RU2791666C2 - Method and system for automatic measurement of the physical and dimentional parameters of multi-segment products - Google Patents
Method and system for automatic measurement of the physical and dimentional parameters of multi-segment products Download PDFInfo
- Publication number
- RU2791666C2 RU2791666C2 RU2019136610A RU2019136610A RU2791666C2 RU 2791666 C2 RU2791666 C2 RU 2791666C2 RU 2019136610 A RU2019136610 A RU 2019136610A RU 2019136610 A RU2019136610 A RU 2019136610A RU 2791666 C2 RU2791666 C2 RU 2791666C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- product
- image
- segment
- axis
- measuring system
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Настоящая патентная заявка на изобретение относится к системе (100) измерения и определения физических и размерных параметров многосегментного стержневидного изделия, в котором сегменты, расположенные на концах изделия, не полностью непрозрачны для светового пучка. Такое изделие содержит по меньшей мере два смежных сегмента, которые могут также быть двумя концевыми сегментами. Два смежных сегмента имеют отличающуюся непрозрачность для светового излучения. Таким образом, между двумя смежными сегментами образуется граница раздела с изменением непрозрачности. Настоящее изобретение также относится к способу измерения физических и размерных характеристик изделий.The present patent application for the invention relates to a system (100) for measuring and determining the physical and dimensional parameters of a multi-segment rod-like product, in which the segments located at the ends of the product are not completely opaque to the light beam. Such a product contains at least two adjacent segments, which may also be two end segments. Two adjacent segments have different light opacity. Thus, an interface is formed between two adjacent segments with a change in opacity. The present invention also relates to a method for measuring the physical and dimensional characteristics of products.
В частности, настоящее изобретение относится к количественному и качественному анализу сигарет и/или фильтров.In particular, the present invention relates to the quantitative and qualitative analysis of cigarettes and/or filters.
Комбинированные изделия, состоящие из множества сегментов цилиндрической формы, такие, например, как сигареты и/или фильтры, в табачной промышленности обычно называют "многосегментными стержневидными изделиями".Combination products consisting of multiple segments of a cylindrical shape, such as cigarettes and/or filters, are commonly referred to in the tobacco industry as "multi-segment rod products".
В частности, настоящее изобретение относится к полуфабрикатам табачной промышленности, таким как многосегментные фильтры, фильтры с дополнительными компонентами, сигареты, многосегментные сигареты с уменьшенным количеством табака и т.п. В любом случае концевые сегменты (так называемые передний сегмент и задний сегмент) изделий должны выполняться из материала, который не полностью непрозрачен для светового излучения, и должно быть по меньшей мере два смежных сегмента с различной непрозрачностью для светового излучения.In particular, the present invention relates to semi-finished products of the tobacco industry, such as multi-section filters, filters with additional components, cigarettes, tobacco-reduced multi-section cigarettes, and the like. In any case, the end segments (so-called front segment and back segment) of the products must be made of a material that is not completely opaque to light radiation, and there must be at least two adjacent segments with different opacity to light radiation.
После изготовления, многосегментные стержневидные изделия подвергаются проверке на качество и соответствие, чтобы они подходили для выведения на рынок.After manufacturing, multi-segment rod products are subjected to quality and conformity checks to ensure they are suitable for introduction to the market.
Такая проверка качества заключается в анализе геометрических параметров, например, длины отдельных сегментов, длины изделия, диаметра изделия, размеров компонентов, вставленных в сегменты многосегментного изделия, положения дополнительных компонентов и т.д., чтобы проверить соответствие продукта.This quality check consists of analyzing geometrical parameters such as the length of individual segments, the length of the product, the diameter of the product, the dimensions of the components inserted into the segments of the multi-segment product, the position of additional components, etc., to check the conformity of the product.
В известном уровне техники определение геометрических параметров основано на способе, в котором сегменты многосегментного изделия или различные элементы многосегментного изделия реагируют на световое излучение.In the prior art, the definition of geometrical parameters is based on a method in which segments of a multi-segment product or various elements of a multi-segment product respond to light radiation.
