CN110095474A - 一种基于机器视觉及瑕疵筛选的绷带绕卷装置及绷带绕卷方法 - Google Patents

Abstract

一种基于机器视觉及瑕疵筛选的绷带绕卷装置，包括沿绷带传送方向依次布置的表面瑕疵检测装置、绷带夹具和绷带绕卷装置，所述表面瑕疵检测装置能够在绷带绕卷的过程中对绷带进行瑕疵的检测；目前，国内对绷带的绕卷长度采用尺子人工测量的方案，对绷带表面瑕疵的检测大多采用人工目视检测法，这写绷带的质量检测方法有诸多缺点，首先采用尺子测量，效率低下，误测概率高，其次，由于人工检测集中力最多维持20‑30分钟，超过这个时间检测人员会疲劳，容易漏检、误检，影响绷带的品控，此外，人工目检存在成本高且效率低下的问题。

Description

一种基于机器视觉及瑕疵筛选的绷带绕卷装置及绷带绕卷 方法

技术领域

本发明涉及绷带疵品检测及剔出技术领域，具体为一种基于机器视觉及瑕疵筛选的绷带绕卷装置。

背景技术

目前，国内对绷带的绕卷长度采用尺子人工测量的方案，对绷带表面瑕疵的检测大多采用人工目视检测法，这种绷带的质量检测方法有诸多缺点，首先用尺子测量，工作效率低下，而且容易出错，其次，由于人工检测集中力最多维持20-30分钟，超过这个时间检测人员会疲劳，容易漏检、误检，影响绷带的品控，另外，长期人工目检的成本较高且效率低下。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于机器视觉及瑕疵筛选的绷带绕卷装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案一种基于机器视觉及瑕疵筛选的绷带绕卷装置，包括沿绷带传送方向依次布置的表面瑕疵检测装置、绷带夹具和绷带绕卷装置；所述表面瑕疵检测装置能够在绷带绕卷的过程中对绷带进行瑕疵的检测；所述绷带夹具能够将检测后的绷带夹持并输送到绷带绕卷装置，由绷带绕卷装置进行绕卷。

作为优选，所述表面瑕疵检测装置包括自左向右安装的第一光杆，第二光杆，第三光杆，所述第二光杆上方位置处设置有线扫相机，所述线扫相机上装配有线扫镜头，所述第三光杆上方位置处设置有光源支架，所述光源支架上安装有线扫光源。

作为优选，所述第二光杆选取能够与绷带颜色形成鲜明对比的颜色，例如黑色，褐色，由于绷带通常是白色或者是浅色，采用黑色或者褐色的作为底色，可以形成鲜明的对比，便于后续的图像分析。

作为优选，所述线扫光源与垂直方向呈三十至六十度布置，具体安装角度取决于所述线扫光源的安装位置，线扫光源的位置最好能够。

作为优选，本装置包括设置于绷带初始放置位置处的用于调整绷带拉紧程度的磁粉制动器。

作为优选，本装置还包括绷带卷动装置，所述绷带卷动装置被配置为能够用于支撑传输过程中的绷带。

作为优选，所述绷带卷动装置包括第一支架，所述第一支架内安装有可转动的橡胶杆，所述橡胶杆的输入端连接第一电机，所述橡胶杆的输出端设置有编码器，所述橡胶杆上方位置设置有可转动的从动杆。

