CN109974612B - 一种具有敞篷式弧边开口的纸品包装袋的检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有敞篷式弧边开口的纸品包装袋的检测系统，包括抽样模块、弧形分析模块、控制模块、反馈模块。检测系统可以自动对生产线上的产品定位，准确抓取产品，实现随机抽样；通过采集样品表面的图像，对图像进行椭圆分析，可以分析开口的形状特征，检测出弧边开口是否满足设计要求。
Description
技术领域
本发明属于卫生用品领域，涉及一种具有敞篷式弧边开口的纸品包装袋的检测系统。
背景技术
目前，越来越多的抽纸为了方便携带而采用塑料包装。在生产时，只需要在塑料包装的顶面预制出压痕，使用时沿压痕将塑料包装的顶面撕开一道开口，就可以直接抽取。现在的抽纸塑料包装上的抽纸口均采用单一的直线形式，在使用时，打开的方式是按住抽纸口的两侧，并向外分拉。但是，这样的方式有很明显的缺陷，由于力度不好掌握，压痕的撕开比较困难，而且一旦用力过度就容易使抽纸口的两端被过度撕开而损坏塑料包装，造成使用上的不方便。为此，很多生产商都提供敞篷式弧形纸品开口包袋。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种解决或部分解决上述问题的具有敞篷式弧边开口的纸品包装袋的检测系统；
为达到上述技术方案的效果，本发明的技术方案为：一种具有敞篷式弧边开口的纸品包装袋的检测系统，包括抽样模块、弧形分析模块、控制模块、反馈模块；
控制模块和反馈模块通过总线连接，相互传输数据；抽样模块、弧形分析模块都和控制模块连接，在控制模块的指令下工作；
反馈模块上设置有启动按钮、输入组件和显示屏，工作人员按下启动按钮后，反馈模块发送启动指令给控制模块，检测系统即被启动；输入组件用于输入纸品包装袋的设计参数，设计参数通过控制模块传递给弧形分析模块；显示屏用于显示控制模块传输来的信息；
抽样模块包括激光测距仪、步进电机和伸缩臂；控制模块接收到启动指令后，将启动指令传输给抽样模块，抽样模块立即开始抽样，抽样过程如下：激光测距仪通过向纸品包装袋发射激光得到纸品包装袋和伸缩臂的相对位置，将其翻译成步进电机的动作指令后传输给步进电机；步进电机在动作指令下旋转，带动伸缩臂抓取纸品包装袋；控制模块再将纸品包装袋送入弧形分析模块，并同步启动弧形分析模块；
弧形分析模块启动后，调整纸品包装袋的位置，使其开口朝上，并处于双目摄像头的正下方，且控制两者直线距离为50cm；利用双目摄像头采集纸品包装袋的图像信息得到原始图像，利用微分算子Laplacian算子检测原始图像的边缘得到边缘图像；将边缘图像按照弧长平均分割为100段，分割处的点定义为分割点；计算分割点的曲率，若分割点的曲率的绝对值大于0.3，则分割点定义为断点，否则分割点定义为续点；统计相邻的断点之间的续点的个数并寻出最大值，最大值对应的相邻的断点之间的曲线为待测弧段，如果断点的个数小于2，则待测弧段为边缘图像；利用霍夫变换检测椭圆算法来分析待测弧段，得到椭圆的基本参数，分别为椭圆的中心坐标、椭圆的长半轴、椭圆的短半轴、椭圆的长轴与x轴的夹角；结合设计参数来分析纸品包装袋的达标率，设计参数包括标准长半轴、标准短半轴、达标阈值，达标率越大，表示纸品包装袋越满足设计要求，达标率大于达标阈值的纸品包装袋才是合格产品，达标率用公式一进行计算：
公式一：
其中，W为所述达标率，为1~100%之间的百分数，没有单位；a、b为计算系数，由设计人员根据需要调整， P为所述椭圆的长半轴、M为所述椭圆的短半轴、Q为所述标准长半轴、N为所述标准短半轴，T为所述椭圆的长轴与x轴的夹角、x为所述椭圆的中心坐标的横坐标，y为所述椭圆的中心坐标的纵坐标; 所述P、所述Q、所述M、所述N、所述x、所述y的单位均为mm，所述P、所述Q、所述M、所述N的取值范围为0~20，所述x、所述y的取值范围为-20~20，所述T的单位为度，取值范围为0~90；
弧形分析模块将达标率与达标阈值进行比较，并将比较结果通过控制模块传递给反馈模块，显示在显示屏上；
