CN114886151A - 基于机器视觉的烟支水松纸跑长短监测设备及监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于机器视觉的烟支水松纸跑长短监测设备及监测方法，涉及烟支加工领域。现提出如下方案，其包括支撑机构，支撑机构上装配有安装架，安装架的两侧皆装配有视觉监测机构，两个视觉调整机构分别用于监测最长宽度和最短宽度，视觉监测机构由固定组件、宽度调整组件及装配在间距调整组件上的监测器组成，间距调整组件通过在烟支水松纸通过路径上装配有视觉监测机构，可自动判断烟支水松纸过长或过短，降低了工人的劳动强度，提高了缺陷的检出率，同时还能监测烟支水松纸单边过长或过短，降低了设备检修的判断时间，进一步提高了缺陷的检出率。

Description

基于机器视觉的烟支水松纸跑长短监测设备及监测方法

技术领域

本发明涉及烟支加工领域，尤其涉及基于机器视觉的烟支水松纸跑长短监测设备及监测方法。

背景技术

水松纸是用于包裹在烟支过滤嘴外面的，把滤棒粘接到烟条末端的纸，在卷烟的卷接环节，由于设备原因会发生烟支水松纸过宽或过窄，俗称跑长短，影响烟支外观质量。

目前对于这一缺陷，机车尚未自动剔除装置，靠机车人员或检查员人工关注，现在卷接机车速度较高，普遍每分钟卷烟数量在8000 支以上，一旦发现不及时，就会产生大量不合格烟支，造成较大浪费。

发明内容

(一)发明目的

有鉴于此，本发明的目的在于提出基于机器视觉的烟支水松纸跑长短监测设备及监测方法，以实现烟支水松纸跑长短的自动监测，改变了以往靠人工识别的方法，提高了缺陷的检出率，降低了工人的劳动强度。

(二)技术方案

为达到上述技术目的，本发明提供了基于机器视觉的烟支水松纸跑长短监测设备及监测方法：

其包括支撑机构，支撑机构上装配有安装架，所述安装架的两侧皆装配有视觉监测机构，两个视觉调整机构分别用于监测最长宽度和最短宽度，所述视觉监测机构由固定组件、宽度调整组件及装配在间距调整组件上的监测器组成，间距调整组件包括调节齿轮、调节旋钮以及分布在调节齿轮两侧的调节杆组成，所述调节旋钮固定在调节齿轮顶端，每个所述视觉监测机构中设有两个监测器，两个所述监测器位移同一直线上。

优选的，支撑机构由支撑管、支撑杆和紧固螺栓组成，所述支撑管由管件及固定在管件底端的固定座构成，所述支撑杆与管件伸缩连接，所述紧固螺栓与支撑管通过螺纹连接，且所述紧固螺栓与支撑杆相抵。

优选的，所述支撑杆呈U形，所述安装架固定在支撑杆的中部，所述安装架的两侧皆开设有供固定组件滑动调整位置的通槽。

优选的，固定组件由固定盒、第一封板和第二封板构成，所述固定盒呈方形，且所述固定盒的中部贯通，间距调整组件安装在固定盒的中部，所述第一封板与第二封板分别固定在固定盒的上下两端。

优选的，所述固定盒的内壁两侧皆固定有第二封板，所述调节杆由齿条及固定在齿条端部的连接块组成，两个所述调节杆中侧齿条呈左右交错分布，两个齿条皆与第二封板滑动连接。

优选的，所述第二封板表面贯通开设有两个分别供两个连接块滑动的导槽，两个所述监测器分别固定两个连接块上。

优选的，所述调节齿轮的底部套设有套筒，所述套筒内设有弹簧，所述弹簧的两端分别与套筒的内壁底部和调节齿轮的底部相抵，两个所述调节杆呈上下分布。

优选的，所述调节旋钮的顶端设有步进电机，步进电机的输出端通过连轴与调节旋钮轴心处固定连接，步进电机的外表面固定有滑块，滑块侧面滑动连接有滑轨，滑轨固定在固定盒上，所述固定盒的侧面固定有伺服电推杆，伺服电推杆的输出端与步进电机顶端固定连接。

