CN106091936A - 一种基于机器视觉技术的透明纸偏移检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于机器视觉技术的透明纸偏移检测装置及方法，属于透明纸检测技术领域，包括工业相机、LED光源、聚光透镜、黑色背光板和待检透明纸。本发明采用LED光源并通过聚光透镜进行聚光后，照射到透明纸边缘，透明纸边缘由于反光其亮度会与其他部分产生明显差异，在待检透明纸背面安装黑色背光板，可以有效消除外界光线干扰，提高待检透明纸边缘与其他区域的对比度；采用工业相机正对待检透明纸边缘进行拍摄，采集图像数据，并对其进行滤波和减小误差处理，得到准确的图像数据，通过对图像数据的判断，实现待检透明纸的检测。

Description

一种基于机器视觉技术的透明纸偏移检测装置及方法

技术领域

本发明属于透明纸检测技术领域，具体涉及一种基于机器视觉技术的透明纸偏移检测装置及方法。

背景技术

目前，市场上很多商品的包装盒外包裹了一层透明纸，其目的是密封、防潮，因此透明纸使用非常广泛。然而，在包装过程中透明纸可能会出现偏移或缺失，为了保证产品的质量，防止不合格的透明纸产品流入市场，可以在包装过程中安装透明纸质量检测装置，检测其是否偏移、缺失。目前，主要使用光电式透明纸偏移检测装置对透明纸是否缺失进行检测，但对透明纸偏移程度检测效果不理想。光电式透明纸偏移检测装置的实现原理是：通过安装在透明纸两侧的光电传感器收发器进行缺失判断。当存在透明纸时，因其遮挡住发射器发射的光线，接收器的光电二极管处于不导通状态；当出现透明纸缺失时，接收器的光电二极管处于导通状态，如此通过光电二极管是否导通来判断透明纸是否缺失。

市场上多采用无色的透明纸对商品进行包装，使用光电式透明纸偏移检测装置对其检测时常出现误检、漏检现象，导致透明纸不合格产品流入市场，降低了包装设备的工作效率和产品质量。因此，需要一种更加准确有效的检测方法检测市场上各种透明纸。

发明内容

针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种基于机器视觉技术的透明纸偏移检测装置及方法，能够更加准确有效的检测透明纸在包装过程中出现的透明纸偏移、缺失。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于机器视觉技术的透明纸偏移检测装置，包括工业相机、LED光源、聚光透镜、黑色背光板和待检透明纸；

所述工业相机的镜头正对待检透明纸的边缘；所述聚光透镜安装于所述LED光源的前部；所述LED光源和所述工业相机位于待检透明纸的同一侧，且所述LED光源的照射角度和所述工业相机的镜头成一定角度；所述黑色背光板位于待检透明纸的另一侧；

LED光源通过聚光透镜聚光后，照射到待检透明纸的边缘，采用工业相机对待检透明纸的边缘进行拍摄，采集图像数据，通过对采集到的图像数据进行减小误差和滤波处理，得到准确的图像数据，通过对图像数据的判断，实现待检透明纸的检测。

优选地，所述LED光源的照射角度和所述工业相机的镜头成45°。

优选地，所述工业相机采用线阵工业相机。

优选地，所述LED光源采用条形LED光源。

优选地，所述聚光透镜采用柱状聚光透镜。

基于机器视觉技术的透明纸偏移检测装置的基本原理如下：

LED光源通过聚光透镜进行聚光后，照射到透明纸边缘，透明纸边缘由于反光其亮度会与其他部分产生明显差异。在透明纸背面安装黑色背光板，可以有效消除外界光线干扰，提高透明纸边缘与其他区域的对比度。采用工业相机正对待检透明纸边缘进行拍摄，采集图像数据。由工业相机采集的图像数据是一组像素点灰度值，对其进行滤波和减小误差处理，得到准确的图像数据，通过对图像数据的判断，实现被测透明纸的检测。

