CN211347966U - 一种烟支外观检测成像装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型人工智能、机器视觉技术领域，尤其是一种烟支外观检测成像装置，相机与烟支之间设有外壳，外壳上设有条形LED光源和反射镜，反射镜位于相机与烟支之间形成两条对称的成像光路的光学模块，两条成像光路将烟支的圆周面划分为两个视角，两个视角覆盖120°～150°的烟支圆周面范围，通过缩小成像范围、改进LED光源打光角度、设置不同位置光源独立控制亮度，满足了烟嘴不同区域不同打光条件，实现了深色烟嘴清晰均匀成像。通过在光学窗口上设置偏光片，降低烟身光源亮度；通过分段控制光源亮度，满足烟支烟嘴和烟身不同打光要求，实现了整体烟支清晰均匀成像，为后期图像处理提供保障。

Description

一种烟支外观检测成像装置

技术领域

本实用新型涉及人工智能、机器视觉技术领域，尤其是一种烟支外观检测成像装置。

背景技术

现代卷烟生产已经实现了自动化、高速化生产，基于机器视觉技术的烟支外观检测技术也逐渐代替了传统的人工检测，烟支外观检测成像是实现机器视觉检测的第一步骤，也是保障检测质量的关键步骤。

对于深色烟嘴的烟支成像存在两个难题，其一：圆柱体深色烟嘴难以整体均匀打光，导致烟嘴图像中间亮但边缘暗，和烟嘴图像存在明暗斑纹；其二，烟嘴成像清晰，但白色烟身成像过饱和。

目前已有的方法实用新型：卷烟机烟支外观检测装置(CN206213260U、CN206213261U、CN206238418U、CN206788058U)采用两个相机组件分别对相对称180°半烟支圆柱面进行成像检测，且每个相机组件含有两个相机成20°～ 90°夹角直接对180°烟支圆柱面进行成像。

中国发明专利：一种用于烟支外观视觉检测机器的成像装置(CN 110200315 A)，包括相机模块和光学模块，所述的光学模块设置在烟支和相机模块的镜头之间，用于形成镜头的两条对称的成像通道，两条成像通道将烟支的圆柱表面划分为两个视角，所述的两个视角部分重叠，两个视角的覆盖区域不小于烟支圆柱表面的一半面积，相机模块通过一次拍摄形成一幅具有两个视角的检测图像；两个视角部分重叠，两个视角的覆盖区域不小于烟支圆柱表面的一半面积，相机模块通过一次拍摄形成一幅具有两个视角的检测图像。

但现有方法依然存在以下缺点：

(1)、现有烟支外观成像装置均采用成像和照明一体化设计，安装于卷烟机鼓轮侧面，光源和相机在烟支的同一侧。成像装置的成像范围为180°，要实现烟支图像边缘区域打光，只能从烟支另一侧面方向进行照射，所以同侧打光无法实现180°均匀成像，烟支边缘产生明显黑边，对深色烟嘴烟支更为明显，导致烟嘴成像质量差而无法进行后期检测。

(2)、无法满足烟支边缘照明要求与中间照明要求不一致，和烟嘴照明要求与烟身照明要求不一致的问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种烟支外观检测成像装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种烟支外观检测成像装置，包括连接外部检测系统的相机、外壳以及烟支，相机与烟支之间设有外壳，外壳上设有条形LED光源和反射镜，反射镜位于相机与烟支之间形成两条对称的成像光路的光学模块，两条成像光路将烟支的圆周面划分为两个视角，两个视角覆盖120°～150°的烟支圆周面范围，本成像装置为相机、条形光源、光学模块一体化设计，条形光源和相机在烟支的同一侧，要实现烟支图像边缘区域打光，只能从烟支另一侧面方向进行照射，所以同侧打光无法实现180°均匀成像，所以本装置将成像两个视角覆盖范围(成像范围)缩小到120°～150°。

