CN104807829B - 一种咀棒视觉检测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种咀棒视觉检测系统及方法。包括图像采集模块、图像处理模块、检测模块、数据管理模块和信号控制模块，图像采集模块用于对待检测咀棒进行采相；图像处理模块用于对咀棒照片进行白平衡处理；检测模块用于选取合格的咀棒照片为标准样张，并将其他咀棒照片与标准样张进行对比，识别产品缺陷类别；数据管理模块用于接收、保存并显示缺陷信息，同时生成报警信号和废品处理信号；信号控制模块用于控制信号的输入和输出、信号滤波除噪和/或屏蔽异常信号干扰。本发明采用机器进行检测，不仅降低了检测工人的劳动强度，而且检测速度快、检测精度高、检测出的产品质量可靠，可以给卷烟材料厂带来了质量管理的巨大帮助。
Description
技术领域
本发明涉及视觉检测系统，特别涉及一种咀棒视觉检测系统及方法。
背景技术
为了提高烟草口感和降低烟草对人体的危害，烟草公司研发出了许多新型香烟，比如爆珠烟。爆珠烟是指过滤嘴内带有一颗液体小胶珠的香烟，这颗小胶珠在吸烟过程中被捏破后，胶珠内的液体可以使香烟在吸允过程中更加生香，强化香气或特性，使吸烟者得到更为舒适的体验，这颗液体小胶珠也被称为神龙珠。在做成过滤嘴之前，6颗或者4颗神龙珠在一个长长的咀棒里面，后期才均分成6小段或4小段，即平时看到的香烟过滤嘴。为了保证每根烟里面有含珠，现有技术采用人工检测的方法，需要工人拿着过滤棒对着光，一根根的看，存在非常多的缺点，见下：
(1)长时间检测单一产品，检测工人眼睛容易疲劳，并且容易受情绪的影响，检测结果难以保证；
(2)每个检测工人对同种被检测材料的标准有轻微的浮动，检测标准不一致，很难保证高质量的产品。
(3)人工检测的速度相对比较慢，短时间内很难检测完成大量生产任务。
(4)人工检测的精度低，人眼可以发现的最小的缺陷是对比度明显、相对比较大的缺陷,但依靠人的能力很难保持持续的、稳定的视觉效果。
因此需要一种新的视觉检测系统和方法，可以简单方便且准确的发现咀棒内神龙珠的个数、位置和大小是否符合标准，不仅减轻工人的劳动量，而且提高烟草产品的质量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种咀棒视觉检测系统及方法，解决了现有技术中采用人工检测效率低下、且检测标准不统一、检测结果难以保证的技术问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种咀棒视觉检测系统，包括图像采集模块、图像处理模块、检测模块、数据管理模块和信号控制模块，
所述图像采集模块用于对待检测咀棒进行采相，并将采集的多张咀棒照片通过采集卡即时传输给所述图像处理模块；
所述图像处理模块用于按照预先设定的图像参数对咀棒照片进行白平衡处理，并将处理后的咀棒照片发送给所述检测模块；
所述检测模块用于选取合格的咀棒照片为标准样张，并将其他咀棒照片与标准样张进行RGB值对比，识别其他咀棒照片中的缺陷类别，生成缺陷信息，并将缺陷信息发送到数据管理模块；
所述数据管理模块用于接收、保存并显示所述缺陷信息，同时生成报警信号和废品处理信号；
所述信号控制模块用于控制信号的输入和输出、信号滤波除噪和/或屏蔽异常信号干扰。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步的，所述缺陷类别为咀棒中缺少神龙珠、咀棒中神龙珠位置偏移和/或咀棒中神龙珠破损；所述缺陷信息包括缺陷类别、缺陷图像、缺陷位置和/或缺陷大小。