优选的，所述安装架上装配有同步组件，同步组件由同步轴及固定在同步轴两端的同步锥齿构成，且两个所述宽度调整组件中的调节旋钮上皆同轴连接有从动锥齿，从动锥齿与同步锥齿啮合。

基于机器视觉的烟支水松纸跑长短监测方法，包括以下步骤：

步骤一：装配视觉监测设备，在烟支水松纸输送线上方架设视觉监测设备，并且视觉监测设备的安装位置处于切纸设备前方20-50cm。

步骤二：布设电路，将视觉监测设备的急停开关与送纸设备的关闭开关电连接，保证一旦视觉监测设备监测到烟支水松纸宽度不正常后，送纸设备可以直接关停。

步骤二：监测方法技术基于计算程序和红外感应器等硬件设备，通过红外感应器或高速摄像探头等硬件对烟支水松纸进行监测，红外感应器或高速摄像探头需要分布在烟支水松纸通过路径的前后两侧，两侧设为a监测点和b监测点，a监测点在b监测点前方，烟支水松纸的输送路径为送纸设备-a监测点-b监测点-切纸设备，a监测点用于监测最长宽度，b监测点用于监测最短宽度，烟支水松纸依次通过 a监测点和b监测点后会发以下几种情况：

一、烟支水松纸左右两侧皆被a监测点探测到超长，判定烟支水松纸宽度过宽，不合格；

二、烟支水松纸左右两侧皆未被a监测点探测到，继续通过b监测点，烟支水松纸左右两侧皆未被b监测点探测到，判断烟支水松纸宽度过短，不合格；

三、烟支水松纸左右两侧皆未被a监测点探测到超长，继续通过 b监测点，烟支水松纸左右两侧皆被b监测点探测到，判定烟支水松纸宽度正常，合格；

四、烟支水松纸左单侧被a监测点探测到超长，继续通过b监测点，烟支水松纸两侧皆被b监测点探测到，判定烟支水松纸宽度超标，不合格；

五、烟支水松纸左单侧被a监测点探测到超长，继续通过b监测点，烟支水松纸左单侧被b监测点探测到，判定烟支水松纸宽度偏向单边，不合格：

从以上技术方案可以看出，本申请具有以下有益效果：

1：通过在烟支水松纸通过路径上装配有视觉监测机构，可自动判断烟支水松纸过长或过短，降低了工人的劳动强度，提高了缺陷的检出率，同时还能监测烟支水松纸单边过长或过短，降低了设备检修的判断时间，进一步提高了缺陷的检出率。

2：通过将监测器装配在间距调整组件上，可快速调整两个监测器之间的间距，适应不同规格烟支水松纸的宽度判断。

附图说明

为了更清楚地说明本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本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的基于机器视觉的烟支水松纸跑长短监测设备的结构示意图；

图2为本发明提供的基于机器视觉的烟支水松纸跑长短监测设备的结构示意图；

图3为本发明提供的基于机器视觉的烟支水松纸跑长短监测设备的结构示意图；

图4为本发明提供的基于机器视觉的烟支水松纸跑长短监测设备的结构示意图；

图5为本发明提供的基于机器视觉的烟支水松纸跑长短监测设备的结构示意图；

图6为本发明提供的基于机器视觉的烟支水松纸跑长短监测设备的结构示意图；

图7为本发明提供的基于机器视觉的烟支水松纸跑长短监测设备的结构示意图。

附图说明：1、支撑管；2、支撑杆；3、安装架；4、通槽；5、固定盒；6、监测器；7、调节杆；8、调节齿轮；9、调节旋钮；10、套筒；11、弹簧；12、第一封板；13、第二封板；14、紧固螺栓。

具体实施方式

下文的描述本质上仅是示例性的而并非意图限制本公开、应用及用途。应当理解，在所有这些附图中，相同或相似的附图标记指示相同的或相似的零件及特征。各个附图仅示意性地表示了本公开的实施方式的构思和原理，并不一定示出了本公开各个实施方式的具体尺寸及其比例。在特定的附图中的特定部分可能采用夸张的方式来图示本公开的实施方式的相关细节或结构。

参照图1-7：

实施例一

基于机器视觉的烟支水松纸跑长短监测设备，包括支撑机构，支撑机构上装配有安装架3，为了快速准确的判断处宽度的过宽与过短，故在安装架3的两侧皆装配有视觉监测机构，两个视觉调整机构分别用于监测最长宽度和最短宽度。

