CN106370112A - 通用的宽度检测系统 - Google Patents

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谢勇
许永童
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SHANGHAI LANBAO SENSING TECHNOLOGY Co Ltd
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/028—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness by measuring lateral position of a boundary of the object

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Abstract

一种通用的宽度检测系统，用于对片状条形物的宽度检测，该系统包括一根横梁标准体，在横梁标准体的两端各设有一个图像传感器，分别为左传感器和右传感器，图像传感器对向被检测物的宽度方向边缘，该边缘与背景色对比呈现出可辨识的边界，检测装置还具有主控制器，该主控制器根据左传感器与右传感器的中心距和两个图像传感器对边缘拍摄的图像，计算出被测物的宽度值。

Description

通用的宽度检测系统
技术领域
本发明属于检测技术领域，特别涉及一种通用的宽度检测系统。
背景技术
丝束是指用来切断成短纤维或经牵切法而制成化纤条的大量根数的连续长丝集合而成的基本无捻的长条化学纤维束。在卷烟的制造过程中，需要时刻监控丝束的宽度，然而，现有技术中，主要靠人工来调整，非常不方便，精度也无法保证。同时，除了丝束以外，其他行业也会遇到需要检测条形片状物宽度的问题，也缺乏一种简单便宜并且有效的检测装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种通用的宽度检测系统。
本发明的技术方案是，通用的宽度检测系统，用于对片状条形物的宽度检测，例如白纸等物。该系统包括一根横梁，在横梁的两端各设有一个图像传感器，分别为左传感器和右传感器，图像传感器对向被检测物的宽度方向边缘，该边缘与背景色对比呈现出可辨识的边界，
检测装置还具有主控制器，该主控制器根据左传感器与右传感器的中心距和两个图像传感器对边缘拍摄的图像，计算出被测物的宽度值。
进一步的，图像传感器包括摄像头，主控制器集成在其中一个图像传感器中，该图像传感器为主传感器，另一个为副传感器，两个传感器间具有通信链路连接。
进一步的，还包括触摸屏与主传感器连接。
一种通用的宽度检测系统，用于对片状条形物的宽度检测，图像传感器包括摄像头，
将摄像头获取的边缘图像进行亮度区分，提取出边缘的距离信息；
设D1+/D1-代表摄像头检测区域，其中D1-为离摄像头中心距的距离(未检测到线的距离)，D1+是离摄像头中心距的距离(检测到线的距离)；
D2+/D2-：代表摄像头检测区域，其中D2-为离摄像头中心距的距离(未检测到线的距离)，D2+是离摄像头中心距的距离(检测到线的距离)；
X为修正系数，传感器中心距为S，摄像头检测实际数与S的差值作为修正系数，可正可负；
被测物宽度L的计算公式为
附图说明
图1是本发明的宽度检测实现原理图。
图2是本发明中宽度测量公式示意图。
图3是本发明中主控制器电路组成示意图。
具体实施方式
如图1所示，是丝束开松宽度检测的基本原理示意图，两个光学传感器检测各自的宽度，再加上两个传感器间的间距修正，即为最终的丝束宽度。丝束宽度检测传感器是在这个原理的基础上，传感器可以集成主控制器的功能，从而简化了系统，提高了系统可靠性。
传感器单元分为主、副摄像头两种，其硬件、嵌入式软件是相同的，只是设置不同。主摄像头除了采用图像识别技术、检测本摄像头宽度外，兼作主控制器，完成对副摄像头的宽度数据采集和最终宽度的计算和处理，然后与触摸屏通讯、传送宽度数据。
摄像头单元采用两个摄像头单元等同的硬件和软件设计，可通过串行通讯口进行主、从和其它设置。主摄像头带主控功能，除了检测本摄像头的宽度外，还读取副摄像头的宽度、并加上两者间的偏离修正值、将最终宽度通过RS485传给触摸屏；副摄像头则只检测本摄像头的宽度，然后传送给主摄像头。这样的设计省去了单独的主控制器，简单可靠。
摄像头单元嵌入式软件部分主要包括以下功能模块：
(1)系统初始化和所用片上外设的驱动程序模块(包括主副摄像头通讯检测)；
(2)单摄像头图像识别宽度检测、数据处理程序模块；
(3)摄像头单元与触摸屏之间通过RS485总线进行的MODBUS通讯程序模块，带超时检测；
(4)2个摄像头单元间的通讯模块，带超时检测；
(5)主摄像头宽度计算(包括修正)、数据处理程序模块；
(6)单个摄像头单元的参数设置和宽度标定功能，主、副摄像头设定功能，主摄像头单元的宽度修正计算功能，参数记忆功能；
(7)各功能模块间的协调管理模块。
触摸屏与主摄像头之间通过RS485总线连接，触摸屏为主机，主摄像头为从机，触摸屏对超过限度的宽度作警示色闪烁显示。与触摸屏的通讯遵从触摸屏的MODBUS协议，内部传送和设置等的简单协议。图3是主控制器电路组成示意图。
如图2所示宽度计算方法：
D1+/D1-：代表摄像头检测区域，其中D1-为离摄像头中心距的距离(未检测到线的距离)，
D1+是离摄像头中心距的距离(检测到线的距离)；
D2+/D2-：代表摄像头检测区域，其中D2-为离摄像头中心距的距离(未检测到线的距离)，
D2+是离摄像头中心距的距离(检测到线的距离)；
X:修正系数，标准体240mm,摄像头检测实际数与标准体的差值，作为修正系数，可正可负。
标准体线宽的公式：
主控制器控制主副摄像头，对宽度的检测步骤包括：
A，主从数据交换功能,RS232通讯；
B，摄像头数据采集，分辨率320x240，提取中间20行数据：
(1)通过设置摄像头参数，只直提取中间20行数；
(2)针对提取数据进行亮度区分；
(3)将区分数据转换成距离信息；
C，线束宽度计算；
D，主摄像头与触摸屏之间通信：遵从触摸屏的MODBUS协议，根据触摸屏的规定格书上传数据。
以左边界为例，当丝束边界未超过传感器中心时，D1-有值，令D1+为零，右边界同理。宽度计算公式为：
L＝240–(D1-)+(D1+)–(D2-)+(D2+)+X
X：修正系数。
对于本发明涉及到标定，具体有，
对于单只传感器的标定：使用标定尺，放置在丝束上，标定尺上面白色部分宽度固定，使用标定算法，将像素点数与实际宽度对应。
对于2只传感器配合标定：单只传感器标定完毕，可以使用一个大标定尺，标定尺上白色宽度为240mm，该尺寸＝传感器1的测量宽度+传感器2的测量宽度+传感器之间的安装间隙。由此算出传感器的安装间隙。
主控功能的过程是，两个传感器进行通信，采集2传感器测量值。同时能够进行2只传感器标定，将2传感器之间的距离存储在EEPORM中。