进一步的，所述图像采集模块包括检测台、上检测光源和上检测相机，所述检测台上设置有传送带，所述传送带用于传送待检测的咀棒；
所述上检测光源设置在检测台的下方，用于发出光线照射咀棒；
所述上检测相机上设有上检测镜头，所述上检测相机设置在所述传送带上方，且所述上检测相机靠近所述上检测光源设置；上检测相机为高速线阵扫描相机，用于对待检测的咀棒进行采相，并将采集的多张咀棒照片通过采集卡即时传输给所述图像处理模块。
进一步的，所述图像采集模块还包括下检测光源和下检测相机，所述下检测光源设置在所述传送带的上方；所述下检测相机上设有下检测镜头，所述下检测相机设置在所述传送带下方，且靠近所述下检测光源设置；所述下检测相机连接所述图像处理模块。
进一步的，所述上检测光源距离所述上检测镜头的距离为13～21mm；所述下检测光源距离所述下检测镜头的距离为13～21mm；所述上检测光源和所述下检测光源均为条形LED光源，所述上检测光源和所述下检测光源的光路均与所述待检测咀棒的传送方向相垂直且照向所述待检测咀棒；所述上检测光源和所述下检测光源的亮度分别为6400～5400lux；所述上检测光源和所述下检测光源均包括光源盒，所述光源盒内设置有冷却风扇。
进一步的，所述检测模块包括参数设置单元、对比识别单元和缺陷信息生成单元，
所述参数设置单元用于设定图像参数、咀棒参数和/或检测参数；
所述对比识别单元用于根据预先设定的咀棒参数选取合格的咀棒照片为标准样张，并将其他咀棒照片与标准样张进行RGB值对比，根据设定的检测参数，判断其他咀棒照片中是否存在产品缺陷；
所述缺陷信息生成单元用于生成缺陷信息，并将缺陷信息发送到数据管理模块。
进一步的，所述数据管理模块包括数据库、显示单元、管理单元、数据统计单元、报警信号生成单元和剔除信号生成单元，
所述数据库用于存储所述缺陷信息；
所述显示单元用于实时、缩放显示所述缺陷信息及其在咀棒上的具体位置，并进行标示；
所述管理单元用于对数据库中的缺陷信息进行分类、查询、导出和删除管理；
所述数据统计单元用于对缺陷信息进行统计，生成产品产量、废品率、良品率、废品中每种缺陷的数量和/或百分比数据，并以HTML和/或EXCEL报表格式进行保存；
所述报警信号生成单元用于根据所述缺陷信息，生成用于提示用户的声光报警信号；
所述剔除信号生成单元用于根据所述缺陷信息，生成剔除信号，并将剔除信号发送给用于剔除缺陷咀棒产品的剔除装置。
进一步的，所述图像参数为处理后的咀棒照片的亮度和对比度；所述咀棒参数包括咀棒的长度、咀棒的直径、咀棒中神龙珠的个数、神龙珠的直径和/或神龙珠的相位；所述检测参数包括检测精度、检测区域、检测面积和/或神龙珠相位差大小值。
一种咀棒视觉检测方法，包括以下步骤：
步骤1，打开检测台和相机开关，调整光源亮度，所述相机对检测台上的待检测咀棒进行采相；
步骤2，将采集的多张咀棒照片通过采集卡即时传输到传输到图像处理模块；
步骤3，设定图像参数，所述图像处理模块根据设定的图像参数对所述咀棒照片进行白平衡处理，并将处理后的咀棒照片发送给检测模块；
步骤4，设定检测参数和咀棒参数；所述检测模块根据设定的咀棒参数选取合格的咀棒照片为标准样张，并将其他咀棒照片的RGB值和标准样张的RGB值进行对比，根据设定的检测参数，判断其他咀棒照片中是否存在产品缺陷并识别缺陷类别；若存在产品缺陷，则对该咀棒进行标记，并将缺陷信息发送到数据管理模块；所述所述缺陷信息包括缺陷图像、缺陷位置、缺陷类型和/或缺陷大小；
步骤5，所述数据处理模块接收、保存并显示所述缺陷信息，并对所述缺陷信息进行统计，生成产品产量、废品率、良品率、废品中每种缺陷的数量和/或百分比数据，并以HTML和/或EXCEL报表格式进行保存；同时生成报警信号和废品处理信号。
