CN110153036A - 一种烟盒内框纸接头检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种烟盒内框纸接头检测装置，包括：工控机、触模屏和纸带图像检测装置；所述纸带图像检测装置与所述工控机信号连接，用于检测烟盒包装机的内框纸盘的纸带图像，并将所述纸带图像实时发送至所述工控机；所述工控机根据所述纸带图像进行图像处理，并根据处理后图像判定是否检测到内框纸接头，如果是，则所述工控机向烟盒包装机发送剔除控制信号，使烟盒包装机剔除所述纸带图像对应的内框纸接头；所述触模屏与所述工控机信号连接，用于显示人机交互界面，以使操作人员通过所述人机交互界面查看所述纸带图像和所述处理后图像，并与所述纸带图像检测装置实现人机交互。本发明能提高内框纸接头检测的准确性和稳定性。

Description

一种烟盒内框纸接头检测装置

技术领域

本发明涉及烟盒生产设备技术领域，尤其涉及一种烟盒内框纸接头检测装置。

背景技术

内框纸作为卷烟包装材料之一，主要起到支撑烟盒盒盖的作用。在硬盒烟包的生产过程中，内框纸盘纸中随机位置存在内框纸接头，必须准确检测并剔除，为了不让其流入下道工序，须对其进行准确检测并剔除，杜绝产品质量缺陷，目前国内主要采用的是颜色传感器进行检测内框纸接头，但由于颜色传感器具有检测面小、易受异物干扰、准确率低、固定设定参数适应性低、维护难度大等缺点，导致内框接头漏检、误检的现象时有发生。内框纸接头不能准确地检测并剔除，直接影响到了小包的包装质量，一旦流入市场将造成严重的质量缺陷。因此，如何提高内框纸接头检测的准确性和稳定性，具有重要的意义。

发明内容

本发明提供一种烟盒内框纸接头检测装置，解决现有内框纸检测采用颜色传感器检测，存在准确率低、易受易物干扰和维护难度大的问题，能提高内框纸接头检测的准确性和稳定性，提高烟盒生产效率。

为实现以上目的，本发明提供以下技术方案：

一种烟盒内框纸接头检测装置，包括：工控机、触模屏和纸带图像检测装置；

所述纸带图像检测装置与所述工控机信号连接，用于检测烟盒包装机的内框纸盘的纸带图像，并将所述纸带图像实时发送至所述工控机；

所述工控机根据所述纸带图像进行图像处理，并根据处理后图像判定是否检测到内框纸接头，如果是，则所述工控机向烟盒包装机发送剔除控制信号，使烟盒包装机剔除所述纸带图像对应的内框纸接头；

所述触模屏与所述工控机信号连接，用于显示人机交互界面，以使操作人员通过所述人机交互界面查看所述纸带图像和所述处理后图像，并与所述纸带图像检测装置实现人机交互。

优选的，所述纸带图像检测装置包括：工业相机、LED光源、反光镜和检测底座；

所述工业相机、所述反光镜和所述LED光源设置在所述检测底座上，所述LED光源用于照射待检测的内框纸，所述反光镜用于调整所述工业相机对内框纸的拍摄方向。

优选的，所述检测底座包括：底板、侧板、顶板和斜台；

所述斜台设置在所述底板的一端，所述斜台的斜面与所述底板呈设定角度，所述反光镜设置在所述斜面上，所述工业相机设置在所述底板的另一端，且所述工业相机的镜头对准所述反光镜；

所述底板、所述侧板和所述顶板将所述工业相机、所述LED光源和所述反光镜封闭在内，使所述检测底座呈方框结构；

在固定所述检测底座时，使所述顶板处于靠近内框纸一侧，并所述工业相机与内框纸呈平行设置。

优选的，所述顶板为透明玻璃。

优选的，所述斜面与所述工业相机的拍摄方向呈45°角设置。

优选的，所述底板、所述斜台和所述侧板采用合金材料。

优选的，所述底板和所述斜台为一体成型结构。

优选的，还包括：USB转换接口；

所述工控机通过所述USB转换接口与烟盒包装机信号相连，所述USB 转换接口用于将所述剔除控制信号由模拟信号转换为数字信号。

优选的，所述工控机用于对所述纸带图像检测装置进行图像数据采集，以获得所述纸带图像；

所述工控机还用于对所述纸带图像进行图像滤波以去除干扰，然后进行图像灰度值转换得到灰度图像；

所述工控机还将所述灰度图像进行逐帧差运算后得到一张时间相邻的两张图像的灰度差值图，并将所述差值图进行阀值化处理得到二值化图，进而根据所述二值化图判断所述纸带图像是否为内框纸接头图像，如果是，则判定为检测到内框纸接头。

