CN110865051A - 基于多波长光电检测烟支松头缺陷检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及烟支检测技术领域，具体为基于多波长光电检测烟支松头缺陷检测方法，通过LED灯源向烟支端面发射检测灯光，通过红绿蓝三色光电接收管单独获取烟支端面反射的红、绿、蓝三种波长的反射能量，并对检测到的光源信号进行分析和判断，该基于多波长光电检测烟支松头缺陷检测方法中，通过红绿蓝三色光电接收管，单独获取红、绿、蓝三种波长的反射能量，由于烟丝材料自身的光谱反射特性，烟丝对蓝光波长反射率远低于它对红和绿光的反射率，因此，对红绿蓝三色光传感器作适当标定，减少烟丝和烟纸的干扰信号，提高检测精度。

Description

基于多波长光电检测烟支松头缺陷检测方法
技术领域
本发明涉及烟支检测技术领域，具体为基于多波长光电检测烟支松头缺陷检测方法。
背景技术
传统烟支生产过程中，在烟支卷接和烟包包装两种设备上，都会安装烟支松头检测装置，用于对烟支端面的烟丝掉落缺陷进行在线检测并剔除瑕疵烟支，防止缺陷烟支流入后续生产工序。检测原理通常都是采用红外光漫反射传感器方式，如图1所示，其中红外线发射管T1和红外接收管R1封装在一起，T1向烟支端面发射固定的单一波长红外光，光电接收管R1接收漫反射回来的红外光，工作时，烟支断面与光电管安装位置距离保持固定，T1发射电流保持固定，当烟支断面烟丝有缺损时，发反射目标与光电管实际距离变长，与正常烟支相比，反射光能量将变弱，因此检测光电接收管输出信号大小就能够反映烟支端面的烟丝缺损程度。
由于卷烟工业所用烟支卷纸都是白色的，在烟丝缺损严重情况下，烟支端面朝向光电管的方向，将会出现一圈白烟纸的露边现象，暴露的白纸对红外线会有强烈的反射作用，这个反射是属于严重的干扰信号，会造成严重缺陷的漏检问题。
如果用E表示光电接收管获得的全部反射能量，Et表示烟丝反射能量，Ep表示烟纸反射能量，它们之间关系如下：E=Et+Ep；当烟丝有缺损时，烟丝反射距离变远使得Et减少，烟纸暴露面积增加，结果是Ep增大且有不确定性，Ep的存在会减弱E值大小与烟丝缺损程度的相关关系，所以Ep对与烟丝缺损检测是有害的干扰因素，在任何单一红外波长条件下，上述关系都成立，对于传统检测方法来说此干扰因素很难分离出去。鉴于此，我们提出基于多波长光电检测烟支松头缺陷检测方法。
发明内容
本发明的目的在于提供基于多波长光电检测烟支松头缺陷检测方法，以解决上述背景技术中提出的卷烟工业所用烟支卷纸都是白色的，在烟丝缺损严重情况下，烟支端面朝向光电管的方向，将会出现一圈白烟纸的露边现象，暴露的白纸对红外线会有强烈的反射作用，这个反射是属于严重的干扰信号，会造成严重缺陷的漏检的问题。
为实现上述目的，本发明提供基于多波长光电检测烟支松头缺陷检测方法，检测步骤如下：
S1、发射：通过LED灯源向烟支端面发射检测灯光；
S2、接收：通过红绿蓝三色光电接收管单独获取烟支端面反射的红、绿、蓝三种波长的反射能量；
S3、信号检测：对检测到的光源信号进行分析和判断。
作为优选，所述信号检测采用干扰抵消法。
作为优选，所述LED灯源为白光，接收红光和蓝光发射能量。
作为优选，所述LED灯源为白光，接收绿光和蓝光发射能量。
作为优选，所述LED灯源为蓝光和红光，接收蓝光和红光反射值。
作为优选，所述LED灯源为蓝光和绿光，接收蓝光和绿光反射值。
作为优选，所述信号检测采用颜色特征空间法。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
该基于多波长光电检测烟支松头缺陷检测方法中，通过红绿蓝三色光电接收管，单独获取红、绿、蓝三种波长的反射能量，由于烟丝材料自身的光谱反射特性，烟丝对蓝光波长反射率远低于它对红和绿光的反射率，因此，对红绿蓝三色光传感器作适当标定，减少烟丝和烟纸的干扰信号，提高检测精度。
附图说明
图1为本发明的传统烟支检测红外发射接收传感器与烟支位置关系图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明提供基于多波长光电检测烟支松头缺陷检测方法，检测步骤如下：
S1、发射：通过LED灯源向烟支端面发射检测灯光；
S2、接收：通过红绿蓝三色光电接收管单独获取烟支端面反射的红、绿、蓝三种波长的反射能量；
S3、信号检测：对检测到的光源信号进行分析和判断。