进一步的，条形LED光源的照射角度为120°，条形LED光源包括第一条形光源、第二条形光源、第三条形光源、第四条形光源以及第五条形光源，所述第一条形光源设在外壳的中间位置处，外壳的一侧边沿处设有第二条形光源和第三条形光源，外壳的另一侧边沿处设有第四条形光源和第五条形光源，第一条形光源、第二条形光源、第三条形光源、第四条形光源以及第五条形光源均正对烟支中心线设置，第一条形光源的法线与烟支中心线重合，第一条形光源的法线与烟支圆周面的交点位于外壳的中心线上；第二条形光源和第四条形光源的法线均与烟支的中心线重合，第二条形光源、第三条形光源、第四条形光源以及第五条形光源的法线与烟支圆周面交点在光路覆盖范围以外；第三条形光源、以及第五条形光源的法线与烟支圆周面的交点与上述两个交点的距离相等，条形光源法线与烟支表面的交点间距相同且照射范围大于成像范围，能烟支圆周面成像亮度均匀，并消除边缘打光死角。

进一步的，反射镜包括第一反射镜、第二反射镜以及第三反射镜，所述外壳的中间位置处设有截面形状呈倒三角的第一反射镜，且位于第一条形光源的下端，第一反射镜的两侧边设有将烟支的检测图像反射到第一反射镜上的第二反射镜和第三反射镜，第一反射镜的正下方设有相机。

进一步的，第一条形光源、第二条形光源、第三条形光源、第四条形光源以及第五条形光源均单独与光源控制器连接，独立控制亮度。

进一步的，对烟支不同区域使用不同的亮度照射能满足烟支不同区域打光要求，条形LED光源由第一段、第二段以及第三段组成，第一段、第二段以及第三段之间的长度比为3:1:2，第二段的长度为烟支的烟身长度的1/2，第一段、第二段以及第三段均与单独的光源控制器连接，实现独立控制亮度。

进一步的，第二反射镜、第三反射镜与烟支之间的外壳上设有光学窗口，光学窗口的宽度中心线与第二反射镜、第三反射镜的中心线重合，光学窗口为透明玻璃，光学窗口的内侧表面上设有偏光片，由于烟嘴和烟身紧密连接，深色烟嘴的打光亮度高，满足深色烟嘴清晰成像的高亮度光线，不可避免的会照到白色烟身导致烟身图像亮度过高而过饱和，所以在烟身光路上设置偏光片滤除多于的光提高烟身成像质量。

进一步的，外壳包括对称设置的第一半Y型部和第二半Y型部，所述第一半Y型部与第二半Y型部之间设有中间部，中间部的下端设有相机，中间部的中间位置处设有凸块，凸块的顶面中间位置处设有第一条形光源槽，凸块的两侧边均设有反射镜槽，远离凸块的反射镜槽的上方设有支撑块，支撑块和凸块上均开设有用于支撑光学窗口的支撑槽，凸块的下表面上开设有用于安装第一反射镜的凹槽，凹槽的两侧边均为镂空设置，反射镜槽包括倾斜面、安装斜面以及槽底，所述的槽底与水平面平行设置，安装斜面上设有反射镜，倾斜面与安装斜面之间的夹角δ为115°～135°，第一半Y型部和第二半Y型部的上端部的内侧板面上开设有第二条形光源槽和第三条形光源槽，第二条形光源槽中安装有第二条形光源和第三条形光源，第三条形光源槽中安装有第四条形光源以及第五条形光源。

进一步的，凸块的两侧边均设有倒角斜面，两倒角斜面之间的夹角α为 30°～50°。

进一步的，第二条形光源槽的安装底面与第三条形光源槽的安装底面之间的夹角β为60°～80°。

进一步的，两安装斜面之间的夹角γ为60°～80°。

本实用新型的有益效果是：本实用新型(1)通过缩小成像范围、改进LED 光源打光角度、设置不同位置光源独立控制亮度，满足了烟嘴不同区域不同打光条件，实现了深色烟嘴清晰均匀成像。

