CN116500040A - 一种烟支质量视觉检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种烟支质量视觉检测系统，涉及烟支质量检测技术领域，包括采集系统，所述采集系统包括图像采集系统以及光电烟支端头检测系统，分别用于检测烟支周身和烟支端头的缺陷。本发明，通过设置对多个图像单元的对比方式，当采集到的滤嘴图像的环形单元数量与标准烟支滤嘴环形单元数量不符合时，能够快速对滤嘴是否缺陷做出判断，当数量符合时也能够按照设定顺序对单个图像单元进行对比，也能够快速对比出烟支是否有缺陷，极大的加快了检测效率。

Description

一种烟支质量视觉检测系统

技术领域

本发明涉及烟支质量检测技术领域，更具体的是涉及一种烟支质量视觉检测系统。

背景技术

卷烟产品在生产过程中，由于沾染设备油墨、装置摩擦或机械故障等原因，常造成其表面出现污迹(包括杂物、粘胶、黄斑、油渍等)、孔洞、钢印缺陷(包括漏印、残缺、颜色模糊、位置漂移、字体不符等)、褶皱、变形、色差等质量问题，该类型问题以及其他原因造成的卷烟表面所有非生产要求偏差统称为烟支外观质量缺陷，烟支外观质量缺陷是是卷烟产品的显著外观缺陷，为了满足卷烟企业的实际需求，提升卷烟外观品质的检测和控制水平，降低卷烟外观品质缺陷的投诉率，越来越多的卷烟生产企业已经将该指标作为成品卷烟质量检验的必检项目。

在中国发明专利申请号：CN202011264681.4中公开有一种烟支外观缺陷视觉检测系统及其检测方法，包括图像采集模块、图像处理模块、控制器模块和剔除模块。虽然该系统可以有效降低检测人员的劳动强度，但是，该烟支外观缺陷视觉检测系统，在图像采集模块采集烟支图像有图像处理模块处理时，由于图像的面积大，图像处理模块在检测缺陷时花费时间长，使得缺陷检测效率低。

因此，提出一种烟支质量视觉检测系统来解决上述问题很有必要。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决烟支外观缺陷视觉检测系统，在图像采集模块采集烟支图像有图像处理模块处理时，由于图像的面积大，图像处理模块在检测缺陷时花费时间长，使得缺陷检测效率低的问题，本发明提供一种烟支质量视觉检测系统。

本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

一种烟支质量视觉检测系统，采集系统，所述采集系统包括图像采集系统以及光电烟支端头检测系统，分别用于检测烟支周身和烟支端头的缺陷；

所述图像采集系统包括一个滤嘴端面图像采集装置、以及两个烟支外观图像采集装置，所述滤嘴端面图像采集装置包括第一高清相机，所述第一高清相机用于采集所述烟支滤嘴端面的图像，两个所述烟支外观图像采集装置分别设置在选择鼓轮和剔除鼓轮的一侧，且两个烟支外观图像采集装置的采集方向之间的夹角为锐角，每个所述烟支外观图像采集装置均包括两个第二高清相机，所述第二高清相机用于采集烟支外观图像，并且所述滤嘴端面图像采集装置以及烟支外观图像采集装置均配备有LED冷光源以及高清镜头；

所述第二高清相机设置在安装框中，所述安装框中固定连接有矩形框，所述矩形框中转动连接有丝杠，所述安装框的外侧有电机，所述电机的输出轴贯穿于安装框并固定连接在丝杠端部，所述矩形框的上下端固定连接有由铁制成的限位导轨，所述限位导轨的外周面滑动连接有空心矩形滑块，所述空心矩形滑块空心处上下端面上固定连接有导向杆，所述导向杆的外侧对称滑动连接有开设有螺纹槽的两个滑块，所述滑块由微型气缸驱动滑动，所述微型气缸固定在空心矩形滑块的外侧，所述微型气缸的输出端通过连接板与滑块固定连接、且该所述滑块的下端固定连接有延伸至另一个滑块下方的连接杆，所述连接杆的下端贴合矩形框的内侧面、且所述连接杆的下端朝向限位导轨的一侧固定连接有磁吸，所述微型气缸伸长至极限状态时，两个所述滑块贴合、且两个所述滑块形成的螺纹槽与丝杠外侧螺纹槽相匹配，所述微型气缸收缩至极限状态时，所述磁吸吸附在限位导轨的侧面；

所述光电烟支端头检测系统包括烟支滤嘴检测装置和烟支松头检测装置，所述支滤嘴检测装置为光电传感器，用于检测烟支滤嘴是否变形、脱落或者内陷，所述烟支松头检测装置为电容式或红外式传感器，用于检测烟支端头是否出现烟丝脱落或松头；