进一步的，还包括步骤6，步骤6具体为：保存所述标准样张、图像参数、咀棒参数和/或检测参数，并形成与所述咀棒参数相对应的多个检测方案并保存在数据库中，当待检测咀棒存在对应的检测方案时，所述检测模块自动选择相对应的检测方案进行参数设置，并判断待检测咀棒的照片中是否存在产品缺陷。
进一步的，所述图像参数为处理后的咀棒照片的亮度和对比度；所述咀棒参数包括咀棒的长度、咀棒的直径、咀棒中神龙珠的个数、神龙珠的直径和/或神龙珠的相位；所述检测参数包括检测精度、检测区域、检测面积和/或相位差大小值；所述缺陷类别为咀棒中缺少神龙珠、咀棒中神龙珠破损和/或咀棒中神龙珠位置偏移；所述缺陷信息包括缺陷类别、缺陷图像、缺陷位置和/或缺陷大小。
本发明的咀棒视觉检测系统和方法采用机器进行检测，具有以下优点：
(1)产品质量标准量化，检测结果可靠、稳定。
(2)检测速度快，并且可以长时间检测，可以达到24小时全天检测。
(3)检测精度高，机器能够轻而易举地发现对比度不太明显的缺陷。
(4)降低了检测工人的劳动强度、提高了烟草产品的质量，具有检测速度快、精度高、质量可靠等优越性，给很多卷烟材料厂带来了质量管理的巨大帮助。
附图说明
图1为本发明咀棒视觉检测系统的结构示意图；
图2为本发明咀棒视觉检测方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，本实施例的咀棒视觉检测系统的结构示意图，包括图像采集模块、图像处理模块、检测模块、数据管理模块和信号控制模块，所述图像采集模块用于对待检测咀棒进行采相，并将采集的咀棒照片通过采集卡即时传输给所述图像处理模块；所述图像处理模块用于按照预先设定的图像参数对咀棒照片进行白平衡处理，调整咀棒照片的亮度和对比度，并将处理后的咀棒照片发送给所述检测模块；所述检测模块用于选取合格的咀棒照片为标准样张，并将其他咀棒照片与标准样张进行RGB值对比，识别其他咀棒照片中的咀棒中是否缺少神龙珠、咀棒中神龙珠位置是否偏移和/或咀棒中神龙珠是否破损；生成缺陷信息，并将缺陷信息发送到数据管理模块；所述数据管理模块用于接收、保存并显示所述缺陷信息，同时生成报警信号和废品处理信号；所述信号控制模块用于控制信号的输入和输出、信号滤波除噪和/或屏蔽异常信号干扰。
本实施例中，所述图像采集模块包括检测台、上检测光源和上检测相机，所述检测台上设置有传送带，所述传送带用于传送待检测的咀棒；所述上检测光源设置在检测台的下方，用于发出光线照射咀棒；所述上检测相机上设有上检测镜头，所述上检测相机设置在所述传送带上方，且所述上检测相机靠近所述上检测光源设置；上检测相机为高速线阵扫描相机，用于对待检测的咀棒进行采相，并将采集的多张咀棒照片通过采集卡即时传输给所述图像处理模块。在其他实施例中，还可以另外设置一组光源和照相机。具体为：所述光源还包括下检测光源，所述下检测光源设置在所述传送带的上方。所述相机还包括下检测相机，所述下检测相机上设有下检测镜头，所述下检测相机设置在所述传送带下方，且靠近所述下检测光源设置；所述下检测相机连接所述的输入端。通过设置下检测光源和下检测相机，可以检测咀棒包装纸粘合处是否粘合好。