此外，本发明还提到一种基于机器视觉技术的透明纸偏移检测方法，该方法采用上述所述的一种基于机器视觉技术的透明纸偏移检测装置，按照如下步骤进行：

步骤1：正确安装上述检测装置；

步骤2：采用LED光源通过柱状聚光透镜进行聚光后，照射到待检透明纸的边缘；

步骤3：将工业相机的镜头正对待检透明纸的边缘进行拍摄，多次采集图像数据；

步骤4：对步骤3采集到的图像数据通过多次测量求平均值法进行减小误差处理；

步骤5：对通过步骤4进行减小误差处理的图像数据通过邻域相关法进行滤波处理，得到准确的图像数据；

步骤6：对步骤5中的图像数据进行计算，判断是否存在大于设定阈值的像素点灰度值；

若：判断结果是不存在大于设定阈值的像素点灰度值，则待检透明纸不合格；

或判断结果是存在大于设定阈值的像素点灰度值，则根据步骤5中的图像数据进一步确定待检透明纸的边缘位置，并将其和设定位置进行比较，计算出实际偏移距离；

步骤7：将步骤6中计算出的实际偏移距离与待检透明纸合格时的最大偏移值进行比较，判断待检透明纸是否合格；

若：判断结果是实际偏移距离大于待检透明纸合格时的最大偏移值，则待检透明纸不合格；

或判断结果是实际偏移距离小于或等于待检透明纸合格时的最大偏移值，则待检透明纸合格。

本发明所带来的有益技术效果：

采用了特殊安装角度的工业相机及LED光源，处理速度更快，节省了时间，提高了效率；本发明采用机器视觉技术比传统的光电传感器更加灵活、直观、准确；本发明具有较高的可靠性和准确度，可以用于检测各种类型的透明纸，能有效的避免透明纸缺陷产品流入市场，具有广泛的应用价值。

附图说明

图1为本发明基于机器视觉技术的透明纸偏移检测装置的安装示意图。

图2为透明纸图像数据的坐标化图。

图3为透明纸图像数据的连线坐标图。

图4为透明纸图像数据的滤波后的坐标图。

图5为透明纸缺失的像素点图像。

图6为透明纸偏移时的像素点图像。

其中，1-线阵工业相机；2-条形LED光源；3-柱状聚光透镜；4-黑色背光板；5-待检透明纸；6-镜头。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

如图1为本发明基于机器视觉技术的透明纸偏移检测装置的安装示意图。线阵工业相机1的镜头6正对待检透明纸5的边缘安装，条形LED光源2与线阵工业相机1的镜头6成约45°安装于线阵工业相机1的一侧；在条形LED光源2前安装柱状聚光透镜3。光线经柱状聚光透镜3聚光后，照射到待检透明纸5的边缘区域，由于反光，待检透明纸5的边缘的亮度会与其他部分产生明显差异。在待检透明纸5的背面安装黑色背光板4，可以有效消除外界光线干扰，提高待检透明纸5的边缘与其他区域的对比度。

图2为透明纸图像数据的坐标化图。以采用128像素的单色线阵工业相机为例，横坐标像素最大是128，纵坐标灰度值最大是255。该图像显示工业相机采集到的透明纸图像数据的坐标图。透明纸存在时，光源照射在透明纸边缘上，该位置反射的光亮度最大，故其灰度值最大。

图3为透明纸图像数据的连线坐标图。为了进一步消除外界干扰、避免产生误检，本发明采用多次求平均值的方法对数据进行处理，即设定一个缓冲区，保存最近多次采集到的图像数据，进行平均处理(去除最大值、最小值)，得到的图像数据进行坐标化处理。

图4为透明纸图像数据的滤波坐标图。对平均值后的图像数据进行滤波得到更准确的图像数据，本发明采用邻域相关法对图像数据进行滤波，滤除部分噪声干扰。滤波公式如下：

a[i]＝α*a[i-1]+(1-α)*a[i]

其中a[i]为当前像素点的灰度值，a[i-1]为前一个像素点灰度值，α是滤波参数。本实施例中α取值为0.2，滤波效果如图4所示，可看出滤波图比连线图要平滑，进一步减小了噪声干扰。

图5为透明纸缺失的像素点图像。根据实际情况设定一个阈值，将相机的图像数据经过 滤波处理后，和设定阈值进行比较，查询是否存在超过该设定阈值的像素点灰度值，如果不存在超过该设定阈值的像素点灰度值，则说明未找到待检透明纸的边缘，从而判定待检透明纸不存在。