视觉监测机构由固定组件、宽度调整组件及装配在间距调整组件上的监测器6组成，监测器6可以使用高速摄像探头、红外探头或接近开关等监测硬件设备，高速摄像探头使用，需要外接计算机中配比对图，通过比对判断宽度，用接近开关，则需要烟支水松纸通过处配合做缩短宽度处理，这样可以避免接近开关误测，仅探测到烟支水松纸。

由于不同烟支中的烟支水松纸合格宽度不同，故设计间距调整组件，间距调整组件包括调节齿轮8、调节旋钮9以及分布在调节齿轮 8两侧的调节杆7组成，调节旋钮9固定在调节齿轮8顶端，旋转调节旋钮9带动调节齿轮8转动，使调节齿轮8带动两个调节杆7背向运动，从而调整两个监测器6的间距，每个视觉监测机构中设有两个监测器6，两个监测器6位移同一直线上，确保监测位置在烟支水松纸左右两侧的同一个点上。

具体的，支撑机构由支撑管1、支撑杆2和紧固螺栓14组成，支撑管1由管件及固定在管件底端的固定座构成，支撑杆2与管件伸缩连接，紧固螺栓14与支撑管1通过螺纹连接，且紧固螺栓14与支撑杆2相抵，通过松开紧固螺栓14，使支撑杆2能在支撑管1内调整高度，从而改变视觉监测机构的高度。

更具体的，支撑杆2呈U形，安装架3固定在支撑杆2的中部，安装架3的两侧皆开设有供固定组件滑动调整位置的通槽4，从而能够调整两个固定组件件的间距，缩短探测距离。

进一步的，固定组件由固定盒5、第一封板12和第二封板13构成，固定盒5呈方形，且固定盒5的中部贯通，间距调整组件安装在固定盒5的中部，第一封板12与第二封板13分别固定在固定盒5的上下两端。

更进一步的，固定盒5的内壁两侧皆固定有第二封板13，调节杆7由齿条及固定在齿条端部的连接块组成，两个调节杆7中侧齿条呈左右交错分布，保证两个调节杆7能够背向运动，两个齿条皆与第二封板13滑动连接，保证调节杆7的滑动稳定性。

更优选的，第二封板13表面贯通开设有两个分别供两个连接块滑动的导槽，两个监测器6分别固定两个连接块上，从而让齿条通过连接块带着监测器6移动。

为了更加适应不同机器及生产规格的需求，故在调节齿轮8的底部套设有套筒10，套筒10内设有弹簧11，弹簧11的两端分别与套筒10 的内壁底部和调节齿轮8的底部相抵，两个调节杆7呈上下分布，这样可以实现单独调节其中一个调节杆7，或者同时调节两个调节杆7。

基于机器视觉的烟支水松纸跑长短监测方法，包括以下步骤：

步骤一：装配视觉监测设备，此视觉检测设备为实施例一与实施例二中的该基于机器视觉的烟支水松纸跑长短监测设备，在烟支水松纸输送线上方架设视觉监测设备，在实际安装中，支撑机构的尺寸及形状可以根据机车的实际可安装位置进行调整设计，并不局限于实施例一与实施例二中的固有形状与尺寸，并且视觉监测设备的安装位置处于切纸设备前方20-50cm，距离越短，发生不良品后，需要剔除的不良品就越少；

步骤二：布设电路，将视觉监测设备的急停开关与送纸设备的关闭开关电连接，保证一旦视觉监测设备监测到烟支水松纸宽度不正常后，送纸设备可以直接关停，同时急停开关也能接入机车中的其它生产设备，让其它设备一同停工；

步骤二：监测方法技术基于计算程序和红外感应器等硬件设备，通过红外感应器或高速摄像探头等硬件对烟支水松纸进行监测，红外感应器或高速摄像探头需要分布在烟支水松纸通过路径的前后两侧，两侧设为a监测点和b监测点，a监测点在b监测点前方，烟支水松纸的输送路径为送纸设备-a监测点-b监测点-切纸设备，a监测点用于监测最长宽度，b监测点用于监测最短宽度，烟支水松纸依次通过 a监测点和b监测点后会发以下几种情况：