优选的，所述工控机将所述灰度差值图的每一像素点进行重新改写，当像素点的灰度差值大于设定的二值化阀值时，改写该像素点灰度值为 255，并将该点作为异常点，当所述灰度差值小于设定的二值化阀值时，改写该像素点的灰度值为0，当改写完所述灰度差值图的像素点后，得到一张二值化图；

所述工控机还根据所述二值化图中的异常点，进行异常点数目统计，当异常点数目大于设定异常点数阀值时，判定为检测到内框纸接头。

本发明提供一种烟盒内框纸接头检测装置，通过纸带图像检测装置对烟盒包装机的烟盒内框纸接头进行实时拍照，并由工控机对拍照得到的纸带图像进行逐帧差运算得到灰度差值图，进而根据灰度差值图进行判定是否检测到内框纸接头。解决现有内框纸检测采用颜色传感器检测，存在准确率低、易受易物干扰和维护难度大的问题，能提高内框纸接头检测的准确性和稳定性，提高烟盒生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的具体实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1是本发明提供的一种烟盒内框纸接头检测装置结构图；

图2是本发明实施例提供的一种纸带图像检测装置示意图；

图3是本发明实施例提供的一种纸带图像的处理方法流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例的方案，下面结合附图和实施方式对本发明实施例作进一步的详细说明。

针对当前烟盒生产过程中常采用FOCKE350包装机，在硬包小包包装时，烟盒内框纸为原辅材料之一，但是由于内框纸随机位置会含有接头部分，在生产时必须准确检测并剔除，虽然目前FOCKE350配有相应检测装置，但由于原检测装置的不稳定性，导致漏检、误检的现象时有发生。本发明提供一种烟盒内框纸接头检测装置，通过纸带图像检测装置对烟盒包装机的烟盒内框纸接头进行实时拍照，并由工控机对拍照得到的纸带图像进行逐帧差运算得到灰度差值图，进而根据灰度差值图进行判定是否检测到内框纸接头。解决现有内框纸检测采用颜色传感器检测，存在准确率低、易受易物干扰和维护难度大的问题，能提高内框纸接头检测的准确性和稳定性，提高烟盒生产效率。

如图1所示，一种烟盒内框纸接头检测装置，包括：工控机、触模屏和纸带图像检测装置。所述纸带图像检测装置与所述工控机信号连接，用于检测烟盒包装机的内框纸盘的纸带图像，并将所述纸带图像实时发送至所述工控机。所述工控机根据所述纸带图像进行图像处理，并根据处理后图像判定是否检测到内框纸接头，如果是，则所述工控机向烟盒包装机发送剔除控制信号，使烟盒包装机剔除所述纸带图像对应的内框纸接头。所述触模屏与所述工控机信号连接，用于显示人机交互界面，以使操作人员通过所述人机交互界面查看所述纸带图像和所述处理后图像，并与所述纸带图像检测装置实现人机交互。

具体地，采用纸带图像检测装置对烟盒包装机上的内框纸进行实时拍照得到纸带图像，工控机通过预设的算法程序对纸带图像进行图像处理，以识别是否为内框纸接头，如果是，则工控机向包装机发送剔除我人品我制信号，包装机根据该信号对内框纸接头进行剔除。该装置通过对内框纸接头的图像采集并进行图像识别，实现对内框纸的实时检测，保障内框纸接头的检测精确度，降低维修成本。

如图2所示，所述纸带图像检测装置包括：工业相机1、LED光源(图中未示出)、反光镜2和检测底座。所述工业相机1、所述反光镜2和所述LED光源设置在所述检测底座上，所述LED光源用于照射待检测的内框纸，所述反光镜用于调整所述工业相机对内框纸的拍摄方向。