控制系统，所述控制系统包括工控机、控制器以及显示屏；

所述工控机与采集系统双向通信，用于处理通过采集系统采集到的烟支外观图像、烟支滤嘴端面图像以及烟支端头检测信号，并根据处理结果发出控制信号；

所述控制器与所述工控机以及采集系统单向通信，所述控制器接收所述工控机发出的控制信号向烟支剔除机构发出剔除指令，并且控制器与烟支卷接机的烟支同步控制器通信连接，以获取双倍烟支同步脉冲信号，经过延时处理后向采集系统的图像采集系统发出拍照信号；

所述显示屏与所述工控机通信连接，用于显示相应信息。

进一步地，所述工控机连接有存储服务器，所述存储服务器内置有标准烟支外观图像数据库、标准烟支滤嘴端面图像数据库、标准松头特征数据库和标准滤嘴特征数据库，并且能够存储采集系统采集的烟支图像及检测数据；

所述烟支图像包括滤嘴端面和烟支外观图像，所述检测数据内包含有松头特征数据库和滤嘴特征数据库。

进一步地，所述工控机内搭载有用于处理采集系统采集的烟支数据的计算机程序，所述计算机程序至少包括色彩锐化单元、图像处理单元、图像分析单元、特征处理单元以及特征分析单元。

进一步地，所述图像处理单元将滤嘴端面图像采集装置采集到的滤嘴端面图像和标准烟支滤嘴端面图像均按照滤嘴直径由内至外的方向拆分为若干个环形图像单元，并按照由内至外的顺序依次排列在存储服务器中，所述滤嘴图像包括滤芯和水松纸；

所述图像分析单元将标准烟支滤嘴端面图像若干的环形图像单元和滤嘴端面图像采集装置采集到的滤嘴端面图像的若干环形图像单元按照滤嘴直径由外至内的方向进行比对。

进一步地，所述烟支外观图像采集装置中的两个第二高清相机拍摄后的烟支图像由图像处理系统将两张照片合并处理，所述图像处理单元将合并后的烟支图像照片和标准烟支外观图像均沿照片宽度方向拆分为若干个长度图像单元，并按照由上至下的方式存储在存储服务器中；

所述图像分析单元将合并后的烟支图像的若干个长度图像单元和标准烟支外观图像的若干个长度图像单元按照由下至上的方式一一比对，同时在对单个长度单元进行比对时，按照由两端到中间的方式进行比对。

进一步地，所述图像分析单元在对环形图像单元和长度图像单元进行比对时，按照环形图像单元由外至内的排列方式依次调取与标准烟支滤嘴端面图像最外圈的环形图像单元位置一致的滤嘴端面图像采集装置采集到的滤嘴端面图像的环形图像单元，按照长度图像单元由下至上的排列方式依次调取与准烟支外观图像最下端的长度图像单元位置一致的合并后的烟支图像的长度图像单元，若调动出有相应的图像单元，则由图像分析单元进行比较，若无调动出有相应的图像单元，将信号发送给工控机，由控制器执行剔除操作。

进一步地，所述色彩锐化单元用于对环形图像单元和长度图像单元的色彩增强，以使得对环形图像单元中的水松纸、滤嘴、烟支和烟丝颜色快速区分。

进一步地，所述特征处理单元将光电传感器所检测的滤嘴密度、滤嘴端面平整度存储在滤嘴特征数据库，所述特征分析单元用于将滤嘴特征数据库与香烟的标准滤嘴特征数据库比对。

进一步地，所述特征处理单元将将红外式传感器所检测的松头内的烟丝密度、松头端面平整度、烟丝饱和度存储在松头特征数据库，所述特征分析单元用于将松头特征数据库与香烟的标准松头特征数据库比对。

进一步地，所述烟支质量视觉检测系统的工作过程如下：

步骤S1、首先通过第一高清相机和两个第二高清相机分别对烟支滤嘴端面和烟支外观进行拍摄，以获得烟支滤嘴端面和烟支外观图像，并且将拍摄的烟支滤嘴端面和烟支外观图像发送至工控机；

步骤S2、所述工控机将接收到的烟支滤嘴端面图像和烟支外观图像分别存储至存储服务器；

步骤S3、通过工控机的色彩锐化单元调取步骤S2中的烟支滤嘴和烟支外观图像的色彩进行增强，然后再通过图像处理单元将烟支滤嘴和烟支外观图像分别分割为若干环形图像单元和若干长度图像单元作为待检测图像单元；