本发明的有益成果为：本发明提供了一种具有敞篷式弧边开口的纸品包装袋的检测系统，可以自动对生产线上的产品定位，准确抓取产品，实现随机抽样；通过采集样品表面的图像，对图像进行椭圆分析，可以分析开口的形状特征，检测出弧边开口是否满足设计要求。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行详细的说明。应当说明的是，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，能实现同样功能的产品属于等同替换和改进，均包含在本发明的保护范围之内。具体方法如下：
实施例1：本实施例具体介绍了弧边检测的原理：
弧形是自然界中常见的基本几何形状之一,它们在经过透视投影到二维平面上都会呈现类似椭圆的轮廓。因此在数字图像中对椭圆进行准确的检测对分析弧边具有重要的基础意义；
研究人员提出了许多椭圆检测的算法,如基于Hough变换及其变种、RANSAC（Random Sample Consensus，随机采样统计）、最小二乘拟合、遗传算法、模糊逻辑、以及竞争学习算法等。比较典型的算法大致可以分为三类,投票/聚类、最优化、基于弧段的方法；
（1）投票/聚类的方法
这类方法的典型代表有Hough变换、RANSAC，其中Hough变换被认为是直线、圆、椭圆等基本几何特征检测最经典的方法，标准Hough变换和RANSAC都是采用映射的方法先把每一个边缘点映射到被检测对象的参数空间,再用累加器或者类聚的方法来检测椭圆。为了克服标准Hough变换检测椭圆的不足,研究者做了大量改进工作,例如随机Hough变换、概率Hough变换和利用几何性质降低参数维度的方法；
（2）最优化的方法
这一类方法包括最小二乘、遗传算法,是通过优化目标函数来拟合椭圆，以最小二乘为代表的最优化检测算法的基本思想是将图像中的一组数据以目标方程为模型进行拟合、追求给出数据与目标方程误差的最小化，并求出该方程的各个参数；
（3）基于弧段的方法
近年来,有一些研究人员提出了用弧段（即构成椭圆的连续边点集合）代替离散的边点作为椭圆检测数据的方法,这一类的方法被认为是基于弧段的方法。从图像中获取与椭圆检测需要的弧段，再利用这些弧段结合前两类的椭圆检测算法来进行椭圆检测；
实施例2：本实施例具体说明了具有敞篷式弧边开口的纸品包装袋的检测系统的结构：
包括抽样模块、弧形分析模块、控制模块、反馈模块；
控制模块和反馈模块通过总线连接，相互传输数据；抽样模块、弧形分析模块都和控制模块连接，在控制模块的指令下工作；
反馈模块上设置有启动按钮、输入组件和显示屏，工作人员按下启动按钮后，反馈模块发送启动指令给控制模块，检测系统即被启动；输入组件用于输入纸品包装袋的设计参数，设计参数通过控制模块传递给弧形分析模块；显示屏用于显示控制模块传输来的信息；
抽样模块包括激光测距仪、步进电机和伸缩臂；控制模块接收到启动指令后，将启动指令传输给抽样模块，抽样模块立即开始抽样，抽样过程如下：激光测距仪通过向纸品包装袋发射激光得到纸品包装袋和伸缩臂的相对位置，将其翻译成步进电机的动作指令后传输给步进电机；步进电机在动作指令下旋转，带动伸缩臂抓取纸品包装袋；控制模块再将纸品包装袋送入弧形分析模块，并同步启动弧形分析模块；
弧形分析模块启动后，调整纸品包装袋的位置，使其开口朝上，并处于双目摄像头的正下方，且控制两者直线距离为50cm；利用双目摄像头采集纸品包装袋的图像信息得到原始图像，利用微分算子Laplacian算子检测原始图像的边缘得到边缘图像；将边缘图像按照弧长平均分割为100段，分割处的点定义为分割点；计算分割点的曲率，若分割点的曲率的绝对值大于0.3，则分割点定义为断点，否则分割点定义为续点；统计相邻的断点之间的续点的个数并寻出最大值，最大值对应的相邻的断点之间的曲线为待测弧段，如果断点的个数小于2，则待测弧段为边缘图像；利用霍夫变换检测椭圆算法来分析待测弧段，得到椭圆的基本参数，分别为椭圆的中心坐标、椭圆的长半轴、椭圆的短半轴、椭圆的长轴与x轴的夹角；结合设计参数来分析纸品包装袋的达标率，设计参数包括标准长半轴、标准短半轴、达标阈值，达标率越大，表示纸品包装袋越满足设计要求，达标率大于达标阈值的纸品包装袋才是合格产品，达标率用公式一进行计算：
公式一：
