CN204837981U - 一种基于机器视觉技术的盘纸余量检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于机器视觉技术的盘纸余量检测装置，用于检测香烟卷接机组生产过程中所使用盘纸的剩余量，当达到设定值时向卷接机组控制系统发送盘纸切换信号。主要由控制器、盘纸图像采集模块、及同步开关等外围设备组成。与目前市场上普遍使用的盘纸余量检测装置相比，检测精度大大提高，剩余盘纸的长度可精确到每一圈，避免了以往剩余几十圈的浪费。可用于目前市场上各种卷接机组，可以适应不同直径的卷轴和不同厚度的盘纸，具有广泛的应用空间。

Description

一种基于机器视觉技术的盘纸余量检测装置

技术领域

本实用新型涉及香烟卷接机盘纸检测装置领域，具体是一种基于机器视觉技术的盘纸余量检测装置。

背景技术

香烟卷接机组所使用的盘纸在用完之前需切换到另一盘以保持生产的连续性。目前检测盘纸余量的原理如下：盘纸托盘边缘有等距的齿状凸起，通过接近开关来检测齿状凸起，盘纸每转一圈，接近开关会产生固定数量的脉冲，一般在机器主控器设置这个脉冲总数（也就是盘纸转动总圈数），系统利用接近开关检测盘纸转动的总圈数，到了预定圈数后进行盘纸切换。由于辅材提供商对盘纸的总长没有严格控制，另外卷轴的直径也差别较大，因此每卷盘纸的总圈数也不一样。为了避免设定圈数未到时盘纸就已经用完造成停机，操作人员一般都把盘纸余量设置在几十圈。这样每次剩余的盘纸长度往往有十几米到几十米，日积月累会造成很大的浪费。

在国内外烟草行业中，机器视觉技术的应用越来越广泛，主要应用在小包外观质量检测、条盒外观质量检测和制丝过程中的异物探测等。随着机器视觉技术的不断成熟，采用机器视觉技术进行盘纸余量检测将是一种新的趋势。

实用新型内容本实用新型的目的是提供一种基于机器视觉技术的盘纸余量检测装置，用于检测香烟卷接机组生产过程中所使用盘纸的剩余量，当剩余量达到设定值时向卷接机组发送盘纸切换信号，避免盘纸用完导致停机或剩余太多造成浪费。

为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：

一种基于机器视觉技术的盘纸余量检测装置，其特征在于：包括控制器、盘纸图像采集模块，所述控制器包括机箱箱体，机箱箱体前面板中开有窗口，前面板窗口中通过液晶屏安装支架安装有带触摸屏的液晶屏，机箱箱体后侧板内壁安装有核心工控板、接口控制板，机箱箱体后侧板下部内壁安装有接口转接板，接口转接板下方的机箱箱体后侧板中安装有电缆插座，所述接口控制板接入核心工控板，带触摸屏的液晶屏通过液晶屏及触摸屏电缆与接口控制板连接，接口转接板接入接口控制板，电缆插座与接口转接板连接；

所述盘纸图像采集模块包括躺倒的L形的壳体，壳体L形水平一端底部向内凹形成等腰梯形状的凹口，凹口的梯形顶部通过窗口安装有镜头透明窗，凹口的梯形两侧斜面分别通过窗口安装有光源透明玻璃，壳体L形水平一端内通过相机安装支架安装有CMOS工业相机，CMOS工业相机上通过镜头座安装有镜头，且镜头垂直正对镜头透明窗，壳体L形水平一端内对应光源透明玻璃位置分别安装有条形LED光源，壳体侧壁上还安装有电缆插座，所述CMOS工业相机通过相机电缆与电缆插座连接，所述条形LED光源通过光源电缆与电缆插座连接；

所述盘纸图像采集模块的镜头透明窗正对盘纸的侧面，以使CMOS工业相机的镜头与盘纸侧面垂直，盘纸图像采集模块中电缆插座通过电缆与控制器中电缆插座连接，盘纸图像采集模块通过CMOS工业相机采集待检测盘纸侧面图像并进行初步处理后，再将图像传送至控制器中的核心工控板，由控制器对盘纸侧面图像进行滤波、灰度化、分割，然后对分割后的图像进行垂直投影，接着利用差分法查找搜索盘纸左右边缘，计算盘纸宽度像素数，最后二次拟合得到准确的盘纸宽度像素，进而得到盘纸余量。

所述的一种基于机器视觉技术的盘纸余量检测装置，其特征在于：所述控制器中，核心工控板与机箱箱体后侧板内壁之间安装有工控板散热片，机箱箱体顶部安装有报警指示灯，机箱箱体顶部内壁安装有风扇，所述报警指示灯通过报警指示灯电缆、风扇通过风扇电缆分别与接口控制板连接。