作为优选，所述绷带夹具包括第一气缸滑台，所述第一气缸滑台上安装有能在所述第一气缸滑台上滑动的绷带固定装置。

作为优选，所述绷带固定装置包括用于夹持绷带的第一夹持件和用于控制夹紧、松开两种状态的动力元件。

作为优选，所述第一夹持件能选用长条状的夹子，所述第一夹持件上设有能够直接与绷带的两个表面接触的成对的夹持面。

作为优选，所述动力元件可以选用气缸。

作为优选，所述绷带绕卷装置包括第二电机，所述第二电机输出端上连接至绷带缠绕装置。

作为优选，所述绷带缠绕装置包括两根等长且长度略大于绷带宽度的绕杆，两根所述绕杆之间具有一个允许绷带穿过的间隙。

作为优选，本装置还包括筛选绷带合格品与不合格品的绷带筛选收集装置。

作为优选，所述绷带筛选收集装置包括剔出装置和收集装置。

作为优选，所述剔出装置包括第三气缸滑台，所述第三气缸滑台上设置有两根剔出杆。

作为优选，所述收集装置包括第二气缸滑台，所述第二气缸滑台上安装有收集箱，所述收集箱分为合格品收集箱和废品收集箱两部分。

一种基于机器视觉及瑕疵筛选的绷带绕卷方法，包括以下步骤：

(1)标定图像像素与实际距离的关系，得到图像放大率r(单位：pixels/mm)，

(2)设定绷带绕卷米数l(单位：mm)，并计算其与绕杆电机旋转圈数o的关系，

(3)测量所绕绷带第二光杆最高点到机械剪刀裁剪点的绷带长度l₁，

(4)设定相机每采集k行成一帧图像，

(5)进行图像处理，

(6)根据图像处理结果进行绷带瑕疵检测。开始工作后第n张图片检测到瑕疵位置p，则瑕疵离开始工作时的距离l₂为(n-1)*(k/r)+p/r，判断l₁-l₂与1的大小，若小于1，则这卷绷带有瑕疵，反之，下卷绷带有瑕疵。

作为优选，图像放大率r标定可以采用以下方式实现：例如，在绷带上或者绷带一侧布置与绷带同步行进的柔性尺，例如皮尺，或者卷尺，启动装置，让绷带和柔性尺同步向前行进一定距离并拍摄绷带的图像，通过柔性尺的刻度得到绷带向前行进的距离，计算拍摄到的图像的像素，将图像像素除以绷带行进距离即可得到本发明的图像放大率。

作为优选，所述步骤(5)中的图像处理具体包括以下步骤：

(5.1)通过设定的阀值t筛选阈值大于t的绷带区域R，

(5.2)填充网格区域R，成为新的区域R₁，

(5.3)将R₁与R区域相减，得到网格孔洞区域的合集R₂，

(5.4)通过区域是否连通，将R₂分割成各个子网格R_2S，

(5.5)计算各子网格R_2S平行于坐标系的最小外接矩形宽度和高度，并计算所有网格的平均宽度w，高度h，面积a，

(5.6)筛选子网格中平行于坐标系的最小外接矩形宽度大于w×2或者和最小外接矩形高度h×2或者面积大于a×3的网格即为破洞、断经、断纬瑕疵区域D₁，

(5.7)生成一个12×12的卷积核E(可以根据实际情况调整卷积核大小)，

(5.8)用卷积核E对绷带区域R进行形态学开运算，得到新的区域D₂，D₂即为纱节瑕疵区域，

(5.9)将D₁和D₂合并成一个新的瑕疵区域D，

(5.10)计算D平行于坐标系的最小外接矩形宽度w₁、高度h₁、中心坐标(x,y)，其中y+h₁/2即为瑕疵在图像中的绷带前进方向最远位置q。

综上所述，本发明的有益效果是：本发明引入了基于机器视觉的瑕疵检测系统，减少人工目测带动的误检、漏检现象，提高检测效率及检测稳定性，本装置还采用了机械绕卷代替人工测量米数，使米数把握更加精准，稳定性、效率更加高，此外，本装置配备了线扫系统，用编码器脉冲触发线扫相机的采集频率，保证图像的采集质量及稳定性，本装置内部引用了图像自身网格对比的算法，使得本装置能够适用于不同型号的绷带。

附图说明

为了更清楚地说明发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种基于机器视觉及瑕疵筛选的绷带绕卷装置的整体结构示意图；

图2为本发明的绷带夹具的示意图；

图3为绷带缠绕装置的视图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施方式做进一步详细描述，应当指出的是，实施例只是对本发明的详细阐述，不应视为对本发明的限定，本发明的实施例中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

实施例1，请参阅图1-3。

本发明提供的一种实施例：一种基于机器视觉及瑕疵筛选的绷带绕卷装置，包括沿绷带传送方向依次布置的表面瑕疵检测装置、绷带夹具和绷带绕卷装置；所述表面瑕疵检测装置能够在绷带绕卷的过程中对绷带进行瑕疵的检测；所述绷带夹具能够将检测后的绷带夹持并输送到绷带绕卷装置，由绷带绕卷装置进行绕卷。