(2)通过在光学窗口上设置偏光片，降低烟身光源亮度；通过分段控制光源亮度，满足烟支烟嘴和烟身不同打光要求，实现了整体烟支清晰均匀成像，为后期图像处理提供保障。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的外壳的结构示意图；

图3是本实用新型A向的结构示意图。

图中：1.相机，4.外壳，5.烟支，6.第一条形光源，7.第二条形光源， 8.第三条形光源，9.第四条形光源，10.第五条形光源，11.第一半Y型部， 12.第二半Y型部，13.中间部，14.凸块，15.反射镜槽，16.第一条形光源槽，17.支撑块，18.第二条形光源槽，19.第三条形光源槽，20.第一反射镜，21.光学窗口，22.第二反射镜，23.第三反射镜，24.支撑槽，25.凹槽，26.倾斜面，27.安装斜面，28.槽底，29.倒角斜面。

具体实施方式

现在结合附图和优选实施例对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

如图1～3所示的一种烟支外观检测成像装置，包括连接外部检测系统的相机1、外壳4以及烟支5，相机1与烟支5之间设有外壳4，外壳4上设有条形 LED光源和反射镜，反射镜位于相机1与烟支5之间形成两条对称的成像光路的光学模块，两条成像光路将烟支5的圆周面划分为两个视角，两个视角覆盖 120°～150°的烟支5圆周面范围。

条形LED光源包括第一条形光源6、第二条形光源7、第三条形光源8、第四条形光源9以及第五条形光源10，所述第一条形光源6设在外壳4的中间位置处，外壳4的一侧边沿处设有第二条形光源7和第三条形光源8，外壳4的另一侧边沿处设有第四条形光源9和第五条形光源10，第一条形光源6、第二条形光源7、第三条形光源8、第四条形光源9以及第五条形光源10均正对烟支5 中心线设置，第一条形光源6的法线与烟支5中心线重合，第一条形光源6的法线与烟支5圆周面的交点位于外壳4的中心线上；第二条形光源7和第四条形光源9的法线均与烟支5的中心线重合，第二条形光源7、第三条形光源8、第四条形光源9以及第五条形光源10的法线与烟支5圆周面交点在光路覆盖范围以外；第三条形光源8、以及第五条形光源10的法线与烟支5圆周面的交点与上述两个交点的距离相等。

反射镜包括第一反射镜20、第二反射镜22以及第三反射镜23，所述外壳4 的中间位置处设有截面形状呈倒三角的第一反射镜20，且位于第一条形光源6 的下端，第一反射镜20的两侧边设有将烟支5的检测图像反射到第一反射镜20 上的第二反射镜22和第三反射镜23，第一反射镜20的正下方设有相机1。

第一条形光源6、第二条形光源7、第三条形光源8、第四条形光源9以及第五条形光源10均单独与光源控制器连接，独立控制亮度。

条形LED光源由第一段、第二段以及第三段组成，第一段、第二段以及第三段之间的长度比为3:1:2，第二段的长度为烟支5的烟身长度的1/2，第一段、第二段以及第三段均与单独的光源控制器连接，实现独立控制亮度。

第二反射镜22、第三反射镜23与烟支5之间的外壳4上设有光学窗口21，光学窗口21的宽度中心线与第二反射镜22、第三反射镜23的中心线重合，光学窗口21为透明玻璃，光学窗口21的内侧表面上设有偏光片。

外壳4包括对称设置的第一半Y型部11和第二半Y型部12，所述第一半Y 型部11与第二半Y型部12之间设有中间部13，中间部13的下端设有相机1，中间部13的中间位置处设有凸块14，凸块14的顶面中间位置处设有第一条形光源槽16，凸块14的两侧边均设有反射镜槽15，远离凸块14的反射镜槽15 的上方设有支撑块17，支撑块17和凸块14上均开设有用于支撑光学窗口21的支撑槽24，凸块14的下表面上开设有用于安装第一反射镜20的凹槽25，凹槽 25的两侧边均为镂空设置，反射镜槽15包括倾斜面26、安装斜面27以及槽底 28，所述的槽底28与水平面平行设置，安装斜面27上设有反射镜，倾斜面26 与安装斜面27之间的夹角δ为125°，第一半Y型部11和第二半Y型部12的上端部的内侧板面上开设有第二条形光源槽18和第三条形光源槽19，第二条形光源槽18中安装有第二条形光源7和第三条形光源8，第三条形光源槽19中安装有第四条形光源9以及第五条形光源10；