进一步，所述检测底座包括：底板、侧板、顶板和斜台。所述斜台设置在所述底板的一端，所述斜台的斜面与所述底板呈设定角度，所述反光镜设置在所述斜面上，所述工业相机设置在所述底板的另一端，且所述工业相机的镜头对准所述反光镜。所述底板、所述侧板和所述顶板将所述工业相机、所述LED光源和所述反光镜封闭在内，使所述检测底座呈方框结构。在固定所述检测底座时，使所述顶板处于靠近内框纸一侧，并所述工业相机与内框纸呈平行设置。

在一实施例中，如图2所示，所述检测底座包括：底板38、顶板35、第一端板31、第二端板32、斜台36、第一侧板33和第二侧板34。所述第一端板31与所述底板38的一端垂直设置，所述第二端板32与所述底板 38的另一端垂直设置，所述斜台36设置在所述底面38的另一端，并使所述斜台36的斜面与所述底板38呈所述设定角度。所述第一侧板33和所述第二侧板34分别与所述底板38、所述第一端板31和所述第二端板32连接固定，以形成框形结构。所述顶板35与所述第一端板31和所述第二端板32固定连接，并平行于所述底板38，以使所述检测底座形成封闭结构。所述底板38上固定有所述工业相机1和LED光源，所述斜台36的斜面上固定有所述反光镜2。

进一步，所述底板38、所述第一端板31、所述第二端板32、所述斜台36和所述第一侧板33为一体成型结构，并采用合金材料。

在实际应用中，为了防止相机受到碰撞，需要安装一个相机壳体来保护相机及镜头不受损伤。同时分别从热导性、可塑性、材料强度、安装总重、材料成本、抗干扰能力六个方面进行比选，合金材料为性价比较高。同时，为了减少加工成本，可通过模具加工，使其成为一体成型结构，以便减少组装工序和生产成本。

进一步，所述顶板为透明玻璃。当然也可以在顶板上开设玻璃窗，使工业相机的入射光线通过玻璃窗进入。

更进一步，所述第一端板设有方形通孔，所述工业相机的连接线束贯穿所述方形通孔与外部工控机相连。

在实际应用中，所述斜台的截面为直角梯形结构，所述斜台的直角面与所述底板或所述第二端板相互贴合。斜台的截面也可为三角形结构，使三角体的一个斜面固定反光镜，并对准工业相机的镜头。当然斜台也可由一个平面板与底板组合构成，直接将平面板与底板呈设定角度设置，形成斜面。最优的是，所述斜面与所述工业相机的拍摄方向呈45°角设置。

如图1所示，该装置还包括：USB转换接口。所述工控机通过所述USB 转换接口与烟盒包装机信号相连，所述USB转换接口用于将所述剔除控制信号由模拟信号转换为数字信号。

进一步，所述工控机用于对所述纸带图像检测装置进行图像数据采集，以获得所述纸带图像。所述工控机还用于对所述纸带图像进行图像滤波以去除干扰，然后进行图像灰度值转换得到灰度图像。所述工控机还将所述灰度图像进行逐帧差运算后得到一张时间相邻的两张图像的灰度差值图，并将所述差值图进行阀值化处理得到二值化图，进而根据所述二值化图判断所述纸带图像是否为内框纸接头图像，如果是，则判定为检测到内框纸接头。

更进一步，所述工控机将所述灰度差值图的每一像素点进行重新改写，当像素点的灰度差值大于设定的二值化阀值时，改写该像素点灰度值为 255，并将该点作为异常点，当所述灰度差值小于设定的二值化阀值时，改写该像素点的灰度值为0，当改写完所述灰度差值图的像素点后，得到一张二值化图。所述工控机还根据所述二值化图中的异常点，进行异常点数目统计，当异常点数目大于设定异常点数阀值时，判定为检测到内框纸接头。

在一实施例中，如图3所示，读取纸带图像并将图像转化为RGB格式，对图像进行滤波以去除干扰，对预处理后的低噪声图像进行灰度值转换得到灰度图像图，拷贝当前帧的灰度图像作为下一次运算的上一帧灰度图像，用当前帧与上一帧相减得到时间相邻两张图像的灰度差值图，对差值图进行阀值化处理得到二值化图，统计二值化图的异常点数目N，如果异常点数N大于设定的异常点数阀值，则判断为检测到内框纸接头，进而发送内框纸接头信息给烟盒包装机的主机。如果异常点数目小于设定的第二异常点数阀值，则重复上述步骤。