在一些优选的方式中，所述表面瑕疵检测装置包括自左向右安装的第一光杆2，第二光杆3，第三光杆4，所述第二光杆3上方位置处设置有线扫相机5，所述线扫相机上装配有线扫镜头6，所述第三光杆3上方位置处设置有光源支架8，所述光源支架8上安装有线扫光源7。

在一些优选的方式中，所述第二光杆3的颜色选取能够与绷带颜色形成鲜明对比的颜色，例如黑色，褐色，由于绷带通常是白色或者是浅色，采用黑色或者褐色的作为底色，可以形成鲜明的对比，便于后续的图像分析。

在一些优选的方式中，所述线扫光源7与垂直方向呈三十至六十度布置，具体安装角度取决于所述线扫光源7的安装位置。

在一些优选的方式中，本装置包括设置于绷带初始放置位置处的用于调整绷带拉紧程度的磁粉制动器1。

在一些优选的方式中，本装置还包括绷带卷动装置，所述绷带卷动装置被配置为能够用于支撑传输过程中的绷带，如图1所示，在一些方式中，绷带在从磁粉制动器输出后，经过瑕疵检测，在被输送到绷带绕卷装置。

在一些优选的方式中，所述绷带卷动装置包括第一支架13，所述第一支架13内安装有可转动的橡胶杆11，所述橡胶杆11的输入端连接第一电机9，所述橡胶杆11的输出端设置有编码器12，所述橡胶杆11上方设置有可转动的从动杆10。

在一些优选的方式中，所述绷带夹具包括第一气缸滑台14，所述第一气缸滑台14上安装有能在所述第一气缸滑台14上滑动的绷带固定装置。

在一些优选的方式中，所述绷带固定装置包括用于夹持绷带的第一夹持件16和用于控制夹紧、松开两种状态的动力元件15。

在一些优选的方式中，所述第一夹持件16能选用长条状的夹子，所述第一夹持件上设有能够直接与绷带的两个表面接触的成对的夹持面，

在一些优选的方式中，所述动力元件15可以选用气缸。

在一些优选的方式中，所述绷带绕卷装置包括第二电机19，所述第二电机19输出端连接至绷带缠绕装置。

在一些优选的方式中，所述绷带缠绕装置包括两根等长且长度略大于绷带宽度的绕杆18，两根所述绕杆18之间具有一个允许绷带穿过的间隙。

在一些优选的方式中，本装置还包括筛选绷带合格品与不合格品的绷带筛选收集装置。

在一些优选的方式中，所述绷带筛选收集装置包括剔出装置和收集装置。

在一些优选的方式中，所述剔出装置包括第三气缸滑台22，所述第三气缸滑台22上设置有两根剔出杆21。

在一些优选的方式中，所述收集装置包括第二气缸滑台20，所述第二气缸滑台上安装有收集箱，所述收集箱分为合格品收集箱23和废品收集箱24两部分。

实施例2，本发明提供一种基于机器视觉及瑕疵筛选的绷带绕卷方法，该方法应用实施例1所提供的绷带绕卷装置，并包括以下步骤：

(1)标定图像像素与实际距离的关系，得到图像放大率r(单位：pixels/mm)

(2)设定绷带绕卷米数l(单位：mm)，并计算其与绕杆电机旋转圈数o的关系，

(3)测量所绕绷带第二光杆最高点到机械剪刀裁剪点的绷带长度l₁，

(4)设定相机每采集k行成一帧图像，

(5)进行图像处理，

(6)根据图像处理结果进行绷带瑕疵检测。开始工作后第n张图片检测到瑕疵位置p，则瑕疵离开始工作时的距离l₂为(n-1)*(k/r)+p/r，判断l₁-l₂与1的大小，若小于1，则这卷绷带有瑕疵，反之，下卷绷带有瑕疵。

在一些优选的方式中，所述步骤(5)中的图像处理具体包括以下步骤：

(1)标定图像像素与实际距离的关系，得到图像放大率r(单位：pixels/mm)