凸块14的两侧边均设有倒角斜面29，两倒角斜面29之间的夹角α为40°。

第二条形光源槽18的安装底面与第三条形光源槽19的安装底面之间的夹角β为70°。

两安装斜面27之间的夹角γ为70°。

首先在外壳4上安装条形光源，在第二条形光源槽18中安装第二条形光源 7和第三条形光源8，在第三条形光源槽19中安装第四条形光源9和第五条形光源10，第一条形光源槽16中安装第一条形光源6，每根条形光源都是单独控制亮度的，其每根条形光源分为三段，三段长度比为3:1:2，中间段的长度为烟身长度的1/2，每一段也是单独控制亮度；

在两个安装斜面27上安装第二反射镜22和第三反射镜23，在凹槽25中安装第一反射镜20；

然后安装光学窗口21，光学窗口21的内侧还有偏光片；

对相机1进行调焦，将调好的相机1放置在倒三角形的第一反射镜20的正下方，第一反射镜20的一反射面与第二反射镜22形成第一成像光路，其另一反射面与第三反射镜23形成第二成像光路，条形光源对烟支5进行打光，两个视角覆盖120°～150°的烟支5圆周面范围，相机1对已打光的烟支5进行照相成像，

本申请通过三个成像装置，分布于转鼓侧面，从而完成对烟支5在360度范围内的检测，以此作为检测对象，由卷烟机配套的检测装置进行判断识别，从而实现了对烟支5外观在线检测和全面的质量监控。

由上可知，通过缩小成像范围、改进LED光源打光角度、设置不同位置光源独立控制亮度，满足了烟嘴不同区域不同打光条件，实现了深色烟嘴清晰均匀成像，同时通过在光学窗口上设置偏光片，降低烟身光源亮度；通过分段控制光源亮度，满足烟支烟嘴和烟身不同打光要求，实现了整体烟支清晰均匀成像，为后期图像处理提供保障。

以上说明书中描述的只是本实用新型的具体实施方式，各种举例说明不对本实用新型的实质内容构成限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了说明书后可以对以前所述的具体实施方式做修改或变形，而不背离实用新型的实质和范围。

Claims (10)

1.一种烟支外观检测成像装置，包括连接外部检测系统的相机(1)、外壳(4)以及烟支(5)，其特征在于：所述的相机(1)与烟支(5)之间设有外壳(4)，外壳(4)上设有条形LED光源和反射镜，反射镜位于相机(1)与烟支(5)之间形成两条对称的成像光路的光学模块，两条成像光路将烟支(5)的圆周面划分为两个视角，两个视角覆盖120°～150°的烟支(5)圆周面范围。

2.如权利要求1所述的一种烟支外观检测成像装置，其特征在于：所述的条形LED光源包括第一条形光源(6)、第二条形光源(7)、第三条形光源(8)、第四条形光源(9)以及第五条形光源(10)，所述第一条形光源(6)设在外壳(4)的中间位置处，外壳(4)的一侧边沿处设有第二条形光源(7)和第三条形光源(8)，外壳(4)的另一侧边沿处设有第四条形光源(9)和第五条形光源(10)，第一条形光源(6)、第二条形光源(7)、第三条形光源(8)、第四条形光源(9)以及第五条形光源(10)均正对烟支(5)中心线设置，

