看，现有的各种检测方式都无法彻底杜绝条盒缺包问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于机器视觉技术的条盒香烟缺包检测装置，以解决现有技术检测条盒香烟包装过程中可能出现的小包缺失问题，避免存在缺包的条盒香烟流入市场。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种基于机器视觉技术的条盒香烟缺包检测装置，其特征在于：包括控制模块、相机模块、显示模块，其中：
所述控制模块包含符合COM Express标准的计算机模块、专用接口控制板。所述专用接口控制板包括ARM控制器、工业相机接口、同步信号输入电路、剔除信号输出接口、光源控制电路。所述ARM控制器接有同步信号输入电路、剔除信号输出接口及光源控制电路。所述ARM控制器、相机模块及显示模块分别与COM Express标准计算机模块相连；
所述相机模块配置有CMOS工业相机、板级光学镜头及两个条形LED光源，所述CMOS工业相机与控制模块中工业相机接口连接，所述条形LED光源与控制模块中光源控制电路连接。
所述显示模块配置有LVDS液晶屏、电阻式触摸屏及触摸屏控制器组成，所述LVDS液晶屏及触摸屏控制器分别与控制模块相连，触摸屏控制器接有电阻式触摸屏；
相机模块中CMOS工业相机采集待检堆叠烟包的图像并进行初步处理后传送给控制模块中计算机模块，控制器中计算机模块对图像进行灰度化、水平及垂直投影、滤波处理及烟包定位，判断堆叠烟包中是否存在烟包缺失，通过对连续五个堆叠烟包进行检测判断对应的条盒是否存在小包缺失，在检测到存在小包缺包的条盒时，计算机模块通过ARM控制器、剔除信号输出接口向包装机组控制系统发送剔除信号。
本发明的有益效果是：
1、目前，基于机器视觉技术的条盒缺包检测方式在国内还没有应用。采用机器视觉技术可以更直观、更准确，还可以实现缺包图像存储等一些辅助功能，方便相关人员分析机器运行状态。
2、机器视觉技术是一门比较成熟的技术，本发明中使用到的图像处理算法都是机器视觉领域成熟的常用算法，各种商用或开源的机器视觉函数库中都包含了这些算法，开发人员可以直接调用。
3、本发明可用于目前市场上大量使用的G.DX1/X2包装机，可以有效避免缺陷条盒香烟流入市场，具有广泛的应用空间。
附图说明
图1为本发明装置结构框图。
图2为本发明图像处理流程图。
图3为本发明控制模块的正面视图。
图4为本发明控制模块的侧面剖视图。
具体实施方式
如图1所示，一种基于机器视觉技术的条盒香烟缺包检测装置，包括包括控制模块、相机模块、显示模块，其中：
控制模块包含符合COM Express标准的计算机模块、专用接口控制板。所述专用接口控制板包括ARM控制器、工业相机接口、同步信号输入电路、剔除信号输出电路、光源控制电路。所述ARM控制器接有同步信号输入电路、剔除信号输出接口及光源控制电路。所述ARM控制器、相机模块及显示模块分别与COM Express标准计算机模块相连；
相机模块配置有CMOS工业相机、板级光学镜头及两个条形LED光源，所述CMOS工业相机与控制模块中工业相机接口连接，所述条形LED光源与控制模块中光源控制电路连接。
显示模块配置有LVDS液晶屏、电阻式触摸屏及触摸屏控制器组成，所述LVDS液晶屏及触摸屏控制器分别与控制模块相连，触摸屏控制器接有电阻式触摸屏；
如图2所示，相机模块中CMOS工业相机采集待检堆叠烟包的图像并进行初步处理后传送给控制模块中计算机模块，控制器中计算机模块对图像进行灰度化、水平及垂直投影、滤波处理及烟包定位，判断堆叠烟包中是否存在烟包缺失，通过对连续五个堆叠烟包进行检测判断对应的条盒是否存在小包缺失，在检测到存在小包缺包的条盒时，计算机模块通过ARM控制器、剔除信号输出电路向包装机组控制系统发送剔除信号。