在另一实施例中，提供一种烟盒内框纸接头的检测方法，包括：

S1：实时获取烟盒包装机上的内框纸盘纸的纸带图像，并根据所述纸带图像进行图像预处理，所述图像预处理包括：图像格式转换和图像滤波。

S2：将预处理后的纸带图像进行灰度值转换得到对应的灰度图像。

S3：将所述灰度图像进行逐帧差运算后得到一张时间相邻的两张图像的灰度差值图。

S4：将所述差值图进行阀值化处理得到二值化图，并根据所述二值化图判断所述纸带图像是否为内框纸接头图像，如果是，则判定为检测到内框纸接头。

进一步，所述根据所述纸带图像进行图像预处理，包括：

S11：对所述纸带图像的图像格式进行判断，如果所述图像格式不是 RGB格式，则将所述纸带图像进行RGB转换。

S12：对所述纸带图像进行滤波处理，所述滤波处理可采用均值滤波、高斯滤波或双边滤波。

在实际应用中，工业相机为了更好使用图像，常将图像存储为RAW格式，在获得纸带图像后，先对图像格式进判断，如果图像格式不是RGB格式，则先把RAW格式的图像拷贝并存储，然后进行色彩转换，将纸带图像转化为RGB格式的图像。图像转换后进行图像滤波处理，现有滤波算法包括：均值滤波、高斯滤流和双边滤波等，各个算法都具有各自的优点。根据烟盒生产的实际需要，可选用高斯滤波进行滤波，以图像与正态分布做卷积，该算法能使线性平滑滤波，保真度较好。

进一步，所述将预处理后的纸带图像进行灰度值转换得到对应的灰度图像，包括：

S21：对预处理后的图像进行灰度值转换，为了平衡RGB三通道的分量具有相同的权重，采用的灰度转换公式为Gray＝(R+G+B)/3；对所述图像每一像素点进行该运算后得到一张与纸带图像对应的灰度图像。

进一步，将所述灰度图像进行逐帧差运算后得到一张时间相邻的两张图像的灰度差值图，包括：

S31：对所述灰度图像的当前帧与上一帧进行灰度差值运算，所述差值运算过程为：用当前帧每一像素点的灰度值减去上一帧相同二维空间坐标对应像素点的灰度值得到每一像素点的灰度差值，并根据所述灰度差值得到时间相邻的两张图像的灰度差值图。

进一步，将所述差值图进行阀值化处理得到二值化图，并根据所述二值化图判断所述纸带图像是否为内框纸接头图像，如果是，则判定为检测到内框纸接头，包括：

S41：对所述灰度差值图的每一像素点进行重新改写，当像素点的灰度差值大于设定的二值化阀值时，改写该像素点灰度值为255，并将该点作为异常点，当所述灰度差值小于设定的二值化阀值时，改写该像素点的灰度值为0，当改写完所述灰度差值图的像素点后，得到一张二值化图。

S42：对所述二值化图中的异常点进行统计得到异常点数目N，异常点即像素灰度值为255的像素点，也可称之为亮点，如果所述N值大于设定异常点数阀值，则判定为检测到内框纸接头。

工控机通过采集工业相机内的图像数据获得纸带图像，并根据纸带图像按预设的程序进行预处理。由于采集后的图像具有图像噪声(数字化过程产生)，需要进行滤波处理，得到与实际情况更为接近的图像，再进行相应算法处理才能保证识别结果的准确性和稳定性。滤波后的图像，消除了图像噪声，为了提高图像识别的效率，可以将采集的图像进行灰度值转化，转化后得到一张灰度图像，将灰度图像进行逐帧差运算后得到一张时间相邻的两张图像的灰度差值图，对灰度差值图进行阀值化处理得到二值化图，进而根据二值化图上的异常点数目来判断是否检测到内框纸接头。