В частности, консолидированная технология анализа таких изделий основана на прохождении светового излучения через многосегментное изделие. Такой способ предусматривает освещение многосегментного стержневидного изделия источником света, расположенным напротив датчика (фотодиода или камеры). Таким образом, световое излучение проецируется на датчик и проходит через изделие, показывая на изображении различные сегменты и дополнительные компоненты, если таковые вообще имеются.In particular, the consolidated technology for the analysis of such products is based on the passage of light radiation through a multi-segment product. This method involves illuminating a multi-segment rod-shaped product with a light source located opposite the sensor (photodiode or camera). In this way, light is projected onto the sensor and passes through the product, showing the various segments and additional components, if any, in the image.
Такая технология страдает недостатками, связанными со специальными конфигурациями в составе изделия. Если объединены очень короткие, не полностью непрозрачные сегменты, световое излучение, прошедшее через сегменты, не достаточно для идентификации на изображении четких различий между сегментами с различной непрозрачностью. Фактически, контраст не достаточен и точные измерения не возможны.This technology suffers from the disadvantages associated with special configurations in the composition of the product. If very short, not completely opaque segments are combined, the light transmitted through the segments is not sufficient to identify clear differences in the image between segments with different opacity. In fact, the contrast is not sufficient and accurate measurements are not possible.
Следовательно, никакая обработка не может быть выполнена для экстраполяции точных количественных размерных данных и информации об элементах многосегментного стержневидного изделия. В частности, низкий контраст между различными сегментами приводит к ошибке неопределенности при измерении точного положения границ каждого сегмента, таким образом приводя к свойственной этому способу погрешности измерений сегментов.Therefore, no processing can be performed to extrapolate accurate quantitative dimensional data and information about the elements of a multi-segment rod-like product. In particular, low contrast between different segments results in an uncertainty error in measuring the exact position of the boundaries of each segment, thus leading to segment measurement error inherent in this method.
Другой недостаток заключается в том, что освещенность многосегментного стержневидного изделия не является однородной. Более точно, освещенность выше в центре подсветки и уменьшается по мере удаления от центра подсветки.Another disadvantage is that the illumination of the multi-segment rod-like product is not uniform. More specifically, the illumination is higher at the center of the backlight and decreases as you move away from the center of the backlight.
Такая неоднородность приводит к различной точности измерения сегментов, расположенных в центре многосегментного стержневидного изделия, и сегментов, расположенных на концах многосегментного стержневидного изделия.This inhomogeneity leads to different measurement accuracy of the segments located in the center of the multi-segment rod-shaped product, and the segments located at the ends of the multi-segment rod-like product.
В силу вышеупомянутых проблем, при измерении с использованием системы измерения известного уровня техники, многосегментные стержневидные изделия измеряются и проверяются неточно.Due to the above problems, when measured using a measurement system of the prior art, multi-segment rod-like products are not measured and checked accurately.
Задачей настоящего изобретения является преодоление недостатков известного уровня техники путем разработки измерительной системы, способной формировать изображения с высокой разрешающей способностью с высоким контрастом границы раздела между концевыми сегментами, выполненными из не полностью непрозрачного материала, и промежуточными сегментами, выполненными из материала с отличающейся непрозрачностью для светового излучения, по сравнению с непрозрачностью концевых сегментов.The object of the present invention is to overcome the disadvantages of the prior art by developing a measurement system capable of forming high resolution images with high interface contrast between end segments made of a material that is not completely opaque and intermediate segments made of a material with a different opacity to light radiation. , compared to the opacity of the end segments.
Дополнительная задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить автоматическую измерительную систему, в которой полученное изображение не является расплывчатым в границах раздела между концевыми сегментами и промежуточными сегментами, смежными с концевыми сегментами, чтобы таким образом извлечь очень точные количественные параметры, минимизируя ошибки неопределенности.A further object of the present invention is to provide an automatic measurement system in which the resulting image is not blurry at the interfaces between the end segments and intermediate segments adjacent to the end segments, so as to extract very accurate quantities while minimizing uncertainty errors.