本实施例中，检测原理如下：
白色光可以看成红绿蓝三种波长能量近似相等的混合光，对于红色，绿色和蓝色，接收管获取的能量强度分别是，用E1，E2，E3分别表示光电接收管获得的各颜色波长范围内总反射能量，Et表示烟丝反射能量，Ep表示烟纸反射能量。
其中，红光算法公式为：E1=Et1+Ep1；
绿光算法公式为：E2=Et2+Ep2；
蓝光算法公式为：E3=Et3+Ep3。
进一步的，由于烟丝材料自身的光谱反射特性，烟丝对蓝光波长反射率远低于它对红和绿光的反射率，也就是Et1＞Et3；Et2＞Et3。
对红绿蓝三色光传感器作适当标定，在近似情况下，Ep1=Ep2=Ep3，Et3=0，E3=Ep3；
E1代表了红光波长范围内烟丝和烟纸的共同反射强度；
E2代表了绿光波长范围内烟丝和烟纸的共同反射强度。
在具体实施过程中，为了便于对接收的光源反射信号进行检测，本实施例中，信号检测采用干扰抵消法，LED灯源为白光，接收红光和蓝光发射能量，LED灯源为白光，接收绿光和蓝光发射能量。
具体的，干扰抵消法信号检测采步骤如下：
1）、用红光检测值减去蓝光检测值E1-E3，或者用绿光检测值减去蓝光检测值E2-E3来表示烟丝的缺损程度，减弱或消除烟纸的干扰；
2）、设定合格阈值；
3）、判断阈值。
其中，阈值算法为（E1-E3）或者（E2-E3）。
其中，于阈值为合格，否则判为缺陷烟。
在具体实施过程中，当LED灯源为蓝光和红光时，应采用蓝光和红光分时照明，检测用全光谱光电池分时提取蓝光和红光反射值。
当LED灯源为蓝光和绿光时，应采用蓝光和绿光分时照明，检测用全光谱光电池分时提取蓝光和绿光反射值。
实施例2
作为本发明的第二种实施例，与实施例1不同在于信号检测方法不同，本实施例的信号检测采用颜色特征空间法。
本实施例中，颜色特征空间法步骤如下：
1）将红绿蓝三色接收管获取的信号值进行A/D采样，分别表示为UR，UG，UB；
2）将、UR，UG，UB值组合成三维向量[UR，UG，UB]，空间大小取决于A/D量化位数；
3)在计算机内存开辟[UR，UG，UB]大小的存储空间，将[UR，UG，UB]存储单元全部初始化为0；
4）学习开始，系统运行合格烟支一定数量，连续以当前实时值UR，UG，UB作为寻址向量对[UR，UG，UB]空间写入1，直至学习结束；
5）对[UR，UG，UB]内为1的单元邻域进行空间膨胀运算，把处理后的[UR，UG，UB]内容作为合格烟支的颜色特征空间，其中不同的膨胀程度系数对应不同的检测灵敏度；
6）开始检测，将实时的UR，UG，UB值作为空间寻址地址，查找[UR，UG，UB]对应值，如果是1表示合格烟，是0表示当前是一支缺陷烟。
进一步的，在检测时，对实时数据进行学习，以概率计算方式筛选出合格数据，动态刷新特征空间。
其中，当LED灯源为蓝光和红光时，将上述步骤2）替换为用二维颜色特征空间[UR，UB]进行工作，其余与上述相同。
其中，当LED灯源为绿光和蓝光时，将步骤2）替换为用二维颜色特征空间[UG，UB]进行工作，其余与上述相同。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.基于多波长光电检测烟支松头缺陷检测方法，其特征在于，检测步骤如下：
S1、发射：通过LED灯源向烟支端面发射检测灯光；
S2、接收：通过红绿蓝三色光电接收管单独获取烟支端面反射的红、绿、蓝三种波长的反射能量；
S3、信号检测：对检测到的光源信号进行分析和判断。
2.根据权利要求1所述的基于多波长光电检测烟支松头缺陷检测方法，其特征在于：所述信号检测采用干扰抵消法。
3.根据权利要求2所述的基于多波长光电检测烟支松头缺陷检测方法，其特征在于：所述LED灯源为白光，接收红光和蓝光发射能量。
4.根据权利要求2所述的基于多波长光电检测烟支松头缺陷检测方法，其特征在于：所述LED灯源为白光，接收绿光和蓝光发射能量。
5.根据权利要求2所述的基于多波长光电检测烟支松头缺陷检测方法，其特征在于：所述LED灯源为蓝光和红光，接收蓝光和红光反射值。
6.根据权利要求2所述的基于多波长光电检测烟支松头缺陷检测方法，其特征在于：所述LED灯源为蓝光和绿光，接收蓝光和绿光反射值。
7.根据权利要求1所述的基于多波长光电检测烟支松头缺陷检测方法，其特征在于：所述信号检测采用颜色特征空间法。
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