Claims (4)

1.一种通用的宽度检测系统，用于对片状条形物的宽度检测，其特征在于，该系统包括一根横梁标准体，在横梁标准体的两端各设有一个图像传感器，分别为左传感器和右传感器，图像传感器对向被检测物的宽度方向边缘，该边缘与背景色对比呈现出可辨识的边界，
检测装置还具有主控制器，该主控制器根据左传感器与右传感器的中心距和两个图像传感器对边缘拍摄的图像，计算出被测物的宽度值。
2.如权利要求1所述的一种通用的宽度检测系统，其特征在于，图像传感器包括摄像头，主控制器集成在其中一个图像传感器中，该图像传感器为主传感器，另一个为副传感器，两个传感器间具有通信链路连接。
3.如权利要求2所述的一种通用的宽度检测系统，其特征在于，还包括触摸屏与主传感器连接。
4.如权利要求1所述的一种通用的宽度检测系统，用于对片状条形物的宽度检测，其特征在于，图像传感器包括摄像头，
将摄像头获取的边缘图像进行亮度区分，提取出边缘的距离信息；
设D1+/D1-代表摄像头检测区域，其中D1-为离摄像头中心距的距离(未检测到线的距离)，D1+是离摄像头中心距的距离(检测到线的距离)；
D2+/D2-：代表摄像头检测区域，其中D2-为离摄像头中心距的距离(未检测到线的距离)，D2+是离摄像头中心距的距离(检测到线的距离)；
X为修正系数，传感器中心距为S，摄像头检测实际数与S的差值作为修正系数，可正可负；
被测物宽度L的计算公式为
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