Другая задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить автоматическую измерительную систему, в которой освещенность многосегментного стержневидного изделия однородна вдоль всей длины изделия.Another object of the present invention is to provide an automatic measurement system in which the illumination of a multi-segmented rod-like product is uniform along the entire length of the product.
Еще одна задача состоит в том, чтобы раскрыть способ измерения размерных, геометрических и физических параметров изделия и элементов многосегментного стержневидного изделия.Another objective is to disclose a method for measuring the dimensional, geometric and physical parameters of the product and elements of a multi-segment rod-like product.
Согласно изобретению, эти задачи решаются системой измерения, охарактеризованной в пункте 1 формулы изобретения.According to the invention, these problems are solved by the measurement system described in
Предпочтительные варианты осуществления очевидны из зависимых пунктов формулы изобретения.Preferred embodiments are apparent from the dependent claims.
Предлагаемая в настоящем изобретении измерительная система определена в пункте 1 формулы изобретения.Proposed in the present invention, the measuring system is defined in
Для ясности, описание предлагаемой в настоящем изобретении измерительной системы приводится со ссылкой на прилагаемые к описанию чертежи, носящие чисто иллюстративный, а не ограничительный характер, на которых показано:For the sake of clarity, the measurement system of the present invention is described with reference to the accompanying drawings, which are purely illustrative and not restrictive, and show:
Фиг. 1 - измерительная система по первому варианту осуществления изобретения, в аксонометрии;Fig. 1 is a perspective view of the measuring system according to the first embodiment of the invention;
Фиг. 2 - измерительная система по второму варианту осуществления изобретения, в аксонометрии, частичное изображение; Fig. 2 - measuring system according to the second embodiment of the invention, perspective view, partial view;
Фиг. 3 - иллюстративный вид многосегментного стержневидного изделия;Fig. 3 is an illustrative view of a multi-segment rod-shaped product;
Фиг. 3A - общий вид многосегментного стержневидного изделия, на котором изделие пересекло ось регистрации с заданной скоростью;Fig. 3A is a perspective view of a multi-segmented rod-like product in which the product has crossed the registration axis at a predetermined speed;
Фиг. 3B - общий вид многосегментного стержневидного изделия, на котором изделие пересекло ось регистрации с более высокой скоростью, чем заданная скорость;Fig. 3B is a perspective view of a multi-segment rod-like product in which the product has crossed the registration axis at a higher speed than the target speed;
Фиг. 3C - общий вид многосегментного стержневидного изделия, на котором изделие пересекло ось регистрации с более низкой скоростью, чем заданная скорость;Fig. 3C is a perspective view of a multi-segmented rod-like product in which the product has crossed the registration axis at a slower speed than the target speed;
Фиг. 4 - блок-схема, иллюстрирующая проверку измерительной системы по изобретению; иFig. 4 is a block diagram illustrating the verification of the measuring system according to the invention; And
Фиг. 5 - блок-схема, иллюстрирующая работу измерительной системы по изобретению.Fig. 5 is a block diagram illustrating the operation of the measurement system of the invention.
Измерительная система для многосегментного стержневидного изделия, соответствующая настоящему изобретению и обозначенная в целом ссылочной позицией 100, раскрывается со ссылкой на Фиг. 1 и 2.A measuring system for a multi-segmented rod-like product according to the present invention, designated generally with 100, is described with reference to FIG. 1 and 2.
Измерительная система (100) разработана для измерения геометрических, размерных и физических параметров по меньшей мере одного многосегментного стержневидного изделия, обозначенного буквой Q, и сегментов указанного изделия (Q).The measuring system (100) is designed to measure the geometric, dimensional and physical parameters of at least one multi-segment rod-shaped product, designated by the letter Q, and segments of the specified product (Q).
На Фиг. 3 изделие (Q) имеет, по существу, цилиндрическую форму и продольную ось (X).On FIG. 3, the article (Q) has a substantially cylindrical shape and a longitudinal axis (X).