如果存在超过该设定阈值的像素点灰度值，则说明待检透明纸进行了偏移，如图6所示，

当待检透明纸偏移时，像素点灰度值最大点也会发生变化，可知当前像素点灰度值最大点对应的像素位置，即当前像素值。在开始时需要对待检透明纸的边缘进行校准，得到校准的待检透明纸边缘位置，即设定值。将当前像素值减去设定值可得待检透明纸边缘相对于基准位置的偏移像素点数目。

在线阵工业相机和待检透明纸位置一定时，可知像素点值和实际长度的比例，由此可计算出待检透明纸实际的偏移距离。

如果实际偏移距离大于透明纸合格时的最大偏移值，则判断待检透明纸不合格；如果实际偏移距离小于或等于透明纸合格时的最大偏移值，则判断待检透明纸合格。

本发明基于机器视觉技术检测透明纸在包装过程中可能出现的偏移、缺失等问题，在一维空间里进行数据处理、分析，提高了处理速度，可满足工业生产实时性需求，并且具有非常高的检测准确度，可以有效的避免透明纸缺陷产品流入市场，具有较高的使用价值和广泛的应用空间。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于机器视觉技术的透明纸偏移检测装置，其特征在于：包括工业相机、LED光源、聚光透镜、黑色背光板和待检透明纸；

所述工业相机的镜头正对待检透明纸的边缘；所述聚光透镜安装于所述LED光源的前部；所述LED光源和所述工业相机位于待检透明纸的同一侧，且所述LED光源的照射角度和所述工业相机的镜头成一定角度；所述黑色背光板位于待检透明纸的另一侧；

LED光源通过聚光透镜聚光后，照射到待检透明纸的边缘，采用工业相机对待检透明纸的边缘进行拍摄，采集图像数据，通过对采集到的图像数据进行减小误差和滤波处理，得到准确的图像数据，通过对图像数据的判断，实现待检透明纸的检测。

2.根据权利要求1所述的基于机器视觉技术的透明纸偏移检测装置，其特征在于：所述LED光源的照射角度和所述工业相机的镜头成45°。

3.根据权利要求1所述的基于机器视觉技术的透明纸偏移检测装置，其特征在于：所述工业相机采用线阵工业相机。

4.根据权利要求1所述的基于机器视觉技术的透明纸偏移检测装置，其特征在于：所述LED光源采用条形LED光源。

5.根据权利要求1所述的基于机器视觉技术的透明纸偏移检测装置，其特征在于：所述聚光透镜采用柱状聚光透镜。

6.一种基于机器视觉技术的透明纸偏移检测方法，其特征在于：采用权利要求1所述的基于机器视觉技术的透明纸偏移检测装置，按照如下步骤进行：

步骤1：正确安装上述检测装置；

步骤2：LED光源通过聚光透镜聚光后，照射到待检透明纸的边缘；

步骤3：将工业相机的镜头正对待检透明纸的边缘进行拍摄，多次采集图像数据；

步骤4：对步骤3采集到的图像数据通过多次测量求平均值法进行减小误差处理；

步骤5：对通过步骤4进行减小误差处理的图像数据通过邻域相关法进行滤波处理，得到准确的图像数据；

步骤6：对步骤5中的图像数据进行计算，判断是否存在大于设定阈值的像素点灰度值；

若：判断结果是不存在大于设定阈值的像素点灰度值，则直接判断待检透明纸不合格；

或判断结果是存在大于设定阈值的像素点灰度值，则根据步骤5中的图像数据进一步确定待检透明纸的边缘位置，并将其和设定位置进行比较，计算出实际偏移距离；

步骤7：将步骤6中计算出的实际偏移距离与待检透明纸合格时的最大偏移值进行比较，判断待检透明纸是否合格；

若：判断结果是实际偏移距离大于待检透明纸合格时的最大偏移值，则待检透明纸不合格；

或判断结果是实际偏移距离小于或等于待检透明纸合格时的最大偏移值，则待检透明纸合格。