CN114950986A - 结合机器视觉的烟通道分选方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种结合机器视觉的烟通道分选方法及系统，其系统包括：堆存箱，其用作存放条烟；翻转检测台，其用作对堆存箱固定，并将堆存箱翻转至指定条烟出箱姿态；视觉机构，其包括安装于翻转检测台用作对堆存箱中的条烟采集表层信息的采集头；总控模块，其电连接于翻转检测台和视觉机构，用作控制翻转检测台，并对采集头反馈的数据响应处理；以及，人机交互模块，其连接于总控模块，用于根据响应处理结果展示条烟机检结果。本申请具有改善烟草市场监管执法部门和相关人员的工作便捷性的效果。

Description

结合机器视觉的烟通道分选方法及系统

技术领域

本申请涉及烟草市场监督管理辅助设备，尤其是涉及一种结合机器视觉的烟通道分选方法及控制系统。

背景技术

烟草、酒类等消费品因涉及利润较大，在市场屡屡出现假货，为消费者和相关管理部门和单位带来诸多问题。为了规范市场，减少群众损失，相关部门会对烟草货品查办，即“打假”。

上述查办除了一般独立商户的货品随机抽查外，还有对海关口岸等区域的货品做批量性的条烟查办工作。传统的，太大批量烟草往往不能现场处理，需要来回进行批量录入信息，因此相关人员研发了面向大批量处理的识别流水线，通过其：涉案条烟通过烟通道式分拣机、皮带机、条烟识别部件，智能识别条烟32位激光码（或条烟表面字符图文特征），识别后信息直接链接到非法经营烟草案件管理系统，对接省局专卖管理系统、省局质检鉴定系统等，后续的证据收集情况、物资保存情况以及案件进度情况等数据也能实时查询，可以方便相关工作人员展开工作。

然而，上述现有的烟通道式分拣机，多采用烟草生产公司的生产线同类设备，使用时由人工调制后适应各类条烟分拣，这在大批量、多品种条烟查办过程中需要多次调整分拣机，使得各类条烟和分拣机匹配，且需要人工先对条烟分类、挑选，导致相关工作展开相对不便，因此本申请提出一种新的技术方案。