步骤S4、通过工控机的图像分析单元将标准香烟的图像单元与步骤S2获得的待检测图像单元进行比对；

步骤S5、在进行步骤S1的同时，通过烟支滤嘴检测装置和烟支松头检测装置分别检测对烟支滤嘴和烟支端头进行检测；

步骤S6、完成步骤S4或步骤S5后，如果任一待检测图像单元与标准香烟的图像单元比对不一致，或烟支滤嘴检测装置或烟支松头检测装置反馈电压信号，所述工控机向控制器发出剔除信号，所述控制器向烟支剔除机构发出剔除指令；

在进行所述步骤S3时，在对滤嘴端面图像处理时，图像处理单元将第一高清相机拍摄的滤嘴图像沿着滤嘴的半径由内到外依次拆分为若干个环形图像单元，并按照由内至外的顺序依次排列在存储服务器中；

在对烟支外观图像进行处理时，图像处理单元将两个第二高清相机拍摄烟支外观图像合并为一个，将合并后的烟支图像照片沿照片宽度方向拆分为若干个长度图像单元，并按照由上至下的方式存储在存储服务器中；

在进行所述步骤S4时，对滤嘴端面进行检测时，图像分析单元将标准烟支滤嘴端面图像的若干的环形图像单元和滤嘴端面图像采集装置采集到的滤嘴端面图像的若干环形图像单元按照滤嘴直径由外至内的方向进行比对，进行比对时，按照环形图像单元由外至内的排列方式依次调取与标准烟支滤嘴端面图像最外圈的环形图像单元位置一致的滤嘴端面图像采集装置采集到的滤嘴端面图像的环形图像单元，若无调动出有相应的图像单元，将信号发送给工控机，由控制器执行剔除操作；

对烟支外观图像进行检测时，图像分析单元将合并后的烟支图像的若干个长度图像单元和标准烟支外观图像的若干个长度图像单元按照由下至上的方式一一比对，同时在对单个长度单元进行比对时，按照由两端到中间的方式进行比对，若无调动出有相应的图像单元，将信号发送给工控机，由控制器执行剔除操作；

每一个烟支都具有唯一的编号，所有采集的图像和分析结果都存储到该烟支编号对应的数据集中进行存储。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明，通过设置对多个图像单元的对比方式，当采集到的滤嘴图像的环形单元数量与标准烟支滤嘴环形单元数量不符合时，能够快速对滤嘴是否缺陷做出判断，当数量符合时也能够按照设定顺序对单个图像单元进行对比，也能够快速对比出烟支是否有缺陷，极大的加快了检测效率。

2、本发明，通过设置色彩锐化单元，能够使同一图像单元内的色彩颜色对比更加突出，从而便于图像分析单元的对比。

3、本发明，通过五个高清摄像机的设置，能够完成烟支360°检测，不留任何死角。

4、本发明，通过微型气缸、空心矩形滑块和磁吸之间的配合设置，能够使得电机带动丝杠转动时单独调节空心矩形滑块的位置，进而来调节第二高清相机的位置，从而调整至拍摄烟支图像最佳的位置，而且在对单个第二高清相机进行调节时，另一个第二高清相机的位置不会产生变化。

附图说明

图1为本发明平面结构的部分剖视示意图；

图2为本发明的系统框架示意图；

图3为本发明的第二高清相机处的连接结构的侧视示意图；

图4为本发明的第二高清相机处的连接结构的立体后视示意图。

附图标记：1、滤嘴端面图像采集装置；2、烟支外观图像采集装置；3、第一高清相机；4、第二高清相机；5、烟支滤嘴检测装置；6、烟支松头检测装置；7、选择鼓轮；8、剔除鼓轮；9、矩形框；10、丝杠；11、电机；12、限位导轨；13、空心矩形滑块；14、导向杆；15、滑块；16、微型气缸；17、连接板；18、连接杆；19、磁吸；20、安装轴；21、套筒；22、顶紧螺栓；23、安装框。

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。

请参阅图1-4，一种烟支质量视觉检测系统采集系统，附图2中的图像传感器包括采集系统，采集系统包括图像采集系统以及光电烟支端头检测系统，分别用于检测烟支周身和烟支端头的缺陷；