可见，本发明提供一种烟盒内框纸接头检测装置，通过纸带图像检测装置对烟盒包装机的烟盒内框纸接头进行实时拍照，并由工控机对拍照得到的纸带图像进行逐帧差运算得到灰度差值图，进而根据灰度差值图进行判定是否检测到内框纸接头。解决现有内框纸检测采用颜色传感器检测，存在准确率低、易受易物干扰和维护难度大的问题，能提高内框纸接头检测的准确性和稳定性，提高烟盒生产效率。

以上依据图示所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种烟盒内框纸接头检测装置，其特征在于，包括：工控机、触模屏和纸带图像检测装置；

所述纸带图像检测装置与所述工控机信号连接，用于检测烟盒包装机的内框纸盘的纸带图像，并将所述纸带图像实时发送至所述工控机；

所述工控机根据所述纸带图像进行图像处理，并根据处理后图像判定是否检测到内框纸接头，如果是，则所述工控机向烟盒包装机发送剔除控制信号，使烟盒包装机剔除所述纸带图像对应的内框纸接头；

所述触模屏与所述工控机信号连接，用于显示人机交互界面，以使操作人员通过所述人机交互界面查看所述纸带图像和所述处理后图像，并与所述纸带图像检测装置实现人机交互。

2.根据权利要求1所述的烟盒内框纸接头检测装置，其特征在于，所述纸带图像检测装置包括：工业相机、LED光源、反光镜和检测底座；

所述工业相机、所述反光镜和所述LED光源设置在所述检测底座上，所述LED光源用于照射待检测的内框纸，所述反光镜用于调整所述工业相机对内框纸的拍摄方向。

3.根据权利要求2所述的烟盒内框纸接头检测装置，其特征在于，所述检测底座包括：底板、侧板、顶板和斜台；

所述斜台设置在所述底板的一端，所述斜台的斜面与所述底板呈设定角度，所述反光镜设置在所述斜面上，所述工业相机设置在所述底板的另一端，且所述工业相机的镜头对准所述反光镜；

所述底板、所述侧板和所述顶板将所述工业相机、所述LED光源和所述反光镜封闭在内，使所述检测底座呈方框结构；

在固定所述检测底座时，使所述顶板处于靠近内框纸一侧，并所述工业相机与内框纸呈平行设置。

4.根据权利要求3所述的烟盒内框纸接头检测装置，其特征在于，所述顶板为透明玻璃。

5.根据权利要求4所述的烟盒内框纸接头检测装置，其特征在于，所述斜面与所述工业相机的拍摄方向呈45°角设置。

6.根据权利要求5所述的烟盒内框纸接头检测装置，其特征在于，所述底板、所述斜台和所述侧板采用合金材料。

7.根据权利要求6所述的烟盒内框纸接头检测装置，其特征在于，所述底板和所述斜台为一体成型结构。

8.根据权利要求1所述的烟盒内框纸接头检测装置，其特征在于，还包括：USB转换接口；

所述工控机通过所述USB转换接口与烟盒包装机信号相连，所述USB转换接口用于将所述剔除控制信号由模拟信号转换为数字信号。

9.根据权利要求1所述的烟盒内框纸接头检测装置，其特征在于，所述工控机用于对所述纸带图像检测装置进行图像数据采集，以获得所述纸带图像；

所述工控机还用于对所述纸带图像进行图像滤波以去除干扰，然后进行图像灰度值转换得到灰度图像；

所述工控机还将所述灰度图像进行逐帧差运算后得到一张时间相邻的两张图像的灰度差值图，并将所述差值图进行阀值化处理得到二值化图，进而根据所述二值化图判断所述纸带图像是否为内框纸接头图像，如果是，则判定为检测到内框纸接头。

10.根据权利要求9所述的烟盒内框纸接头检测装置，其特征在于，所述工控机将所述灰度差值图的每一像素点进行重新改写，当像素点的灰度差值大于设定的二值化阀值时，改写该像素点灰度值为255，并将该点作为异常点，当所述灰度差值小于设定的二值化阀值时，改写该像素点的灰度值为0，当改写完所述灰度差值图的像素点后，得到一张二值化图；

所述工控机还根据所述二值化图中的异常点，进行异常点数目统计，当异常点数目大于设定异常点数阀值时，判定为检测到内框纸接头。