一、烟支水松纸左右两侧皆被a监测点探测到超长，判定烟支水松纸宽度过宽，不合格，检修工作直接针对烟支水松纸切纸参数进行调整，或者检查烟支水松纸供料部分；

二、烟支水松纸左右两侧皆未被a监测点探测到，继续通过b监测点，烟支水松纸左右两侧皆未被b监测点探测到，判断烟支水松纸宽度过短，不合格，检修方法与上述第一种情况相同；

三、烟支水松纸左右两侧皆未被a监测点探测到超长，继续通过 b监测点，烟支水松纸左右两侧皆被b监测点探测到，判定烟支水松纸宽度正常，合格，设备可尺寸运转；

四、烟支水松纸左单侧被a监测点探测到超长，继续通过b监测点，烟支水松纸两侧皆被b监测点探测到，判定烟支水松纸宽度超标，不合格，此时可能出现跑偏等情况，可以对输送设备进行针对检修；

烟支水松纸左单侧被a监测点探测到超长，继续通过b监测点，烟支水松纸左单侧被b监测点探测到，判定烟支水松纸宽度偏向单边，不合格，根据这种偏向单边的监测数据分析，可以快速排查是否是输送问题导致烟支水松纸宽度不合格的问题，减少了问题排查的时间

实施例二

基于机器视觉的烟支水松纸跑长短监测设备，其在实施例一的基础上，调节旋钮9的顶端设有步进电机(未示出)，步进电机的输出端通过连轴与调节旋钮9轴心处固定连接，这样调节旋钮9就能直接被步进电机驱动调节，调节更加方便，精度更高，还能实现电子化控制；

为了不影响实施例一种单独调节单个调节杆7的效果，在步进电机的外表面固定有滑块(未示出)，滑块侧面滑动连接有滑轨(未示出)，滑轨固定在固定盒5上，固定盒5的侧面固定有伺服电推杆(未示出)，伺服电推杆的输出端与步进电机顶端固定连接，通过伺服电推杆可驱动步进电机上下运动，取代人手的下压动作。

具体的，为了能够同步调整过宽与过短的数据标准值，在安装架 3上装配有同步组件(未示出)，同步组件由同步轴及固定在同步轴两端的同步锥齿构成，且两个宽度调整组件中的调节旋钮9上皆同轴连接有从动锥齿，从动锥齿与同步锥齿啮合，这样只需单个视觉监测机构改变了监测数值标准，另一个也能同步进行调整。

需要说明的是，从动锥齿与同步锥齿的齿轮比，及同步轴两端的两个同步锥齿的齿轮比，相关比值根据实际生产进行计算，计算公式未已知公开技术，在此不做过多阐述。

上文中参照优选的实施例详细描述了本公开所提出的方案的示范性实施方式，然而本领域技术人员可理解的是，在不背离本公开理念的前提下，可以对上述具体实施例做出多种变型和改型，且可以对本公开提出的各种技术特征、结构进行多种组合，而不超出本公开的保护范围，本公开的保护范围由所附的权利要求确定。

Claims (10)

1.基于机器视觉的烟支水松纸跑长短监测设备，包括支撑机构，其特征在于，支撑机构上装配有安装架(3)，所述安装架(3)的两侧皆装配有视觉监测机构，两个视觉调整机构分别用于监测最长宽度和最短宽度，所述视觉监测机构由固定组件、宽度调整组件及装配在间距调整组件上的监测器(6)组成，间距调整组件包括调节齿轮(8)、调节旋钮(9)以及分布在调节齿轮(8)两侧的调节杆(7)组成，所述调节旋钮(9)固定在调节齿轮(8)顶端，每个所述视觉监测机构中设有两个监测器(6)，两个所述监测器(6)位移同一直线上。

2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的烟支水松纸跑长短监测设备，其特征在于，支撑机构由支撑管(1)、支撑杆(2)和紧固螺栓(14)组成，所述支撑管(1)由管件及固定在管件底端的固定座构成，所述支撑杆(2)与管件伸缩连接，所述紧固螺栓(14)与支撑管(1)通过螺纹连接，且所述紧固螺栓(14)与支撑杆(2)相抵。

3.根据权利要求2所述的基于机器视觉的烟支水松纸跑长短监测设备，其特征在于，所述支撑杆(2)呈U形，所述安装架(3)固定在支撑杆(2)的中部，所述安装架(3)的两侧皆开设有供固定组件滑动调整位置的通槽(4)。