图像采集系统包括一个滤嘴端面图像采集装置1、以及两个烟支外观图像采集装置2，滤嘴端面图像采集装置1包括第一高清相机3，第一高清相机3用于采集烟支滤嘴端面的图像，两个烟支外观图像采集装置2分别设置在选择鼓轮7和剔除鼓轮8的一侧，且两个烟支外观图像采集装置2的采集方向之间的夹角为锐角，每个烟支外观图像采集装置2均包括两个第二高清相机4，第二高清相机4用于采集烟支外观图像，并且滤嘴端面图像采集装置1以及烟支外观图像采集装置2均配备有LED冷光源以及高清镜头，光源的设计采用了低角度打光方式，低角度打光能够减小由光源的变化，从而避免产生误检，结合本系统的设计用途及现场条件，选用LED作为系统光源，光源形状为条形，采用24V直流LED冷光源，通过无影灯技术使得烟包周围亮度均匀，成像清晰等，高清相机采用海康USB3.0的高分辨率高速工业黑白或彩色相机，寿命长，性能稳定，抗干扰能力强，成像清晰、无光斑及波纹，为了与相机高效配合，采用无畸变的镜头，能够捕捉住兆像素照相机的全部分辨率，低变形率，同时在整个显示屏范围内都具有高对比度及清晰图像；

如附图3和附图4所示，第二高清相机4设置在安装框23中，安装框23中固定连接有矩形框9，矩形框9中转动连接有丝杠10，丝杠10采用单螺纹槽的设置，安装框23的外侧有电机11，电机11的输出轴贯穿于安装框23并固定连接在丝杠10端部，矩形框9的上下端固定连接有由铁制成的限位导轨12，限位导轨12的外周面滑动连接有空心矩形滑块13，空心矩形滑块13空心处上下端面上固定连接有导向杆14，导向杆14的外侧对称滑动连接有开设有螺纹槽的两个滑块15，滑块15的外侧固定连接有安装轴20，第二高清相机4的安装面上固定连接有内径与安装轴20直径一致的套筒21，套筒21上螺纹连接有顶紧螺栓22，从而来对第二高清相机4进行角度调节和安装，滑块15由微型气缸16驱动滑动，微型气缸16选择CJ1型号，微型气缸16固定在空心矩形滑块13的外侧，微型气缸16的输出端通过连接板17与滑块15固定连接、且该滑块15的下端固定连接有延伸至另一个滑块15下方的连接杆18，连接杆18的下端贴合矩形框9的内侧面、且连接杆18的下端朝向限位导轨12的一侧固定连接有磁吸19，微型气缸16伸长至极限状态时，两个滑块15贴合、且两个滑块15形成的螺纹槽与丝杠10外侧螺纹槽相匹配，微型气缸16收缩至极限状态时，磁吸19吸附在限位导轨12的侧面，通过微型气缸16、空心矩形滑块13和磁吸19之间的配合设置，能够使得电机11带动丝杠10转动时单独调节空心矩形滑块13的位置，进而来调节第二高清相机4的位置，从而调整至拍摄烟支图像最佳的位置，而且在对单个第二高清相机4进行调节时，通过操作人员控制其中一个空心矩形滑块13上的两个微型气缸16同时伸长、另一个空心矩形滑块13上的两个微型气缸16保持收缩至极限位置的状态，并同时控制电机11启动，电机11选择低速电机，使得两个滑块15贴合，随着电机11的转动以及两个微型气缸16的伸长，将带动这丝杠10与两个滑块15形成的螺纹槽进行对准动作，当螺纹槽对准以后丝杠10便能够带动滑块15移动，同时磁吸19也脱离了限位导轨12，进而来单独调整其中一个第二高清相机4的位置，从而便于寻找对烟支最佳位置的拍摄；

光电烟支端头检测系统包括烟支滤嘴检测装置5和烟支松头检测装置6，支滤嘴检测装置为光电传感器，用于检测烟支滤嘴是否变形、脱落或者内陷，烟支松头检测装置6为电容式或红外式传感器，用于检测烟支端头是否出现烟丝脱落或松头，参阅附图1中，烟支松头检测装置6和烟支滤嘴检测装置5相对应的安装在剔除鼓轮8的两侧，其中电容式或红外式传感器与光电传感器位置也对应，同时检测同一个烟支两端的缺陷；

控制系统，控制系统安装在独立的电控箱内，控制系统包括工控机、控制器以及显示屏，控制器设计选用基于STM32的控制器，该控制器提供USB接口与工控机通讯，一路光源电源输出口驱动频闪灯，一路直流电机输出口预留给纠偏系统，4路高速数字输入输出端口可用于相机触发和次品剔除；