(2)设定绷带绕卷米数l(单位：mm)，并计算其与绕杆电机旋转圈数o的关系，

(3)测量所绕绷带第二光杆最高点到机械剪刀裁剪点的绷带长度l₁，

(4)设定相机每采集k行成一帧图像，

(5)进行图像处理，

(6)根据图像处理结果进行绷带瑕疵检测。开始工作后第n张图片检测到瑕疵位置p，则瑕疵离开始工作时的距离l₂为(n-1)*(k/r)+p/r，判断l₁-l₂与1的大小，若小于1，则这卷绷带有瑕疵，反之，下卷绷带有瑕疵。

作为优选，所述步骤(5)中的图像处理具体包括以下步骤：

(5.1)通过设定的阀值t筛选阈值大于t的绷带区域R，

(5.2)填充网格区域R，成为新的区域R₁，

(5.3)将R₁与R区域相减，得到网格孔洞区域的合集R₂，

(5.4)通过区域是否连通，将R₂分割成各个子网格R_2S，

(5.5)计算各子网格R_2S平行于坐标系的最小外接矩形宽度和高度，并计算所有网格的平均宽度w，高度h，面积a，

(5.6)筛选子网格中平行于坐标系的最小外接矩形宽度大于w×2或者和最小外接矩形高度h×2或者面积大于a×3的网格即为破洞、断经、断纬瑕疵区域D₁，

(5.7)生成一个12×12的卷积核E(可以根据实际情况调整卷积核大小)，

(5.8)用卷积核E对绷带区域R进行形态学开运算，得到新的区域D₂，D₂即为纱节瑕疵区域，

(5.9)将D₁和D₂合并成一个新的瑕疵区域D，

(5.10)计算D平行于坐标系的最小外接矩形宽度w₁、高度h₁、中心坐标(x,y)，其中y+h₁/2即为瑕疵在图像中的绷带前进方向最远位置q。

本发明的具体操作方法可以是：通过本装置进行绷带的绕卷及瑕疵的剔出时，操作人员将待绕卷的绷带安装在所述磁粉制动器上，随后将绷带从所述第一光杆下穿，从第二光杆上穿，从第三光杆下穿，并从所述橡胶杆和所述从动杆中间穿过，最后从所述第一夹持件和所述动力元件之间穿过，随后，所述动力元件工作，所述绷带固定装置夹住绷带，随后所述第一电机工作，使绷带出带一定长度后所述第一电机停止工作，此时所述第一气缸滑台工作，带动所述绷带固定装置往下运动，使绷带穿过绕杆中间空隙部分，所述动力元件反向运行，使所述绷带固定装置松开绷带，所述第一气缸滑台，使所述绷带固定装置往上运动至初始位置，然后所述第二电机和所述第一电机同时同步开始工作，所述第二电机带动所述绕杆开始旋转，进行绷带绕卷，同时装置执行上述算法，对绷带进行瑕疵检测，当绷带绕到设定的圈数，所述第一电机和所述第二电机停止工作，机械剪刀将绷带剪断，延伸一秒，所述第二电机继续旋转一定圈数，将绷带绕好，根据上述的绷带瑕疵检测算法，如该卷绷带为合格品，则所述第三气缸滑台控制所述合格品收集箱运动至所述绕杆端部，如是瑕疵品，则所述第三气缸滑台控制所述废品收集箱运动至所述绕杆端部，最后，所述第二气缸滑台控制所述剔出杆将绕好的绷带剔出到相应收集箱。

以上所述，仅为发明的具体实施方式，但发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在发明的保护范围之内。因此，发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种基于机器视觉及瑕疵筛选的绷带绕卷装置，其特征在于：包括沿绷带传送方向依次布置的表面瑕疵检测装置、绷带夹具和绷带绕卷装置；所述表面瑕疵检测装置能够在绷带绕卷的过程中对绷带进行瑕疵的检测；所述绷带夹具能够将检测后的绷带夹持并输送到绷带绕卷装置，由绷带绕卷装置进行绕卷。

2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉及瑕疵筛选的绷带绕卷装置，其特征在于：所述表面瑕疵检测装置包括沿绷带传送方向从前到后依次安装的第一光杆、第二光杆和第三光杆，所述第二光杆上方设置有线扫相机，所述线扫相机上装配有线扫镜头，所述第三光杆上方设置有光源支架，所述光源支架上安装有线扫光源。