所述的一种基于机器视觉技术的盘纸余量检测装置，其特征在于：所述机箱箱体底部还成型有相对凸起的凸座，凸座安装在一个旋转法兰盘中，且凸座通过紧定螺钉锁紧在旋转法兰盘中。

所述的一种基于机器视觉技术的盘纸余量检测装置，其特征在于：所述盘纸图像采集模块中，壳体L形竖直一端安装在一个安装法兰中，且壳体L形竖直一端通过紧定螺钉锁紧在安装法兰中。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型与目前市场上普遍使用的盘纸余量检测装置相比，检测精度大大提高，剩余盘纸的长度可精确到每一圈，避免了以往剩余几十圈的浪费。本实用新型可用于目前市场上各种卷接机组，可以适应不同直径的卷轴和不同厚度的盘纸，具有广泛的应用空间。另外，由于采用了机器视觉技术，而且带有触摸屏，操作人员操作更加直观、方便。

附图说明

图1为本实用新型电路连接原理框图。

图2为本实用新型图像处理流程图。

图3为本实用新型控制器的侧面剖视图。

图4为本实用新型盘纸图像采集模块的结构图。

具体实施方式

如图1—图4所示，一种基于机器视觉技术的盘纸余量检测装置，包括控制器、盘纸图像采集模块，控制器包括机箱箱体7，机箱箱体7前面板3中开有窗口，前面板3窗口中通过液晶屏安装支架2安装有带触摸屏的液晶屏1，机箱箱体7后侧板内壁安装有核心工控板5、接口控制板4，机箱箱体7后侧板下部内壁安装有接口转接板8，接口转接板8下方的机箱箱体7后侧板中安装有电缆插座9，接口控制板4接入核心工控板5，带触摸屏的液晶屏1通过液晶屏及触摸屏电缆10与接口控制板4连接，接口转接板8接入接口控制板4，电缆插座9与接口转接板8连接；

盘纸图像采集模块包括躺倒的L形的壳体17，壳体17L形水平一端底部向内凹形成等腰梯形状的凹口，凹口的梯形顶部通过窗口安装有镜头透明窗18，凹口的梯形两侧斜面分别通过窗口安装有光源透明玻璃19，壳体17L形水平一端内通过相机安装支架20安装有CMOS工业相机21，CMOS工业相机21上通过镜头座22安装有镜头23，且镜头23垂直正对镜头透明窗18，壳体17L形水平一端内对应光源透明玻璃19位置分别安装有条形LED光源24，壳体17侧壁上还安装有电缆插座25，CMOS工业相机21通过相机电缆26与电缆插座25连接，条形LED光源24通过光源电缆27与电缆插座25连接；

盘纸图像采集模块的镜头透明窗18正对盘纸的侧面，以使CMOS工业相机21的镜头23与盘纸侧面垂直，盘纸图像采集模块中电缆插座25通过电缆与控制器中电缆插座9连接，盘纸图像采集模块通过CMOS工业相机21采集待检测盘纸侧面图像并进行初步处理后，再将图像传送至控制器中的核心工控板5，由控制器对盘纸侧面图像进行滤波、灰度化、分割，然后对分割后的图像进行垂直投影，接着利用差分法查找搜索盘纸左右边缘，计算盘纸宽度像素数，最后二次拟合得到准确的盘纸宽度像素，进而得到盘纸余量。

控制器中，核心工控板5与机箱箱体7后侧板内壁之间安装有工控板散热片6，机箱箱体7顶部安装有报警指示灯11，机箱箱体7顶部内壁安装有风扇14，报警指示灯11通过报警指示灯电缆12、风扇14通过风扇电缆13分别与接口控制板4连接。

机箱箱体7底部还成型有相对凸起的凸座，凸座安装在一个旋转法兰盘15中，且凸座通过紧定螺钉16锁紧在旋转法兰盘15中。

盘纸图像采集模块中，壳体17L形竖直一端安装在一个安装法兰29中，且壳体17L形竖直一端通过紧定螺钉28锁紧在安装法兰29中。

在图1中，核心工控板用于操作系统以及上位机软件的运行。单片机负责执行上位机软件的控制命令，与卷接机组控制系统通讯等。盘纸图像采集模块通讯接口用于连接盘纸图像采集模块，单片机通过该接口控制盘纸图像采集模块内的工业相机按指定时间间隔拍照，工业相机通过该接口将拍摄的图片传送给控制器内的核心工控板。卷接机组控制系统通讯接口用于单片机向卷接机组控制系统发送盘纸切换信号。光源控制电路控制光源的开关，只在系统拍照时才打开光源，其它时间关闭光源，从而保证光源的稳定性。操作者可以通过显示屏查看系统运行的相关信息，并通过触摸屏设置系统的相关参数。