工控机与采集系统双向通信，用于处理通过采集系统采集到的烟支外观图像、烟支滤嘴端面图像以及烟支端头检测信号，并根据处理结果发出控制信号；

控制器与工控机以及采集系统单向通信，控制器接收工控机发出的控制信号向烟支剔除机构发出剔除指令，并且控制器与烟支卷接机的烟支同步控制器通信连接，以获取双倍烟支同步脉冲信号，经过延时处理后向采集系统的图像采集系统发出拍照信号，控制器通过USB与工控机通讯，发送烟支序号，获取到剔除命令后再结合烟支序号和同步信号向烟支同步控制器发送剔除信号，控制器一方面根据烟支同步信号，产生相机和光源的触发信号给图像采集系统，另一方面根据剔除指令，控制剔除机构对当前检测得到的不合格烟支进行剔除处理，图像采集系统根据触发信号控制相机曝光和光源开启，以获取其下方的烟支图像，并将采集图像传送到工控机进行后续分析；

显示屏与工控机通信连接，用于显示相应信息，显示屏的主界面内具有5个窗口视图，其中1窗口和2窗口有图1中左上角的烟支外观图像采集装置2拍摄烟支一面，3窗口和4窗口由右下角的烟支外观图像采集装置2拍摄烟支的另一面，5窗口显示烟支的滤嘴端面画面。

本实施例中，通过图像采集系统采集烟支的滤嘴和外观的、光电烟支端头检测系统采集烟支两端的特征数据，然后由工控机对图像进行对比，后将对比结果发送给控制器，最后有控制器发出相应的指令，来控制剔除机构是否执行动作，从而快速的将不合格的烟支剔除。

具体的，工控机连接有存储服务器，存储服务器内置有标准烟支外观图像数据库、标准烟支滤嘴端面图像数据库、标准松头特征数据库和标准滤嘴特征数据库，并且能够存储采集系统采集的烟支图像及检测数据；

烟支图像包括滤嘴端面和烟支外观图像，检测数据内包含有松头特征数据库和滤嘴特征数据库。

具体的，工控机内搭载有用于处理采集系统采集的烟支数据的计算机程序，计算机程序至少包括色彩锐化单元、图像处理单元、图像分析单元、特征处理单元以及特征分析单元。

具体的，图像处理单元将滤嘴端面图像采集装置1采集到的滤嘴端面图像和标准烟支滤嘴端面图像均按照滤嘴直径由内至外的方向拆分为若干个环形图像单元，并按照由内至外的顺序依次排列在存储服务器中，滤嘴图像包括滤芯和水松纸。

具体的，图像分析单元将标准烟支滤嘴端面图像若干的环形图像单元和滤嘴端面图像采集装置1采集到的滤嘴端面图像的若干环形图像单元按照滤嘴直径由外至内的方向进行比对，通过此方式能够检测烟支图像是否滤嘴丢失、滤嘴变形、滤嘴内孔不洁、滤嘴内孔变形、滤嘴侧壁孔洞、水松纸包裹不严等有外观缺陷的烟支。

具体的，烟支外观图像采集装置2中的两个第二高清相机4拍摄后的烟支图像由图像处理系统将两张照片合并处理，图像处理单元将合并后的烟支图像照片和标准烟支外观图像均沿照片宽度方向拆分为若干个长度图像单元，并按照由上至下的方式存储在存储服务器中；

图像分析单元将合并后的烟支图像的若干个长度图像单元和标准烟支外观图像的若干个长度图像单元按照由下至上的方式一一比对，同时在对单个长度单元进行比对时，按照由两端到中间的方式进行比对，通过此方式能够对比出滤嘴端是否水松纸、水松纸与滤嘴端部的距离、烟丝是否伸长至烟支的另一端、包裹烟丝的纸是否破洞、褶皱等缺陷。

具体的，图像分析单元在对环形图像单元和长度图像单元进行比对时，按照环形图像单元由外至内的排列方式依次调取与标准烟支滤嘴端面图像最外圈的环形图像单元位置一致的滤嘴端面图像采集装置1采集到的滤嘴端面图像的环形图像单元，按照长度图像单元由下至上的排列方式依次调取与准烟支外观图像最下端的长度图像单元位置一致的合并后的烟支图像的长度图像单元，若调动出有相应的图像单元，则由图像分析单元进行比较，若无调动出有相应的图像单元，将信号发送给工控机，由控制器执行剔除操作；

按照此顺序对图像单元进行检测，对滤嘴检测时，可优先检测滤嘴有无，其次依次为水松纸包裹严密性、滤嘴是否变形、滤嘴内孔是否不洁等，若前项对比合格后，在开展后续的对比；

按照此顺序对图像单元进行检测，当对烟支外观检测时，可优先检测烟支两端的水松纸是否缺失和烟丝是否有伸出，其次检测水松纸与烟支滤嘴端部的距离，再者能够检测烟支是否有孔洞、褶皱、可见污渍、钢印缺陷等内容。