发明内容

为了改善烟草市场监管执法部门和相关人员的工作便捷性，本申请提供一种结合机器视觉的烟通道分选方法及系统。

第一方面，本申请提供一种结合机器视觉的烟通道分选系统，采用如下的技术方案：

一种结合机器视觉的烟通道分选系统，包括：

堆存箱，其用作存放条烟；

翻转检测台，其用作对堆存箱固定，并将堆存箱翻转至指定条烟出箱姿态；

视觉机构，其包括安装于翻转检测台用作对堆存箱中的条烟采集表层信息的采集头；

总控模块，其电连接于翻转检测台和视觉机构，用作控制翻转检测台，并对采集头反馈的数据响应处理；以及，

人机交互模块，其连接于总控模块，用于根据响应处理结果展示条烟机检结果；

其中，所述堆存箱的顶部开口且一个壁板竖向滑移连接于其他箱壁，所述堆存箱滑移的壁板称为出货板；

所述翻转检测台上安装用于驱使出货板滑动的出货驱动器，所述出货驱动器电连接于总控模块；

所述翻转检测台对堆存箱翻转包括：从堆存箱顶开口下压限制条烟；以及，翻转堆存箱使出货板朝下。

可选的，所述翻转检测台包括：

基座，其坐落于指定工位；

水平滑移机构，其安装于基座且其滑块朝上；

底座，其安装于水平滑移机构的滑块上；

翻转架，其落在底座上，转动连接于底座，且用作承载和限制堆存箱在翻转时脱离；

翻转驱动机构，其安装于底座，联动翻转架，且电连接于总控模块。

可选的，所述堆存箱的底部固定多个箱脚，且于出货板的两侧分别延伸出前支板；所述前支板与出货板垂直；所述翻转架包括：

矩形框，其对侧的两壁开口，一个称为进口且用作供堆存箱进入，另一个称为出口用作供堆存箱中的条烟脱离；

前限定板，其固定于矩形框的进口的内角，且内侧与前支板抵接；

转轴，其固定于矩形框靠近出口的侧壁的上部，且转动连接于底座；

门字架，其固定于矩形框上部，横跨矩形框两侧且下部连接视觉机构的采集头。

可选的，所述翻转驱动机构包括气缸，所述气缸的一端铰接于底座，另一端倾斜朝上，靠近矩形框的出口，且铰接于矩形框。

可选的，所述门字架的横杆底部沿长度方向设置有直线电机，所述视觉机构的采集头安装于直线电机的滑块；所述直线电机电连接于总控模块。

可选的，所述门字加架的横杆连接有竖向的第一电缸，所述第一电缸的伸缩杆位于门字架侧边，且下端固定有用作伸入堆存箱限制条烟的压板。

可选的，所述第一电缸的旁侧设置有与之平行的第二电缸，第二电缸伸缩杆端朝下且固定有印章板，所述压板上开设有供印章板通过的通口。

可选的，所述出货驱动器包括安装于矩形框的电机和固定于电机输出轴的齿轮；所述出货板的下部固定有啮合齿轮的齿板，且出货板沿齿板长度方向设有啮合齿轮的齿结构；所述电机电连接于总控模块。

第二方面，本申请提供一种基于如上述结合机器视觉的烟通道分选系统的分选方法，采用如下的技术方案：

一种基于如上述结合机器视觉的烟通道分选系统的分选方法，包括：

S101、获取第一电缸、基座上的直线马达的反馈数据，并根据反馈数据判断堆存箱是否就位，如果是，则执行下一步；

S102、以预设气缸控制指控制翻转驱动机构，用于驱使翻转架转动至指定倾斜角度；

S103、以预设直线马达驱动指令一控制门字架上的直线马达，用于驱使采集头往复移动；

同时，获取采集头反馈的表层信息，并将表层信息与数据库预存标准参数比较；其中，表层信息包括字符图案特征和/或激光码；

S104、以预设的第二电缸跟随指令控制第二电缸，用于驱使印章板完成在条烟上盖章；

S105、表层信息与数据库预存标准参数的比较结果与印章板下各个位置的条烟建立一一匹配关系，并用作人机交互模块展示；

S106、以预设的电机驱动指令控制电机，用于驱使出货板下降一个条烟的高度；

S107、以预设的第一电缸驱动指令控制第一电缸，用于驱使压板下降一个条烟的高度；

S108、重复S103-S107，至到第一电缸的反馈数据符合预设堆存箱净空伸长量，触发预设系统复位指令。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：用户只需站在翻转检测台的倾倒条烟的位置，观察人机交互模展示的条烟机检结果，即可辨别，挑选出有问题的条烟；由于上述过程中，条烟只需在堆存箱堆放好即可，不存在人工对条烟分类等，所以相关工作开展更为便捷。

附图说明

图1是本申请的系统的整体结构示意图；

图2是本申请的系统的控制结构示意图；

图3是本申请的翻转架和堆存箱的爆炸示意图；

图4是本申请的基座和底座的结构示意图；

图5是本申请的门字架部分的结构示意图。

附图标记说明：1、堆存箱；11、支脚；12、；出货板；121、齿板；13、前支板；21、基座；22、水平滑移机构；221、直线马达；222、滑台单元；23、底座；24、翻转架；241、矩形框；242、前限定板；243、转轴；244、门字架；25、翻转驱动机构；3、采集头；4、总控模块；5、人机交互模块；61、第一电缸；62、第二电缸；71、压板；72、印章板；8、出货驱动器；81、电机；82、齿轮；9、带式传输机。