在本实施例和其他优选实施例中，所述上检测光源距离所述上检测镜头的距离为13～21mm；所述下检测光源距离所述下检测镜头的距离为13～21mm。所述上检测光源和所述下检测光源均为条形LED光源，所述上检测光源和所述下检测光源的光路均与所述待检测咀棒的传送方向相垂直且照向所述待检测咀棒；所述上检测光源和所述下检测光源的亮度分别为6400～5400lux。所述上检测光源和所述下检测光源均包括光源盒，所述光源盒内设置有冷却风扇。本发明根据目前咀棒材料和神龙珠的性质，采用高亮度条形LED光源照明，LED光源具有稳定性好、寿命长、易定制和扩展等多种优点，不仅满足该类产品的质量检测要求，而且只要在做好相关温度控制措施后，其寿命可达到数万小时。本实施例中，所述上检测相机和所述下检测相机均为高速线阵扫描相机，所述高速线阵扫描相机通过采集卡即时将采集的待检测咀棒的照片发送给所述图像处理模块。
本实施例中，所述图像采集模块还包括编码器，所述编码器用于采集传送带的传送速度，根据编码器采集的传送带速度，可以控制相机采集图像的速度。例如如果流水线故障停止了，编码器获取的速度为0，就会通知相机停止采相，检测系统也会发出报警信号。
本实施例中，所述检测模块包括参数设置单元、对比识别单元和缺陷信息生成单元，所述参数设置单元用于设定图像参数、咀棒参数和/或检测参数；所述对比识别单元用于根据预先设定的咀棒参数选取合格的咀棒照片为标准样张，并将其他咀棒照片与标准样张进行RGB值对比，根据设定的检测参数，判断其他咀棒照片中是否存在产品缺陷；所述缺陷信息生成单元用于生成缺陷信息，并将缺陷信息发送到数据管理模块。本实施例中，所述咀棒参数包括咀棒的长度、咀棒的直径、咀棒中神龙珠的个数、神龙珠的直径和/或神龙珠的相位；所述检测参数包括检测精度、检测区域、检测面积和/或神龙珠相位差大小值。
本实施例中，所述数据管理模块包括数据库、显示单元、管理单元、数据统计单元、报警信号生成单元、剔除信号生成单元、所述数据库用于存储所述缺陷信息；所述显示单元用于实时、缩放显示所述缺陷信息及其在咀棒上的具体位置，并进行标示；所述管理单元用于对数据库中的缺陷信息进行分类、查询、导出和删除管理；所述数据统计单元用于对缺陷信息进行统计，生成产品产量、废品率、良品率、废品中每种缺陷的数量和/或百分比数据，并以HTML和/或EXCEL报表格式进行保存；所述报警信号生成单元用于根据所述缺陷信息，生成用于提示用户的声光报警信号；所述剔除信号生成单元用于根据所述缺陷信息，生成剔除信号，并将剔除信号发送给用于剔除缺陷咀棒产品的剔除装置。
图2为本发明咀棒视觉检测方法的流程图，包括以下步骤：
步骤1，打开检测台和相机开关，调整光源亮度，所述相机对检测台上的待检测咀棒进行采相；待检测咀棒的规格有多种，可以是含有6个神龙珠的粗棒，或者是含有4个神龙珠的细棒等等；
步骤2，将采集的多张咀棒照片通过采集卡即时传输到传输到图像处理模块；
步骤3，设定图像参数，所述图像处理模块根据设定的图像参数对所述咀棒照片进行白平衡处理，并将处理后的咀棒照片发送给检测模块；
步骤4，设定检测参数和咀棒参数；所述检测模块根据设定的咀棒参数选取合格的咀棒照片为标准样张，并将其他咀棒照片的RGB值和标准样张的RGB值进行对比，根据设定的检测参数，判断其他咀棒照片中是否存在产品缺陷并识别缺陷类别；若存在产品缺陷，则对该咀棒进行标记，并将缺陷信息发送到数据管理模块；所述所述缺陷信息包括缺陷图像、缺陷位置、缺陷类型和/或缺陷大小；本实施例中，检测参数分为多个级别、多种类型，用户可以针对于某一类缺陷进行检测级别调整，以保证可以有不同质量标准的产品输出。因为相机采集到的图案，并不都是客户关注的图案，有些区域他们很关注，需要很高的检测精度；但是有些区域他们不关注，检测精度要求不高，有点缺陷是可以容忍的，因此，可以在待对比的咀棒照片上，划分不同的区域，采用不同的检测精度进行对比识别。