在图2中，本实用新型中的图像处理程序从盘纸图像采集组件获取盘纸图像后，依次进行以下处理及判断：对图像进行滤波处理，消除由于外部背景等因素造成的噪点；对图像进行灰度化处理，将彩色图像转换为灰度图像，如果采用的是黑白相机则不需要进行此步骤；对灰度化后的图像进行分割处理，减小因盘纸图像弧度造成的误差；对分割后的图像进行垂直投影，查找盘纸左右边缘，计算盘纸宽度像素数；通过二次拟合得到更准确的盘纸宽度平均像素；判断剩余盘纸像素数是否低于设定值，当低于设定值时向卷接机组控制系统发送盘纸切换信号。

在图3中，首先将焊装好电缆插座9的接口转接板8通过螺钉固定到机箱箱体7上。然后将接口控制板4、核心工控板5及工控板散热片6通过螺钉固定到一起之后通过螺柱固定到机箱箱体7上，工控板散热片6紧贴机箱箱体7。再将液晶屏及触摸屏1通过液晶屏安装支架2固定到机箱前面板3上，通过液晶屏及触摸屏电缆10连接液晶屏及触摸屏1与接口板4。将报警指示灯11通过螺钉固定到机箱箱体7上，通过报警指示灯电缆12连接报警指示灯11与接口控制板4。最后通过螺钉将机箱前面板3与机箱箱体7固定到一起。

在图4中，通过镜头座22将镜头23固定到工业相机21上。通过螺钉将工业相机21固定到相机安装支架20上。通过螺钉将相机安装支架20固定到壳体17上。镜头透明窗18及光源透明玻璃19粘到壳体17上。通过相机电缆26、光源电缆27将工业相机21、条形LED光源24、电缆插座25连接到一起。通过电缆插座25自带的锁紧螺母将其固定到壳体17上。壳体17上盖30与壳体17之间加密封垫31后通过螺钉固定。壳体17通过紧定螺钉28固定到安装法兰29。

Claims (4)

1.一种基于机器视觉技术的盘纸余量检测装置，其特征在于：包括控制器、盘纸图像采集模块，所述控制器包括机箱箱体，机箱箱体前面板中开有窗口，前面板窗口中通过液晶屏安装支架安装有带触摸屏的液晶屏，机箱箱体后侧板内壁安装有核心工控板、接口控制板，机箱箱体后侧板下部内壁安装有接口转接板，接口转接板下方的机箱箱体后侧板中安装有电缆插座，所述接口控制板接入核心工控板，带触摸屏的液晶屏通过液晶屏及触摸屏电缆与接口控制板连接，接口转接板接入接口控制板，电缆插座与接口转接板连接；

所述盘纸图像采集模块包括躺倒的L形的壳体，壳体L形水平一端底部向内凹形成等腰梯形状的凹口，凹口的梯形顶部通过窗口安装有镜头透明窗，凹口的梯形两侧斜面分别通过窗口安装有光源透明玻璃，壳体L形水平一端内通过相机安装支架安装有CMOS工业相机，CMOS工业相机上通过镜头座安装有镜头，且镜头垂直正对镜头透明窗，壳体L形水平一端内对应光源透明玻璃位置分别安装有条形LED光源，壳体侧壁上还安装有电缆插座，所述CMOS工业相机通过相机电缆与电缆插座连接，所述条形LED光源通过光源电缆与电缆插座连接；

所述盘纸图像采集模块的镜头透明窗正对盘纸的侧面，以使CMOS工业相机的镜头与盘纸侧面垂直，盘纸图像采集模块中电缆插座通过电缆与控制器中电缆插座连接，盘纸图像采集模块通过CMOS工业相机采集待检测盘纸侧面图像并进行初步处理后，再将图像传送至控制器中的核心工控板，由控制器对盘纸侧面图像进行滤波、灰度化、分割，然后对分割后的图像进行垂直投影，接着利用差分法查找搜索盘纸左右边缘，计算盘纸宽度像素数，最后二次拟合得到准确的盘纸宽度像素，进而得到盘纸余量。

2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉技术的盘纸余量检测装置，其特征在于：所述控制器中，核心工控板与机箱箱体后侧板内壁之间安装有工控板散热片，机箱箱体顶部安装有报警指示灯，机箱箱体顶部内壁安装有风扇，所述报警指示灯通过报警指示灯电缆、风扇通过风扇电缆分别与接口控制板连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉技术的盘纸余量检测装置，其特征在于：所述机箱箱体底部还成型有相对凸起的凸座，凸座安装在一个旋转法兰盘中，且凸座通过紧定螺钉锁紧在旋转法兰盘中。

4.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉技术的盘纸余量检测装置，其特征在于：所述盘纸图像采集模块中，壳体L形竖直一端安装在一个安装法兰中，且壳体L形竖直一端通过紧定螺钉锁紧在安装法兰中。