CN108613987A - 烟支外观实时在线检测剔除装置及方法 - Google Patents

烟支外观实时在线检测剔除装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种烟支外观实时在线检测装置及方法，装置包括图像处理控制显示单元、触发信号单元、以及分别设置在卷烟机两相邻传送轮上的两光学成像单元，传输辊轮上的成像单元拍摄烟支正面图像，掉头辊轮上的成像单元用于拍摄烟支背面图像；每个光学成像单元得到不同角度同一烟支图像；触发信号单元在接到位置触发时发出触发信号控制相机对烟支的正反面进行图像采集；图像处理控制显示单元将获得的同一烟支两幅完整的实时图像进行对比分析后判断是否具有缺陷，并控制剔除机构对具有缺陷的烟支进行剔除，根据图像对比判断设备是否存在异物。本发明有效的减小空中飞沫及设备异物沾黏等现象所导致的误剔，大大提高了成品烟的质量，提升工作效率。

Description

烟支外观实时在线检测剔除装置及方法
技术领域
本发明属于烟草加工设备领域，涉及一种在卷烟机上检测烟支质量的设备和方法，更为具体的说，是涉及烟支外观实时在线检测剔除装置及方法。
背景技术
在香烟加工生产的过程中，从卷接机输送到包装线的烟支因为种种原因会有各种次品。为保证最终烟包的烟支质量，包装线上需要安装烟支检测器，用于检测烟支是否存在各种缺陷。在国内外烟草行业中，机器视觉技术的应用越来越广泛，但针对烟支检测的应用很少。
在传统的烟支缺陷检测工序中，都是依靠人工采样抽检方式对烟支质量经行检测，效率非常低，工作强度非常大。而且抽检反馈具有滞后性，等缺陷烟支被抽检出来的时候，卷烟机已卷接出大量的烟支，从而造成严重的浪费。国内有些在线检测能够实现烟支在线质量的检测与剔除，但检测不全面，出现误剔的情况很多，特别像钢印模糊，烟支飞沫，烟支夹沫，水松纸翘边，黄斑。检测的速度也更不上烟支辊轮的最高速度。因此，目前急需一种可靠有效的烟支外观实时在线检测装置。
发明内容
为解决上述问题，本发明公开了一种快速、简单有效的烟支外观实时在线检测装置及方法，能够弥补现有技术在烟支外观检测不足。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
烟支外观实时在线检测装置，包括图像处理控制显示单元、触发信号单元、以及分别设置在卷烟机两相邻传送轮上的两光学成像单元，两光学成像单元分别设置在传输辊轮与掉头辊轮的侧面并正对烟支，传输辊轮上的光学成像单元拍摄烟支正面图像，掉头辊轮上的光学成像单元用于拍摄同一烟支背面图像；每个光学成像单元包括两台相机组件，同一光学成像单元内的两台相机组件同时拍摄，得到不同角度同一烟支的图像；触发信号单元用于在接到位置触发时发出触发信号控制相机对烟支的正反面进行图像采集；图像处理控制显示单元用于在收到触发信号时控制光学成像单元的拍摄和光源的照明，用于将获得的同一烟支两幅完整的实时图像进行对比分析后判断是否具有缺陷，并控制剔除机构对具有缺陷的烟支进行剔除，用于根据图像对比判断设备是否存在异物。
进一步的，所述相机组件包括壳体，壳体内装有面阵相机，光源、反射镜、变焦镜头、防尘玻璃，所述变焦镜头安装在相机上，变焦镜头前方成一定夹角放置反射镜，发射镜下方放置光源，壳体底部安装防尘玻璃。
进一步的，所述触发信号单元为编码器。
进一步的，所述编码器分别安装在传输辊轮与掉头辊轮上。
进一步的，所述光源为白色LED面光源。
本发明还提供了烟支外观实时在线检测方法，包括如下步骤：
步骤1，利用传输辊轮上的光学成像单元内的两台相机得到两幅烟支正面图像，掉头辊轮上的光学成像单元用于拍摄同一烟支两幅背面图像；
步骤2，将步骤1中的2幅正面烟支图像进行处理比较，将与步骤1中的2幅反面烟支图像进行处理比较，判别是否有烟叶飞沫和异物沾黏的影响；