步骤5，所述数据处理模块接收、保存并显示所述缺陷信息，并对所述缺陷信息进行统计，生成产品产量、废品率、良品率、废品中每种缺陷的数量和/或百分比数据，并以HTML和/或EXCEL报表格式进行保存；同时生成报警信号和废品处理信号。
本实施例中还包括步骤6，步骤6具体为保存所述标准样张、图像参数、咀棒参数和/或检测参数，并形成与所述咀棒参数相对应的多个检测方案并保存在数据库中，当待检测咀棒存在对应的检测方案时，所述检测模块自动选择相对应的检测方案进行参数设置，并判断待检测咀棒的照片中是否存在产品缺陷。
本实施例中，所述图像参数为处理后的咀棒照片的亮度和对比度；所述咀棒参数包括咀棒的长度、咀棒的直径、咀棒中神龙珠的个数、神龙珠的直径和/或神龙珠的相位；所述检测参数包括检测精度、检测区域、检测面积和/或相位差大小值；所述缺陷类别为咀棒中缺少神龙珠、咀棒中神龙珠破损和/或咀棒中神龙珠位置偏移；所述缺陷信息包括缺陷类别、缺陷图像、缺陷位置和/或缺陷大小。
本实施例中，可以将缺陷集中进行显示，以便了解缺陷的分布情况和重复性缺陷，以此判断周期性故障，并提示操作人员检测设备；同时，用户能对产品的检测状态进行人工监视，生产线状态正常与否一目了然，可以实时查看缺陷图片及信息，比如编号、X-Y坐标、位置等，并采用不同颜色标示缺陷等级，鼠标单击任一缺陷图片放大显示的同时，缺陷位置以红色标记显示，更清晰直观。
本发明的咀棒视觉检测系统和方法采用机器进行检测，不仅降低了检测工人的劳动强度，而且检测速度快、检测精度高、检测出的产品质量可靠，可以给卷烟材料厂带来了质量管理的巨大帮助。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种咀棒视觉检测系统，其特征在于：包括图像采集模块、图像处理模块、检测模块、数据管理模块和信号控制模块，
所述图像采集模块用于对待检测咀棒进行采相，并将采集的多张咀棒照片通过采集卡即时传输给所述图像处理模块；
所述图像处理模块用于按照预先设定的图像参数对咀棒照片进行白平衡处理，并将处理后的咀棒照片均发送给所述检测模块；
所述检测模块用于根据预先设定的咀棒参数从上述处理后的咀棒照片中选取合格的咀棒照片为标准样张，并将其他咀棒照片与标准样张进行RGB值对比，识别其他咀棒照片中的缺陷类别，生成缺陷信息，并将缺陷信息发送到数据管理模块；
所述数据管理模块用于接收、保存并显示所述缺陷信息，同时生成报警信号和废品处理信号；
所述信号控制模块用于控制信号的输入和输出、信号滤波除噪和/或屏蔽异常信号干扰。
2.根据权利要求1所述的咀棒视觉检测系统，其特征在于：所述缺陷类别包括咀棒中缺少神龙珠、咀棒中神龙珠位置偏移和/或咀棒中神龙珠破损；所述缺陷信息包括缺陷类别、缺陷图像、缺陷位置和/或缺陷大小。
3.根据权利要求1或2所述的咀棒视觉检测系统，其特征在于：所述图像采集模块包括检测台、上检测光源和上检测相机，所述检测台上设置有传送带，所述传送带用于传送待检测的咀棒；
所述上检测光源设置在检测台的下方，用于发出光线照射咀棒；
所述上检测相机上设有上检测镜头，所述上检测相机设置在所述传送带上方，且所述上检测相机靠近所述上检测光源设置；上检测相机为高速线阵扫描相机，用于对待检测的咀棒进行采相，并将采集的多张咀棒照片通过采集卡即时传输给所述图像处理模块。
4.根据权利要求3所述的咀棒视觉检测系统，其特征在于：所述图像采集模块还包括下检测光源和下检测相机，所述下检测光源设置在所述传送带的上方；所述下检测相机上设有下检测镜头，所述下检测相机设置在所述传送带下方，且靠近所述下检测光源设置；所述下检测相机连接所述图像处理模块。