具体实施方式

以下结合附图1-5对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种结合机器视觉的烟通道分选系统。

参照图1和图2，结合机器视觉的烟通道分选系统包括：

堆存箱1，其用作存放条烟；

翻转检测台，其用作对堆存箱1固定，并将堆存箱1翻转至指定条烟出箱姿态；

视觉机构，其包括安装于翻转检测台用作对堆存箱中的条烟采集表层信息的采集头；

总控模块4，其电连接于翻转检测台和视觉机构，用作控制翻转检测台，并对采集头反馈的数据响应处理；以及，

人机交互模块5，其连接于总控模块，用于根据响应处理结果展示条烟机检结果。

使用时，以叉车将在堆存箱1送至翻转检测台，翻转检测台将在堆存箱1移动至指定位置，翻转，使其呈条烟出箱姿态；此时，视觉机构一边对将要出箱的条烟采集表层信息（如表图像、激光码），一边以总控模块4对采集的表层信息分析，并将机检结果在人机交互模块5展示。

相对于现有的识别流水线，此时条烟批量存放，在倾倒前采集表层信息用作检测是否为假烟，减小了人工对条烟分类，调整分拣机的繁琐，从而相关工作开展更为便捷。

参照图3，在本申请的一个实施例中，上述堆存箱1有呈上开口结构的箱体，箱体俯视、侧视均呈矩形；在箱体的底部四个角部位置安装支脚11；箱体的一个壁板作为前壁板，其设为以侧部的T状结构与箱体的侧壁呈竖向滑移连接；堆存箱1滑移的壁板称为出货板12。

条烟在堆存箱1中的码放方式为：一个端头朝向出货板12；同一层的多个条烟排布方向平行于堆存箱1的宽度方向。

参照图1、图3和图4，在本申请的一个实施例中，上述翻转检测台包括：

基座21，其坐落于指定工位；

水平滑移机构22，其安装于基座21且其滑块朝上；

底座23，其安装于水平滑移机构22的滑块上；

翻转架24，其落在底座23上，转动连接于底座23，且用作承载和限制堆存箱1在翻转时脱离；

翻转驱动机构25，其安装于底座23，联动翻转架24，且电连接于总控模块4。

参照图1和图3，基座21呈框架结构，顶部有一个横板用作安装平台。水平滑移机构22包括直线马达221和滑台单元222；其中，滑台单元222为两个，分别位于直线马达221的两侧；滑台单元222由T型轨道和适配的滑块组成。

底座23为另一框架结构，由底架和两侧的直角三角状边架构成，且前述直角竖边靠近底座23的一端。底座23通过底架与上述直线马达221和滑台单元222的滑块固定；上述两个三角状边架排布方向与直线马达221的驱动方向垂直。

参照图3和图4，翻转架24包括矩形框241、前限定板242、转轴243和门字架244，其中，矩形框241置于底座23上，且位于两个三角状边架之间；矩形框241在直线马达221两端方向上的壁开口，且一个称为进口且用作供堆存箱进入，另一个称为出口用作供堆存箱中的条烟脱离。

定义，矩形框241的进口为本系统的后侧，出口为本系统的前侧。

在矩形框241的前侧，下内角固定前限定板242。在堆存箱1上于出货板12的两侧分别延伸出前支板13。当堆存箱1放置于矩形框241内正确位置，则前支板13抵触前限定板242。

转轴243一端转动连接于矩形框241的前侧上角部，另一端转动连接于底座23的三角状边架的上角部，即实现底座23与翻转架24的转动连接。

门字架244成型于矩形框241的后侧，横跨矩形框241的两侧。门字架244横杆位于翻转架24内的堆存箱1的高度，至少一个作用是：在翻转架24翻转后，防止堆存箱1从翻转架24掉出。