具体的，色彩锐化单元用于对环形图像单元和长度图像单元的色彩增强，以使得对环形图像单元中的水松纸、滤嘴、烟支和烟丝颜色快速区分。

具体的，特征处理单元将光电传感器所检测的滤嘴密度、滤嘴端面平整度存储在滤嘴特征数据库，特征分析单元用于将滤嘴特征数据库与香烟的标准滤嘴特征数据库比对。

具体的，特征处理单元将将红外式传感器所检测的松头内的烟丝密度、松头端面平整度、烟丝饱和度存储在松头特征数据库，特征分析单元用于将松头特征数据库与香烟的标准松头特征数据库比对的。

具体的，烟支质量视觉检测系统的工作过程如下：

步骤S1、首先通过第一高清相机3和两个第二高清相机4分别对烟支滤嘴端面和烟支外观进行拍摄，以获得烟支滤嘴端面和烟支外观图像，并且将拍摄的烟支滤嘴端面和烟支外观图像发送至工控机；

步骤S2、所述工控机将接收到的烟支滤嘴端面图像和烟支外观图像分别存储至存储服务器；

步骤S3、通过工控机的色彩锐化单元调取步骤S2中的烟支滤嘴和烟支外观图像的色彩进行增强，然后再通过图像处理单元将烟支滤嘴和烟支外观图像分别分割为若干环形图像单元和若干长度图像单元作为待检测图像单元；

步骤S4、通过工控机的图像分析单元将标准香烟的图像单元与步骤S2获得的待检测图像单元进行比对；

步骤S5、在进行步骤S1的同时，通过烟支滤嘴检测装置5和烟支松头检测装置6分别检测对烟支滤嘴和烟支端头进行检测；

步骤S6、完成步骤S4或步骤S5后，如果任一待检测图像单元与标准香烟的图像单元比对不一致，或烟支滤嘴检测装置5或烟支松头检测装置6反馈电压信号，工控机向控制器发出剔除信号，控制器向烟支剔除机构发出剔除指令；

在进行步骤S3时，在对滤嘴端面图像处理时，图像处理单元将第一高清相机3拍摄的滤嘴图像沿着滤嘴的半径由内到外依次拆分为若干个环形图像单元，并按照由内至外的顺序依次排列在存储服务器中；

在对烟支外观图像进行处理时，图像处理单元将两个第二高清相机4拍摄烟支外观图像合并为一个，将合并后的烟支图像照片沿照片宽度方向拆分为若干个长度图像单元，并按照由上至下的方式存储在存储服务器中；

在进行步骤S4时，对滤嘴端面进行检测时，图像分析单元将标准烟支滤嘴端面图像的若干的环形图像单元和滤嘴端面图像采集装置1采集到的滤嘴端面图像的若干环形图像单元按照滤嘴直径由外至内的方向进行比对，进行比对时，按照环形图像单元由外至内的排列方式依次调取与标准烟支滤嘴端面图像最外圈的环形图像单元位置一致的滤嘴端面图像采集装置1采集到的滤嘴端面图像的环形图像单元，若无调动出有相应的图像单元，将信号发送给工控机，由控制器执行剔除操作；

对烟支外观图像进行检测时，图像分析单元将合并后的烟支图像的若干个长度图像单元和标准烟支外观图像的若干个长度图像单元按照由下至上的方式一一比对，同时在对单个长度单元进行比对时，按照由两端到中间的方式进行比对，若无调动出有相应的图像单元，将信号发送给工控机，由控制器执行剔除操作；

每一个烟支都具有唯一的编号，所有采集的图像和分析结果都存储到该烟支编号对应的数据集中进行存储。

本系统还有集成在工控机中的连续剔除报警功能，当出现连续剔除超过N此值可任意设定包时给予报警提示；同时输出报警、停机信号给控制器，提示操作人员及时查看产品质量状况，防止质量缺陷扩大。

本系统的采集系统装置安装在包装机选择鼓轮7和剔除鼓轮8处，不影响用户的原有布局，不改变原有通道，不影响原有设备的维护保养，更换皮带方便简单，整体表面采用特氟龙钢化处理，外观整齐美观。

本系统中的第一高清相机3、第二高清相机4、LED冷光源、高清镜头、控制器、工控机、显示屏、光电传感器、电容式或红外式传感器均采用现有技术中的元器件进行适配安装。

以上，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种烟支质量视觉检测系统，其特征在于，包括：

采集系统，所述采集系统包括图像采集系统以及光电烟支端头检测系统，分别用于检测烟支周身和烟支端头的缺陷；

所述图像采集系统包括一个滤嘴端面图像采集装置、以及两个烟支外观图像采集装置，所述滤嘴端面图像采集装置包括第一高清相机，所述第一高清相机用于采集所述烟支滤嘴端面的图像，两个所述烟支外观图像采集装置分别设置在选择鼓轮和剔除鼓轮的一侧，且两个烟支外观图像采集装置的采集方向之间的夹角为锐角，每个所述烟支外观图像采集装置均包括两个第二高清相机，所述第二高清相机用于采集烟支外观图像，并且所述滤嘴端面图像采集装置以及烟支外观图像采集装置均配备有LED冷光源以及高清镜头；