4.根据权利要求3所述的基于机器视觉的烟支水松纸跑长短监测设备，其特征在于，固定组件由固定盒(5)、第一封板(12)和第二封板(13)构成，所述固定盒(5)呈方形，且所述固定盒(5)的中部贯通，间距调整组件安装在固定盒(5)的中部，所述第一封板(12)与第二封板(13)分别固定在固定盒(5)的上下两端。

5.根据权利要求4所述的基于机器视觉的烟支水松纸跑长短监测设备，其特征在于，所述固定盒(5)的内壁两侧皆固定有第二封板(13)，所述调节杆(7)由齿条及固定在齿条端部的连接块组成，两个所述调节杆(7)中侧齿条呈左右交错分布，两个齿条皆与第二封板(13)滑动连接。

6.根据权利要求5所述的基于机器视觉的烟支水松纸跑长短监测设备，其特征在于，所述第二封板(13)表面贯通开设有两个分别供两个连接块滑动的导槽，两个所述监测器(6)分别固定两个连接块上。

7.根据权利要求6所述的基于机器视觉的烟支水松纸跑长短监测设备，其特征在于，所述调节齿轮(8)的底部套设有套筒(10)，所述套筒(10)内设有弹簧(11)，所述弹簧(11)的两端分别与套筒(10)的内壁底部和调节齿轮(8)的底部相抵，两个所述调节杆(7)呈上下分布。

8.根据权利要求4所述的基于机器视觉的烟支水松纸跑长短监测设备，其特征在于，所述调节旋钮(9)的顶端设有步进电机，步进电机的输出端通过连轴与调节旋钮(9)轴心处固定连接，步进电机的外表面固定有滑块，滑块侧面滑动连接有滑轨，滑轨固定在固定盒(5)上，所述固定盒(5)的侧面固定有伺服电推杆，伺服电推杆的输出端与步进电机顶端固定连接。

9.根据权利要求8所述的基于机器视觉的烟支水松纸跑长短监测设备，其特征在于，所述安装架(3)上装配有同步组件，同步组件由同步轴及固定在同步轴两端的同步锥齿构成，且两个宽度调整组件中的调节旋钮(9)上皆同轴连接有从动锥齿，从动锥齿与同步锥齿啮合。

10.基于机器视觉的烟支水松纸跑长短监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：装配视觉监测设备，在烟支水松纸输送线上方架设视觉监测设备，并且视觉监测设备的安装位置处于切纸设备前方20-50cm；步骤二：布设电路，将视觉监测设备的急停开关与送纸设备的关闭开关电连接，保证一旦视觉监测设备监测到烟支水松纸宽度不正常后，送纸设备可以直接关停；

步骤二：监测方法技术基于计算程序和红外感应器等硬件设备，通过红外感应器或高速摄像探头等硬件对烟支水松纸进行监测，红外感应器或高速摄像探头需要分布在烟支水松纸通过路径的前后两侧，两侧设为a监测点和b监测点，a监测点在b监测点前方，烟支水松纸的输送路径为送纸设备-a监测点-b监测点-切纸设备，a监测点用于监测最长宽度，b监测点用于监测最短宽度，烟支水松纸依次通过a监测点和b监测点后会发以下几种情况：

一、烟支水松纸左右两侧皆被a监测点探测到超长，判定烟支水松纸宽度过宽，不合格；

二、烟支水松纸左右两侧皆未被a监测点探测到，继续通过b监测点，烟支水松纸左右两侧皆未被b监测点探测到，判断烟支水松纸宽度过短，不合格；

三、烟支水松纸左右两侧皆未被a监测点探测到超长，继续通过b监测点，烟支水松纸左右两侧皆被b监测点探测到，判定烟支水松纸宽度正常，合格；

四、烟支水松纸左单侧被a监测点探测到超长，继续通过b监测点，烟支水松纸两侧皆被b监测点探测到，判定烟支水松纸宽度超标，不合格；

五、烟支水松纸左单侧被a监测点探测到超长，继续通过b监测点，烟支水松纸左单侧被b监测点探测到，判定烟支水松纸宽度偏向单边，不合格。

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