第一条形光源(6)的法线与烟支(5)中心线重合，第一条形光源(6)的法线与烟支(5)圆周面的交点位于外壳(4)的中心线上；

第二条形光源(7)和第四条形光源(9)的法线均与烟支(5)的中心线重合，第二条形光源(7)、第三条形光源(8)、第四条形光源(9)以及第五条形光源(10)的法线与烟支(5)圆周面交点在光路覆盖范围以外；

第三条形光源(8)、以及第五条形光源(10)的法线与烟支(5)圆周面的交点与上述两个交点的距离相等。

3.如权利要求1所述的一种烟支外观检测成像装置，其特征在于：所述的反射镜包括第一反射镜(20)、第二反射镜(22)以及第三反射镜(23)，所述外壳(4)的中间位置处设有截面形状呈倒三角的第一反射镜(20)，且位于第一条形光源(6)的下端，第一反射镜(20)的两侧边设有将烟支(5)的检测图像反射到第一反射镜(20)上的第二反射镜(22)和第三反射镜(23)，第一反射镜(20)的正下方设有相机(1)。

4.如权利要求2所述的一种烟支外观检测成像装置，其特征在于：所述的第一条形光源(6)、第二条形光源(7)、第三条形光源(8)、第四条形光源(9)以及第五条形光源(10)均单独与光源控制器连接，独立控制亮度。

5.如权利要求1所述的一种烟支外观检测成像装置，其特征在于：所述的条形LED光源由第一段、第二段以及第三段组成，第一段、第二段以及第三段之间的长度比为3:1:2，第二段的长度为烟支(5)的烟身长度的1/2，第一段、第二段以及第三段均与单独的光源控制器连接，实现独立控制亮度。

6.如权利要求3所述的一种烟支外观检测成像装置，其特征在于：所述的第二反射镜(22)、第三反射镜(23)与烟支(5)之间的外壳(4)上设有光学窗口(21)，光学窗口(21)的宽度中心线与第二反射镜(22)、第三反射镜(23)的中心线重合，光学窗口(21)为透明玻璃，光学窗口(21)的内侧表面上设有偏光片。

7.如权利要求1所述的一种烟支外观检测成像装置，其特征在于：所述的外壳(4)包括对称设置的第一半Y型部(11)和第二半Y型部(12)，所述第一半Y型部(11)与第二半Y型部(12)之间设有中间部(13)，中间部(13)的下端设有相机(1)，

所述中间部(13)的中间位置处设有凸块(14)，凸块(14)的顶面中间位置处设有第一条形光源槽(16)，凸块(14)的两侧边均设有反射镜槽(15)，远离凸块(14)的反射镜槽(15)的上方设有支撑块(17)，支撑块(17)和凸块(14)上均开设有用于支撑光学窗口(21)的支撑槽(24)，凸块(14)的下表面上开设有用于安装第一反射镜(20)的凹槽(25)，凹槽(25)的两侧边均为镂空设置，

反射镜槽(15)包括倾斜面(26)、安装斜面(27)以及槽底(28)，所述的槽底(28)与水平面平行设置，安装斜面(27)上设有反射镜，倾斜面(26)与安装斜面(27)之间的夹角δ为115°～135°，

第一半Y型部(11)和第二半Y型部(12)的上端部的内侧板面上开设有第二条形光源槽(18)和第三条形光源槽(19)，第二条形光源槽(18)中安装有第二条形光源(7)和第三条形光源(8)，第三条形光源槽(19)中安装有第四条形光源(9)以及第五条形光源(10)。

8.如权利要求7所述的一种烟支外观检测成像装置，其特征在于：所述的凸块(14)的两侧边均设有倒角斜面(29)，两倒角斜面(29)之间的夹角α为30°～50°。

9.如权利要求7所述的一种烟支外观检测成像装置，其特征在于：所述的第二条形光源槽(18)的安装底面与第三条形光源槽(19)的安装底面之间的夹角β为60°～80°。

10.如权利要求7所述的一种烟支外观检测成像装置，其特征在于：两安装斜面(27)之间的夹角γ为60°～80°。

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