所述第二高清相机设置在安装框中，所述安装框中固定连接有矩形框，所述矩形框中转动连接有丝杠，所述安装框的外侧有电机，所述电机的输出轴贯穿于安装框并固定连接在丝杠端部，所述矩形框的上下端固定连接有由铁制成的限位导轨，所述限位导轨的外周面滑动连接有空心矩形滑块，所述空心矩形滑块空心处上下端面上固定连接有导向杆，所述导向杆的外侧对称滑动连接有开设有螺纹槽的两个滑块，所述滑块由微型气缸驱动滑动，所述微型气缸固定在空心矩形滑块的外侧，所述微型气缸的输出端通过连接板与滑块固定连接、且该所述滑块的下端固定连接有延伸至另一个滑块下方的连接杆，所述连接杆的下端贴合矩形框的内侧面、且所述连接杆的下端朝向限位导轨的一侧固定连接有磁吸，所述微型气缸伸长至极限状态时，两个所述滑块贴合、且两个所述滑块形成的螺纹槽与丝杠外侧螺纹槽相匹配，所述微型气缸收缩至极限状态时，所述磁吸吸附在限位导轨的侧面；

所述光电烟支端头检测系统包括烟支滤嘴检测装置和烟支松头检测装置，所述支滤嘴检测装置为光电传感器，用于检测烟支滤嘴是否变形、脱落或者内陷，所述烟支松头检测装置为电容式或红外式传感器，用于检测烟支端头是否出现烟丝脱落或松头；

控制系统，所述控制系统包括工控机、控制器以及显示屏；

所述工控机与采集系统双向通信，用于处理通过采集系统采集到的烟支外观图像、烟支滤嘴端面图像以及烟支端头检测信号，并根据处理结果发出控制信号；

所述控制器与所述工控机以及采集系统单向通信，所述控制器接收所述工控机发出的控制信号向烟支剔除机构发出剔除指令，并且控制器与烟支卷接机的烟支同步控制器通信连接，以获取双倍烟支同步脉冲信号，经过延时处理后向采集系统的图像采集系统发出拍照信号；

所述显示屏与所述工控机通信连接，用于显示相应信息。

2.根据权利要求1所述的一种烟支质量视觉检测系统，其特征在于：所述工控机连接有存储服务器，所述存储服务器内置有标准烟支外观图像数据库、标准烟支滤嘴端面图像数据库、标准松头特征数据库和标准滤嘴特征数据库，并且能够存储采集系统采集的烟支图像及检测数据；

所述烟支图像包括滤嘴端面和烟支外观图像，所述检测数据内包含有松头特征数据库和滤嘴特征数据库。

3.根据权利要求2所述的一种烟支质量视觉检测系统，其特征在于：

所述工控机内搭载有用于处理采集系统采集的烟支数据的计算机程序，所述计算机程序至少包括色彩锐化单元、图像处理单元、图像分析单元、特征处理单元以及特征分析单元。

4.根据权利要求3所述的一种烟支质量视觉检测系统，其特征在于：所述图像处理单元将滤嘴端面图像采集装置采集到的滤嘴端面图像按照滤嘴直径由内至外的方向拆分为若干个环形图像单元，并按照由内至外的顺序依次排列在存储服务器中，所述滤嘴图像包括滤芯和水松纸；

所述图像分析单元将标准烟支滤嘴端面图像若干的环形图像单元和滤嘴端面图像采集装置采集到的滤嘴端面图像的若干环形图像单元按照滤嘴直径由外至内的方向进行比对。

5.根据权利要求4所述的一种烟支质量视觉检测系统，其特征在于：所述烟支外观图像采集装置中的两个第二高清相机拍摄后的烟支图像由图像处理系统将两张照片合并处理，所述图像处理单元将合并后的烟支图像照片沿照片宽度方向拆分为若干个长度图像单元，并按照由上至下的方式存储在存储服务器中；

所述图像分析单元将合并后的烟支图像的若干个长度图像单元和标准烟支外观图像的若干个长度图像单元按照由下至上的方式一一比对，同时在对单个长度单元进行比对时，按照由两端到中间的方式进行比对。