其中，W为所述达标率，为1~100%之间的百分数，没有单位；a、b为计算系数，由设计人员根据需要调整， P为所述椭圆的长半轴、M为所述椭圆的短半轴、Q为所述标准长半轴、N为所述标准短半轴，T为所述椭圆的长轴与x轴的夹角、x为所述椭圆的中心坐标的横坐标，y为所述椭圆的中心坐标的纵坐标; 所述P、所述Q、所述M、所述N、所述x、所述y的单位均为mm，所述P、所述Q、所述M、所述N的取值范围为0~20，所述x、所述y的取值范围为-20~20，所述T的单位为度，取值范围为0~90；
弧形分析模块将达标率与达标阈值进行比较，并将比较结果通过控制模块传递给反馈模块，显示在显示屏上；
本发明的有益成果为：本发明提供了一种具有敞篷式弧边开口的纸品包装袋的检测系统，可以自动对生产线上的产品定位，准确抓取产品，实现随机抽样；通过采集样品表面的图像，对图像进行椭圆分析，可以分析开口的形状特征，检测出弧边开口是否满足设计要求；
以上所述仅为本发明之较佳实施例，并非用以限定本发明的权利要求保护范围。同时以上说明，对于相关技术领域的技术人员应可以理解及实施，因此其他基于本发明所揭示内容所完成的等同改变，均应包含在本权利要求书的涵盖范围内。
Claims (1)
1.一种具有敞篷式弧边开口的纸品包装袋的检测系统，其特征在于，包括：抽样模块、弧形分析模块、控制模块、反馈模块；
所述控制模块和所述反馈模块通过总线连接，相互传输数据；所述抽样模块、所述弧形分析模块都和所述控制模块连接，在所述控制模块的指令下工作；
所述反馈模块上设置有启动按钮、输入组件和显示屏，工作人员按下所述启动按钮后，所述反馈模块发送启动指令给所述控制模块，检测系统即被启动；所述输入组件用于输入纸品包装袋的设计参数，所述纸品包装袋的设计参数通过所述控制模块传递给所述弧形分析模块；所述显示屏用于显示所述控制模块传输来的信息；
所述抽样模块包括激光测距仪、步进电机和伸缩臂；所述控制模块接收到所述启动指令后，将所述启动指令传输给所述抽样模块，所述抽样模块立即开始抽样，抽样过程如下：所述激光测距仪通过向纸品包装袋发射激光得到所述纸品包装袋和所述伸缩臂的相对位置，将其翻译成所述步进电机的动作指令后传输给所述步进电机；所述步进电机在所述动作指令下旋转，带动所述伸缩臂抓取所述纸品包装袋；所述控制模块再将所述纸品包装袋送入所述弧形分析模块，并同步启动所述弧形分析模块；
所述弧形分析模块启动后，调整所述纸品包装袋的位置，使其开口朝上，并处于双目摄像头的正下方，且控制两者直线距离为50cm；利用所述双目摄像头采集所述纸品包装袋的图像信息得到原始图像，利用微分算子Laplacian算子检测所述原始图像的边缘得到边缘图像；将所述边缘图像按照弧长平均分割为100段，分割处的点定义为分割点；计算所述分割点的曲率，若所述分割点的曲率的绝对值大于0.3，则所述分割点定义为断点，否则所述分割点定义为续点；统计相邻的断点之间的所述续点的个数并寻出最大值，所述最大值对应的相邻的断点之间的曲线为待测弧段，如果所述断点的个数小于2，则所述待测弧段为所述边缘图像；利用霍夫变换检测椭圆算法来分析所述待测弧段，得到椭圆的基本参数，包括椭圆的中心坐标(x,y)、椭圆的长半轴、椭圆的短半轴、椭圆的长轴与x轴的夹角；结合所述纸品包装袋的设计参数来分析所述纸品包装袋的达标率，所述纸品包装袋的设计参数包括标准长半轴、标准短半轴、达标阈值，所述达标率越大，表示所述纸品包装袋越满足设计要求，所述达标率大于所述达标阈值的所述纸品包装袋才是合格产品，所述达标率用公式一进行计算：
公式一：
其中，W为所述达标率，为1～100％之间的百分数，没有单位；a、b为计算系数，由设计人员根据需要调整，P为所述椭圆的长半轴、M为所述椭圆的短半轴、Q为所述标准长半轴、N为所述标准短半轴，T为所述椭圆的长轴与x轴的夹角、x为所述椭圆的中心坐标的横坐标，y为所述椭圆的中心坐标的纵坐标；所述P、所述Q、所述M、所述N、所述x、所述y的单位均为mm，所述P、所述Q、所述M、所述N的取值范围为0～20，所述x、所述y的取值范围为-20～20，所述T的单位为度，取值范围为0～90；
所述弧形分析模块将所述达标率与所述达标阈值进行比较，并将比较结果通过所述控制模块传递给所述反馈模块，显示在所述显示屏上。
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| GR01 | Patent grant | ||
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