上述翻转驱动机构25包括气缸和配套的气源，气缸的一端通过铰接座与底座23铰接，另一端倾斜向上，且靠近翻转架24的前侧，并以转轴与翻转架24转动连接。

使用时，气缸伸长，即推动翻转架24向上转动，以使得翻转架24内的堆存箱1倾斜，且为出货板12倾斜朝下。

参照图5，在本申请的另一个实施例中，在门字架244的横杆的底部安装另一个直线马达221，为与前述区分，称其上驱动器；上驱动器的驱动方向与门字架244的横杆相同。

视觉机构包括采集头3，采集头3可以是CCD摄像头，此时对应背景中的条烟表面字符图文特征识别。采集头3安装在上驱动器的滑块上且拍摄范围朝下。

可以理解的是，上述上驱动器也可以替换为水平十字滑台，具体选型，以满足采集头3的采集需求选定。

参照图3，为了滑开堆存箱1的出货板12，使得内部的条烟能够在堆存箱1倾斜时掉出，在矩形框241的底部安装出货驱动器8；出货驱动器8包括电机81和齿轮82，其中，电机81位于堆存箱1的底面和矩形框241之间（支脚11的作用之一），齿轮82固定于电机81的输出轴。

在出货板12的下部成型一个齿板121，齿板121与齿轮82啮合；在出货板12的对外面开设与齿轮82的齿结构，且齿结构沿齿板121的长度方向排布。

当翻转架24带动堆存箱1翻转至适当的倾斜角度后（一般小于90°），电机81通过齿轮82带动齿板121移动，即带动出货板12滑动，以逐渐打开堆存箱1，使得其内部的条烟一层层掉出。

参照图5，为了减小堆存箱1中条烟数量减小后，条烟非正常歪斜而影响后续条烟检测，同时，也是为了帮助用户辨别出哪一各条烟有问题，在门字架244的上部以L状的支架固定有竖向的第一电缸61，第一电缸61位于门字架244的前侧，其伸缩杆端朝下且固定有压板71。

在第一电缸61的边侧以相同方式安装第二电缸62，第二电缸62的伸缩杆端朝下且固定印章板72；在压板71上开设供印章板72通过的通口。

使用时，第一电缸61带动压板71贴近（非下压，保证条烟可下落）条烟；可以理解的是，压板71下部可嵌设压力感应器，以感知条烟受压情况，避免损坏条烟；随着条烟一层层掉出，压板71逐渐下移。在上述过程中，历次压板71完成一层条烟的限制之前，第二电缸62带动印章板72穿过通口在对应层的条烟上盖上信息。

印章板72的下部可以是对应各个条烟位置的有颜色的数字等印章内容，以区别同一层的各个条烟。

参照图2，需要注意的是，在本系统中，上述直线马达221、翻转驱动机构25、采集头3、人机交互模块5、电机81、第一电缸61和第二电缸62分别电连接于总控模块4，以便实现自动化控制。

总控模块4与人机交互模块5，可集成为以计算机为主体的控制台，控制台置上述基座21的边侧即可。此时，人机交互模块5可以理解为有显示器。本系统的具体检测方法，下一实施例阐释，因此不再赘述。

参照图1，为了方便将从堆存箱1中掉出的条烟移动至合适位置，重新理货装箱，在滑台单元222的前侧安装一带式传输机9，带式传输机9高度低于滑台单元222，上带面垂直滑台单元222的滑动方向，即使得条烟脱离堆存箱1后，可落在带式传输机9上。

带式传输机9位于堆存箱1倾倒位置的一段在架体上围设边板，以限制条烟歪倒掉出带式传输机9，从而保证条烟转运效果。

本申请实施例还公开一种基于如上述结合机器视觉的烟通道分选系统的分选方法，其由上述系统的总控模块5加载执行相应计算机程序实现。

具体地，其包括：

S101、获取第一电缸61、基座21上的直线马达221的反馈数据，并根据反馈数据判断堆存箱1是否就位，如果是，则执行下一步。

S102、以预设气缸控制指控制翻转驱动机构25，用于驱使翻转架24转动至指定倾斜角度。

S103、以预设直线马达驱动指令一（区别于另一个直线马达）控制门字架244上的直线马达221，用于驱使采集头3往复移动；

同时，获取采集头3反馈的表层信息，并将表层信息与数据库预存标准参数比较；其中，表层信息包括字符图案特征和/或激光码；在上述系统的实施例中采集头3仅为CCD摄像头的基础下，表层信息以字符图案特征，即图像数据为例。