6.根据权利要求5所述的一种烟支质量视觉检测系统，其特征在于：所述图像分析单元在对环形图像单元和长度图像单元进行比对时，按照环形图像单元由外至内的排列方式依次调取与标准烟支滤嘴端面图像最外圈的环形图像单元位置一致的滤嘴端面图像采集装置采集到的滤嘴端面图像的环形图像单元，按照长度图像单元由下至上的排列方式依次调取与准烟支外观图像最下端的长度图像单元位置一致的合并后的烟支图像的长度图像单元，若调动出有相应的图像单元，则由图像分析单元进行比较，若无调动出有相应的图像单元，将信号发送给工控机，由控制器执行剔除操作。

7.根据权利要求6所述的一种烟支质量视觉检测系统，其特征在于：所述色彩锐化单元用于对环形图像单元和长度图像单元的色彩增强，以使得对环形图像单元中的水松纸、滤嘴、烟支和烟丝颜色快速区分。

8.根据权利要求7所述的一种烟支质量视觉检测系统，其特征在于：所述特征处理单元将光电传感器所检测的滤嘴密度、滤嘴端面平整度存储在滤嘴特征数据库，所述特征分析单元用于将滤嘴特征数据库与香烟的标准滤嘴特征数据库比对。

9.根据权利要求8所述的一种烟支质量视觉检测系统，其特征在于：所述特征处理单元将将红外式传感器所检测的松头内的烟丝密度、松头端面平整度、烟丝饱和度存储在松头特征数据库，所述特征分析单元用于将松头特征数据库与香烟的标准松头特征数据库比对。

10.根据权利要求9所述的一种烟支质量视觉检测系统，其特征在于：所述烟支质量视觉检测系统的工作过程如下：

步骤S1、首先通过第一高清相机和两个第二高清相机分别对烟支滤嘴端面和烟支外观进行拍摄，以获得烟支滤嘴端面和烟支外观图像，并且将拍摄的烟支滤嘴端面和烟支外观图像发送至工控机；

步骤S2、所述工控机将接收到的烟支滤嘴端面图像和烟支外观图像分别存储至存储服务器；

步骤S3、通过工控机的色彩锐化单元调取步骤S2中的烟支滤嘴和烟支外观图像的色彩进行增强，然后再通过图像处理单元将烟支滤嘴和烟支外观图像分别分割为若干环形图像单元和若干长度图像单元作为待检测图像单元；

步骤S4、通过工控机的图像分析单元将标准香烟的图像单元与步骤S2获得的待检测图像单元进行比对；

步骤S5、在进行步骤S1的同时，通过烟支滤嘴检测装置和烟支松头检测装置分别检测对烟支滤嘴和烟支端头进行检测；

步骤S6、完成步骤S4或步骤S5后，如果任一待检测图像单元与标准香烟的图像单元比对不一致，或烟支滤嘴检测装置或烟支松头检测装置反馈电压信号，所述工控机向控制器发出剔除信号，所述控制器向烟支剔除机构发出剔除指令；

在进行所述步骤S3时，在对滤嘴端面图像处理时，图像处理单元将第一高清相机拍摄的滤嘴图像沿着滤嘴的半径由内到外依次拆分为若干个环形图像单元，并按照由内至外的顺序依次排列在存储服务器中；

在对烟支外观图像进行处理时，图像处理单元将两个第二高清相机拍摄烟支外观图像合并为一个，将合并后的烟支图像照片沿照片宽度方向拆分为若干个长度图像单元，并按照由上至下的方式存储在存储服务器中；

在进行所述步骤S4时，对滤嘴端面进行检测时，图像分析单元将标准烟支滤嘴端面图像的若干的环形图像单元和滤嘴端面图像采集装置采集到的滤嘴端面图像的若干环形图像单元按照滤嘴直径由外至内的方向进行比对，进行比对时，按照环形图像单元由外至内的排列方式依次调取与标准烟支滤嘴端面图像最外圈的环形图像单元位置一致的滤嘴端面图像采集装置采集到的滤嘴端面图像的环形图像单元，若无调动出有相应的图像单元，将信号发送给工控机，由控制器执行剔除操作；

对烟支外观图像进行检测时，图像分析单元将合并后的烟支图像的若干个长度图像单元和标准烟支外观图像的若干个长度图像单元按照由下至上的方式一一比对，同时在对单个长度单元进行比对时，按照由两端到中间的方式进行比对，若无调动出有相应的图像单元，将信号发送给工控机，由控制器执行剔除操作；

每一个烟支都具有唯一的编号，所有采集的图像和分析结果都存储到该烟支编号对应的数据集中进行存储。