5.根据权利要求4所述的咀棒视觉检测系统，其特征在于：所述上检测光源距离所述上检测镜头的距离为13～21mm；所述下检测光源距离所述下检测镜头的距离为13～21mm；所述上检测光源和所述下检测光源均为条形LED光源，所述上检测光源和所述下检测光源的光路均与所述待检测咀棒的传送方向相垂直且照向所述待检测咀棒；所述上检测光源和所述下检测光源的亮度分别为6400～5400lux；所述上检测光源和所述下检测光源均包括光源盒，所述光源盒内设置有冷却风扇。
6.根据权利要求3所述的咀棒视觉检测系统，其特征在于：所述检测模块包括参数设置单元、对比识别单元和缺陷信息生成单元，
所述参数设置单元用于设定图像参数、咀棒参数和/或检测参数；
所述对比识别单元用于根据预先设定的咀棒参数选取合格的咀棒照片为标准样张，并将其他咀棒照片与标准样张进行RGB值对比，根据设定的检测参数，判断其他咀棒照片中是否存在产品缺陷；
所述缺陷信息生成单元用于生成缺陷信息，并将缺陷信息发送到数据管理模块。
7.根据权利要求3所述的咀棒视觉检测系统，其特征在于：所述数据管理模块包括数据库、显示单元、管理单元、数据统计单元、报警信号生成单元和剔除信号生成单元，
所述数据库用于存储所述缺陷信息；
所述显示单元用于实时、缩放显示所述缺陷信息及其在咀棒上的具体位置，并进行标示；
所述管理单元用于对数据库中的缺陷信息进行分类、查询、导出和删除管理；
所述数据统计单元用于对缺陷信息进行统计，生成产品产量、废品率、良品率、废品中每种缺陷的数量和/或百分比数据，并以HTML和/或EXCEL报表格式进行保存；
所述报警信号生成单元用于根据所述缺陷信息，生成用于提示用户的声光报警信号；
所述剔除信号生成单元用于根据所述缺陷信息，生成剔除信号，并将剔除信号发送给用于剔除缺陷咀棒产品的剔除装置。
8.根据权利要求6所述的咀棒视觉检测系统，其特征在于：所述图像参数为处理后的咀棒照片的亮度和对比度；所述咀棒参数包括咀棒的长度、咀棒的直径、咀棒中神龙珠的个数、神龙珠的直径和/或神龙珠的相位；所述检测参数包括检测精度、检测区域、检测面积和/或神龙珠相位差大小值。
9.一种咀棒视觉检测方法，利用权利要求1-8任一所述的咀棒视觉检测系统，包括以下步骤：
步骤1，打开检测台和相机开关，调整光源亮度，所述相机对检测台上的待检测咀棒进行采相；
步骤2，将采集的多张咀棒照片通过采集卡即时传输到传输到图像处理模块；
步骤3，设定图像参数，所述图像处理模块根据设定的图像参数对所述咀棒照片进行白平衡处理，并将处理后的咀棒照片发送给检测模块；
步骤4，设定检测参数和咀棒参数；所述检测模块根据设定的咀棒参数选取合格的咀棒照片为标准样张，并将其他咀棒照片的RGB值和标准样张的RGB值进行对比，根据设定的检测参数，判断其他咀棒照片中是否存在产品缺陷并识别缺陷类别；若存在产品缺陷，则对该咀棒进行标记，并将缺陷信息发送到数据管理模块；所述缺陷信息包括缺陷图像、缺陷位置、缺陷类型和/或缺陷大小；
步骤5，所述数据处理模块接收、保存并显示所述缺陷信息，并对所述缺陷信息进行统计，生成产品产量、废品率、良品率、废品中每种缺陷的数量和/或百分比数据，并以HTML和/或EXCEL报表格式进行保存；同时生成报警信号和废品处理信号。
10.根据权利要求9所述的咀棒视觉检测方法，其特征在于：还包括步骤6，步骤6具体为：保存所述标准样张、图像参数、咀棒参数和/或检测参数，并形成与所述咀棒参数相对应的多个检测方案并保存在数据库中，当待检测咀棒存在对应的检测方案时，所述检测模块自动选择相对应的检测方案进行参数设置，并判断待检测咀棒的照片中是否存在产品缺陷。
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