上述将表层信息与数据库预存标准参数比较，例如：

字符图案识别，查找数据库确定条烟类别，并调用对应类别的各个条烟标准参数；

对字符图案特征对应的图像做清晰度分析，并与标准清晰度比较；或，对图像中字符图案的位置做像素位置计算，比较字符图案之间的像素距离、像素位置。

S104、以预设的第二电缸跟随指令控制第二电缸62，用于驱使印章板72完成在条烟上盖章。

S105、表层信息与数据库预存标准参数的比较结果与印章板72下各个位置的条烟建立一一匹配关系，并用作人机交互模块5展示。

S106、以预设的电机驱动指令控制电机81，用于驱使出货板12下降一个条烟的高度（可略大2-3mm）。

即，在当前层条烟完成检测后，出货板12推开，使得条烟掉落脱离堆存箱1。

S107、以预设的第一电缸驱动指令控制第一电缸61，用于驱使压板71下降一个条烟的高度。

可以理解的是，翻转架24的倾斜度在90°之内，所以此处未被压板71贴近的条烟理论上不会马上出现向前歪斜的情况。

S108、重复S103-S107，至到第一电缸61的反馈数据符合预设堆存箱1净空伸长量，触发预设系统复位指令。

可以理解的是，上述堆存箱1的底存在较大厚度，如：1/2条烟高度，以保证出货板12的可完成滑块，且避免诸如前限定板242等对条烟掉落干扰。另，上述各个预设指令、数据均为人工验证录入，不再赘述。

根据上述内容，用户只需站在带式传输机9边上，观察人机交互模块5展示的条烟机检结果，即可辨别，挑选出有问题的条烟；由于上述过程中，条烟只需在堆存箱1堆放好即可，不存在人工条烟分类等，所以相关工作开展更为便捷。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种结合机器视觉的烟通道分选系统，其特征在于，包括：

堆存箱（1），其用作存放条烟；

翻转检测台，其用作对堆存箱（1）固定，并将堆存箱（1）翻转至指定条烟出箱姿态；

视觉机构，其包括安装于翻转检测台用作对堆存箱（1）中的条烟采集表层信息的采集头（3）；

总控模块（4），其电连接于翻转检测台和视觉机构，用作控制翻转检测台，并对采集头（3）反馈的数据响应处理；以及，

人机交互模块（5），其连接于总控模块（4），用于根据响应处理结果展示条烟机检结果；

其中，所述堆存箱（1）的顶部开口且一个壁板竖向滑移连接于其他箱壁，所述堆存箱（1）滑移的壁板称为出货板（12）；

所述翻转检测台上安装用于驱使出货板（12）滑动的出货驱动器（8），所述出货驱动器（8）电连接于总控模块（4）；

所述翻转检测台对堆存箱（1）翻转包括：从堆存箱（1）顶开口下压限制条烟；以及，翻转堆存箱（1）使出货板（12）朝下。

2.根据权利要求1所述的结合机器视觉的烟通道分选系统，其特征在于，所述翻转检测台包括：

基座（21），其坐落于指定工位；

水平滑移机构（22），其安装于基座（21）且其滑块朝上；

底座（23），其安装于水平滑移机构（22）的滑块上；

翻转架（24），其落在底座（23）上，转动连接于底座（23），且用作承载和限制堆存箱（1）在翻转时脱离；

翻转驱动机构（25），其安装于底座（23），联动翻转架（24），且电连接于总控模块（4）。

3.根据权利要求2所述的结合机器视觉的烟通道分选系统，其特征在于：所述堆存箱（1）的底部固定多个支脚（11），且于出货板（12）的两侧分别延伸出前支板（13）；所述前支板（13）与出货板（12）垂直；所述翻转架（24）包括：