在图1中，计算机模块用于操作系统以及上位机软件的运行。ARM控制器负责执行上位机软件的控制命令，包括读取小包及条盒编码器相位、与包装机组控制系统通讯等。工业相机接口用于连接相机模块，ARM控制器通过该接口控制相机模块内的工业相机在指定时间拍照，工业相机通过该接口将拍摄的图片传送给控制模块内的计算机模块。同步信号输入电路用于ARM控制器读取小包及条盒编码器相位并传送给计算机模块，实现本发明与整个包装机控制系统的相位同步。剔除信号输出电路用于ARM控制器向包装机组控制系统发送剔除信号。光源控制电路控制光源的开关，只在系统拍照时才打开光源，其它时间关闭光源，从而保证光源的稳定性。操作者可以通过显示模块查看系统运行的相关信息，并通过触摸屏设置系统的相关参数。
在图2中，本发明中的图像处理程序依次对工业相机拍摄到的待检堆叠烟包图像进行灰度化、水平及垂直投影、滤波处理及烟包定位，根据烟包定位结果确定堆叠烟包中是否存在烟包缺失。根据对连续五个堆叠烟包进行处理、分析，判断对应的条盒是否存在小包缺失。通过灰度化将工业相机拍摄到的烟包彩色图像转换为灰度图像，如果采用的是黑白相机则不需要进行灰度化处理；对图像每一行像素计算平均灰度值，得到水平投影曲线。对图像每一列像素计算平均灰度值，得到垂直投影曲线；通过滤波处理消除投影曲线中的一些干扰数据，保证后续烟包定位的准确性；在堆叠烟包水平投影曲线中，堆叠烟包上、下边缘和背景区域交界处以及堆叠的两包烟交界处都会形成投影值比烟包区域明显小的波谷。通过扫描查找水平投影曲线的波谷位置来确定堆叠烟包上、下边界以及堆叠的两包烟交界处；在堆叠烟包垂直投影曲线中，堆叠烟包左、右边缘和背景区域交界处会形成投影值比烟包区域明显小的波谷。通过扫描查找垂直投影曲线的波谷位置来确定堆叠烟包左、右边界；最终实现对堆叠的两包烟分别定位，根据定位结果判断堆叠烟包中是否存在烟包缺失。在图3、图4中，首先通过插座及螺钉将计算机模块7固定到焊装好的专用接口控制板3上，再通过螺柱将专用接口控制板3固定到壳体1上，计算机模块7的散热片紧贴壳体1安装。显示模块接口4及相机模块接口5分别通过螺栓固定到壳体1上并通过电缆连接专用接口控制板3上的接线端子6上。最后通过螺钉将盖板2与壳体1固定到一起。

Claims (1)

1.一种基于机器视觉技术的条盒香烟缺包检测装置，其特征在于：包括控制模块、相机模块、显示模块，其中： 所述控制模块包含符合COM Express标准的计算机模块、专用接口控制板； 所述专用接口控制板包括ARM控制器、工业相机接口、同步信号输入电路、剔除信号输出接口、光源控制电路； 所述ARM控制器接有同步信号输入电路、剔除信号输出接口及光源控制电路； 所述ARM控制器、相机模块及显示模块分别与COM Express标准计算机模块相连； 所述相机模块配置有CMOS工业相机、板级光学镜头及两个条形LED光源，所述CMOS工业相机与控制模块中工业相机接口连接，所述条形LED光源与控制模块中光源控制电路连接； 所述显示模块配置有LVDS液晶屏、电阻式触摸屏及触摸屏控制器组成，所述LVDS液晶屏及触摸屏控制器分别与控制模块相连，触摸屏控制器接有电阻式触摸屏； 相机模块中CMOS工业相机采集待检堆叠烟包的图像并进行初步处理后传送给控制模块中计算机模块，控制器中计算机模块对图像进行灰度化、水平及垂直投影、滤波处理及烟包定位，判断堆叠烟包中是否存在烟包缺失，通过对连续五个堆叠烟包进行检测判断对应的条盒是否存在小包缺失，在检测到存在小包缺包的条盒时，计算机模块通过ARM控制器、剔除信号输出接口向包装机组控制系统发送剔除信号。
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