步骤2-1，当两正面图像中均有缺陷，或两反面图像中均有缺陷，只有两幅都有缺陷时，则判别为缺陷烟支；
步骤2-2，根据上述得到的实时烟支图像与前若干烟支的图像进行对比，如果出现相同的缺陷在同一位置则判定为合格烟支，并发出警报提醒工作人员进行检查清理；
步骤3，将步骤2中判断具有缺陷的图像进行图像处理，判别有是否缺陷，如果有缺陷产生剔除信号，将剔除信号传送给剔除装置。
进一步的，步骤3中，在判断有缺陷产生时，对实时图像进行滤波，以及颜色方法处理，判别出缺陷及种类。
进一步的，步骤3中，还对烟支缺陷位置坐标进行标定与识别。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：
本发明采用图像处理器、采集剔除控制器和工业计算机，具有高速图像处理与判别能力，能达到卷烟机以12000支/分的速度生产要求，对每一支烟进行两个侧面且每个侧面不同角度的两张完整的烟支图像进行检测判别，输出信号给采集剔除控制器，剔除不合格烟支，避免缺陷烟支流入成品烟中，且有效的减小空中飞沫及设备异物沾黏等现象所导致的误剔，大大提高了成品烟的质量，提升工作效率。
附图说明
图1为本发明实现流程图。
图2为本发明结构示意图。
图3为相机结构示意图。
图4为图3的底面结构示意图。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
如图1、图2所示，本发明提供的烟支外观实时在线检测装置，应用于卷烟机上，卷烟机包括两个相邻的传送鼓轮(传输辊轮与掉头辊轮)，两个鼓轮各自安装检测装置和编码器。检测装置各自安装在两个相邻辊轮(一个为传输辊轮，一个为掉头辊轮)的侧面并正对烟支。检测装置包括两个光学成像单元，图像处理控制显示单元，触发信号单元。
两个光学成像单元位于卷烟机的辊轮侧面，分别安装在传输辊轮上和掉头滚轮上；传输辊轮上的第一光学成像单元1用来拍摄烟支正面图像，掉头辊轮上的第二光学成像单元3用于拍摄同一烟支背面图像。而每个光学成像单元具有两台相机。传送辊轮通过负压带动烟支以一定速度在检测装置的视场移动。编码器将烟支位置信息传给工业计算机，工业计算机控制烟支光学成像单元拍照。每一支烟支在运动过程中被两台检测装置拍摄，且保证得到高分辨率、完整的烟支外观信息。每台光学成像单元有两台高速相机组件，拍摄时同时拍摄，从而使相机拍到不同角度的同一只烟的图像，这样即保证了图像的质量，又降低了帧频过大对相机的影响并且可以有效的减小空中飞沫及设备异物沾黏等现象所导致的误剔。
如图3、图4所示，相机组件包括壳体10，壳体内装有面阵相机8，白色LED面光源7、反射镜6、变焦镜头11、防尘玻璃9，相机上安装变焦镜头，变焦镜头前方成一定夹角放置反射镜，发射镜下方放置白色LED面光源，壳体底部安装防尘玻璃。
图像处理控制显示单元主要由工业计算机来承担，卷烟机的触发信号单元为安装在辊轮上的编码器，图2中，第一编码器2安装在传输辊轮上，第二编码器5安装在剔除轮上。当编码器检测到烟支位置信息时立即将触发信号发送给工业计算机，计算机控制相机进行拍摄图像并同时控制LED光源进行照明，面阵相机相机和白色LED面光源的打开时刻与持续时间由工业计算机进行调整。两台面阵相机采集到烟支图像，通过CAMLINK接口将图像传给工业计算机，工业相机将传送来的图像进行分析处理，判断该烟支是否是缺陷烟支，如果是，计算机发出一个信号到高速控制器上，高速控制器在剔除辊轮上剔除该缺陷烟支。同时工业计算机上显示该缺陷烟支并储存图像，方便工作人员的监控并调整设备。
本发明还提供了烟支外观实时检测的方法，主要包括几个步骤：
1.每个装置内有两台并列的相机，相机接受到触发信号后两台相机同时拍照。
2.两台装置将拍摄到不同角度的两幅烟支正反图像传送给工业计算机经行处理。