矩形框（241），其对侧的两壁开口，一个称为进口且用作供堆存箱（1）进入，另一个称为出口用作供堆存箱（1）中的条烟脱离；

前限定板（242），其固定于矩形框（241）的进口的内角，且内侧与前支板（13）抵接；

转轴（243），其固定于矩形框（241）靠近出口的侧壁的上部，且转动连接于底座（23）；

门字架（244），其固定于矩形框（241）上部，横跨矩形框（241）两侧且下部连接视觉机构的采集头（3）。

4.根据权利要求3所述的结合机器视觉的烟通道分选系统，其特征在于：所述翻转驱动机构（25）包括气缸，所述气缸的一端铰接于底座（23），另一端倾斜朝上，靠近矩形框（241）的出口，且铰接于矩形框（241）。

5.根据权利要求4所述的结合机器视觉的烟通道分选系统，其特征在于：所述门字架（244）的横杆底部沿长度方向设置有直线电机（81），所述视觉机构的采集头（3）安装于直线电机（81）的滑块；所述直线电机（81）电连接于总控模块（4）。

6.根据权利要求5所述的结合机器视觉的烟通道分选系统，其特征在于：所述门字架（244）的横杆连接有竖向的第一电缸（61），所述第一电缸（61）的伸缩杆位于门字架（244）侧边，且下端固定有用作伸入堆存箱（1）限制条烟的压板（71）。

7.根据权利要求6所述的结合机器视觉的烟通道分选系统，其特征在于：所述第一电缸（61）的旁侧设置有与之平行的第二电缸（62），第二电缸（62）伸缩杆端朝下且固定有印章板（72），所述压板（71）上开设有印章板（72）通过的通口。

8.根据权利要求7所述的结合机器视觉的烟通道分选系统，其特征在于：所述出货驱动器（8）包括安装于矩形框（241）的电机（81）和固定于电机（81）输出轴的齿轮（82）；所述出货板（12）的下部固定有啮合齿轮（82）的齿板（121），且出货板（12）沿齿板（121）长度方向设有啮合齿轮（82）的齿结构；所述电机（81）电连接于总控模块（4）。

9.一种基于如权利要求8所述的结合机器视觉的烟通道分选系统的分选方法，其特征在于，包括：

S101、获取第一电缸（61）、基座（21）上的直线马达（221）的反馈数据，并根据反馈数据判断堆存箱（1）是否就位，如果是，则执行下一步；

S102、以预设气缸控制指控制翻转驱动机构（25），用于驱使翻转架（24）转动至指定倾斜角度；

S103、以预设直线马达驱动指令一控制门字架（244）上的直线马达（221），用于驱使采集头（3）往复移动；

同时，获取采集头（3）反馈的表层信息，并将表层信息与数据库预存标准参数比较；其中，表层信息包括字符图案特征和/或激光码；

S104、以预设的第二电缸跟随指令控制第二电缸（62），用于驱使印章板（72）完成在条烟上盖章；

S105、表层信息与数据库预存标准参数的比较结果与印章板（72）下各个位置的条烟建立一一匹配关系，并用作人机交互模块（5）展示；

S106、以预设的电机驱动指令控制电机（81），用于驱使出货板（12）下降一个条烟的高度；

S107、以预设的第一电缸驱动指令控制第一电缸（61），用于驱使压板（71）下降一个条烟的高度；

S108、重复S103-S107，至到第一电缸（61）的反馈数据符合预设堆存箱（1）净空伸长量，触发预设系统复位指令。

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