3.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉及瑕疵筛选的绷带绕卷装置，其特征在于：所述第二光杆选取能够与绷带颜色形成鲜明对比的颜色。

4.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉及瑕疵筛选的绷带绕卷装置，其特征在于：所述线扫光源的设置位置使得线扫光源的光线方向与垂直方向呈三十至六十度。

5.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉及瑕疵筛选的绷带绕卷装置，其特征在于：包括能够调整绷带拉紧程度的磁粉制动器。

6.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉及瑕疵筛选的绷带绕卷装置，其特征在于：还包括绷带卷动装置，所述绷带卷动装置被配置为能够用于支撑传输过程中的绷带；所述绷带卷动装置包括第一支架，所述第一支架内安装有可转动的橡胶杆，所述橡胶杆的输入端连接第一电机，所述橡胶杆上方设置有可转动的从动杆。

7.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉及瑕疵筛选的绷带绕卷装置，其特征在于：所述绷带夹具包括第一气缸滑台，所述第一气缸滑台上安装有能在所述第一气缸滑台上滑动的绷带固定装置；所述绷带固定装置包括用于夹持绷带的第一夹持件和用于控制夹紧、松开两种状态的动力元；所述第一夹持件上设有能够直接与绷带的两个表面接触的成对的夹持面；所述绷带绕卷装置包括第二电机，所述第二电机输出端上连接至绷带缠绕装置；所述绷带缠绕装置包括两根等长且长度略大于绷带宽度的绕杆，两根所述绕杆之间设有允许绷带穿过的间隙。

8.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉及瑕疵筛选的绷带绕卷装置，其特征在于：还包括用于筛选绷带合格品与不合格品的绷带筛选收集装置；所述绷带筛选收集装置包括剔出装置和收集装置；所述剔出装置包括第三气缸滑台，所述第三气缸滑台上设置有两根剔出杆；所述收集装置包括第二气缸滑台，所述第二气缸滑台上安装有收集箱，所述收集箱包括合格品收集箱和废品收集箱。

9.一种基于机器视觉及瑕疵筛选的绷带绕卷方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)标定图像像素与实际距离的关系，得到图像放大率r，单位：pixels/mm，

(2)设定绷带绕卷米数l，单位：mm，并计算其与绕杆电机旋转圈数o的关系，

(3)测量所绕绷带第二光杆最高点到机械剪刀裁剪点的绷带长度l₁，

(4)设定相机每采集k行成一帧图像，

(5)进行图像处理，

(6)根据图像处理结果进行绷带瑕疵检测。开始工作后第n张图片检测到瑕疵位置p，则瑕疵离开始工作时的距离l₂为(n-1)*(k/r)+p/r，判断l₁-l₂与1的大小，若小于1，则这卷绷带有瑕疵，反之，下卷绷带有瑕疵。

10.根据权利要求9所述的一种基于机器视觉及瑕疵筛选的绷带绕卷方法，其特征在于：所述步骤(5)中的图像处理具体包括以下步骤：

(5.1)通过设定的阀值t筛选阈值大于t的绷带区域R，

(5.2)填充网格区域R，成为新的区域R₁，

(5.3)将R₁与R区域相减，得到网格孔洞区域的合集R₂，

(5.4)通过区域是否连通，将R₂分割成各个子网格R_2S，

(5.5)计算各子网格R_2S平行于坐标系的最小外接矩形宽度和高度，并计算所有网格的平均宽度w，高度h，面积a，

(5.6)筛选子网格中平行于坐标系的最小外接矩形宽度大于w×2或者和最小外接矩形高度h×2或者面积大于a×3的网格即为破洞、断经、断纬瑕疵区域D₁，

(5.7)生成一个12×12的卷积核E，

(5.8)用卷积核E对绷带区域R进行形态学开运算，得到新的区域D₂，D₂即为纱节瑕疵区域，

(5.9)将D₁和D₂合并成一个新的瑕疵区域D，

(5.10)计算D平行于坐标系的最小外接矩形宽度w₁、高度h₁、中心坐标(x,y)，其中y+h₁/2即为瑕疵在图像中的绷带前进方向最远位置q。