3.将步骤2中的2幅正面烟支图像与2幅反面烟支图像进行处理比较，先判别是否有烟叶飞沫和异物沾黏的影响，防止误判。
3.1将获得的同一烟支两幅完整的实时图像进行对比，如果一个有缺陷一个没有缺陷，我们判别为没有缺陷，只有两幅都有缺陷时我们判别为缺陷烟支。
3.2根据上述得到的实时烟支图像我们与前5幅烟支图像进行对比，如果出现相同的缺陷在同一位置则判定为合格烟支，并发出警报提醒工作人员进行检查清理。
4.将步骤3判别后的图像进行图像处理环节，处理后判别有是否缺陷，如果有缺陷产生剔除信号，将剔除信号传送给剔除装置。
在判断有缺陷产生时，对实时图像进行滤波，以及颜色等方法处理，判别出缺陷及种类。
在本环节中，还对烟支缺陷位置坐标进行标定与识别。
剔除装置4在接到步骤4的剔除信号的同时接到编码器上的到位的信号，在接到两个信号时进行剔除操作。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.烟支外观实时在线检测装置，其特征在于：包括图像处理控制显示单元、触发信号单元、以及分别设置在卷烟机两相邻传送轮上的两光学成像单元，两光学成像单元分别设置在传输辊轮与掉头辊轮的侧面并正对烟支，传输辊轮上的光学成像单元拍摄烟支正面图像，掉头辊轮上的光学成像单元用于拍摄同一烟支背面图像；每个光学成像单元包括两台相机组件，同一光学成像单元内的两台相机组件同时拍摄，得到不同角度同一烟支的图像；触发信号单元用于在接到位置触发时发出触发信号控制相机对烟支的正反面进行图像采集；图像处理控制显示单元用于在收到触发信号时控制光学成像单元的拍摄和光源的照明，用于将获得的同一烟支两幅完整的实时图像进行对比分析后判断是否具有缺陷，并控制剔除机构对具有缺陷的烟支进行剔除，用于根据图像对比判断设备是否存在异物。
2.根据权利要求1所述的烟支外观实时在线检测装置，其特征在于：所述相机组件包括壳体，壳体内装有面阵相机，光源、反射镜、变焦镜头、防尘玻璃，所述变焦镜头安装在相机上，变焦镜头前方成一定夹角放置反射镜，发射镜下方放置光源，壳体底部安装防尘玻璃。
3.根据权利要求1所述的烟支外观实时在线检测装置，其特征在于：所述触发信号单元为编码器。
4.根据权利要求3所述的烟支外观实时在线检测装置，其特征在于：所述编码器分别安装在传输辊轮与掉头辊轮上。
5.根据权利要求1所述的烟支外观实时在线检测装置，其特征在于：所述光源为白色LED面光源。
6.烟支外观实时在线检测方法，基于权利要求1-5所述的烟支外观实时在线检测装置实现，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，利用传输辊轮上的光学成像单元内的两台相机得到两幅烟支正面图像，掉头辊轮上的光学成像单元用于拍摄同一烟支两幅背面图像；
步骤2，将步骤1中的2幅正面烟支图像进行处理比较，将与步骤1中的2幅反面烟支图像进行处理比较，判别是否有烟叶飞沫和异物沾黏的影响；
步骤2-1，当两正面图像中均有缺陷，或两反面图像中均有缺陷，只有两幅都有缺陷时，则判别为缺陷烟支；
步骤2-2，根据上述得到的实时烟支图像与前若干烟支的图像进行对比，如果出现相同的缺陷在同一位置则判定为合格烟支，并发出警报提醒工作人员进行检查清理；
步骤3，将步骤2中判断具有缺陷的图像进行图像处理，判别有是否缺陷，如果有缺陷产生剔除信号，将剔除信号传送给剔除装置。
7.根据权利要求6所述的烟支外观实时在线检测方法，其特征在于：步骤3中，在判断有缺陷产生时，对实时图像进行滤波，以及颜色方法处理，判别出缺陷及种类。
8.根据权利要求6所述的烟支外观实时在线检测方法，其特征在于：步骤3中，还对烟支缺陷位置坐标进行标定与识别。
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