У изделия (Q) обязательно должно быть два концевых сегмента: передний сегмент (S1) и задний сегмент (S4). Передний сегмент (S1) и задний сегмент (S4) выполнены из материала, который не полностью непрозрачен для светового излучения.The product (Q) must have two end segments: the front segment (S1) and the rear segment (S4). The anterior segment (S1) and the posterior segment (S4) are made of a material that is not completely opaque to light radiation.
У изделия должно быть по меньшей мере два смежных сегмента, которые могут быть передним сегментом (S1) и задним сегментом (S4). Два смежных сегмента выполнены из материалов с отличающейся непрозрачностью, так чтобы образовывать границу раздела с изменением непрозрачности.The article must have at least two adjacent segments, which may be an anterior segment (S1) and a posterior segment (S4). Two adjacent segments are made of materials with different opacity so as to form an interface with varying opacity.
В примере, показанном на Фиг. 3, передний сегмент (S1) является соседним с первым промежуточным сегментом (S2), выполненным из материала с отличающейся непрозрачностью для светового излучения по сравнению с непрозрачностью материала переднего сегмента. Граница раздела (I1) находится между передним сегментом (S1) и промежуточным сегментом (S2).In the example shown in FIG. 3, the anterior segment (S1) is adjacent to the first intermediate segment (S2) made of a material with a different light opacity compared to that of the material of the anterior segment. The interface (I1) is between the anterior segment (S1) and the intermediate segment (S2).
Задний сегмент (S4) является соседним с последним промежуточным сегментом (S3), выполненным из материала с отличающейся непрозрачностью для светового излучения по сравнению с непрозрачностью материала заднего сегмента (S4). Граница раздела (I2) находится между задним сегментом (S4) и промежуточным сегментом (S3).The rear segment (S4) is adjacent to the last intermediate segment (S3) made of a material with a different light opacity compared to the opacity of the material of the rear segment (S4). The interface (I2) is between the posterior segment (S4) and the intermediate segment (S3).
Изделие (Q) может быть сигаретой и/или сигаретным фильтром.The article (Q) may be a cigarette and/or a cigarette filter.
Измерительная система (100) включает в себя первое устройство (1) освещения и второе устройство (2) освещения, расположенные напротив друг друга.The measuring system (100) includes a first lighting device (1) and a second lighting device (2) located opposite each other.
Каждое устройство освещения имеет ось (X1, X2) освещения. Оси (X1, X2) освещения первого и второго устройств (1, 2) освещения выровнены таким образом, что каждое устройство (1, 2) освещения генерирует световой пучок (F1, F2) напротив другого устройства (1, 2) освещения. Изделие (Q) расположено таким образом, что продольная ось (X) изделия совпадает с осями (X1, X2) освещения.Each lighting device has an illumination axis (X1, X2). The lighting axes (X1, X2) of the first and second lighting devices (1, 2) are aligned in such a way that each lighting device (1, 2) generates a light beam (F1, F2) opposite another lighting device (1, 2). The article (Q) is located in such a way that the longitudinal axis (X) of the article coincides with the illumination axes (X1, X2).
Благодаря такому расположению двух устройств (1, 2) освещения, световое излучение может проходить через передний сегмент (S1) и задний сегмент (S4) изделия (Q), пока не достигает границы раздела или границ раздела (I1, I2) переднего сегмента (S1) и заднего сегмента (S4).By arranging the two illumination devices (1, 2) in this way, the light radiation can pass through the anterior segment (S1) and the posterior segment (S4) of the article (Q) until it reaches the interface or interfaces (I1, I2) of the anterior segment (S1 ) and posterior segment (S4).
При продвижении вдоль оси (X) освещения от первого устройства освещения ко второму устройству освещения, ослабление светового пучка (F1), генерируемого первым устройством освещения, компенсируется увеличением интенсивности светового пучка (F2), генерируемого вторым устройством освещения.When moving along the illumination axis (X) from the first illumination device to the second illumination device, the attenuation of the light beam (F1) generated by the first illumination device is compensated by the increase in the intensity of the light beam (F2) generated by the second illumination device.
На Фиг. 1 и 2 первое и второе устройства (1, 2) освещения равноудалены от медианной точки изделия (Q).On FIG. 1 and 2, the first and second lighting devices (1, 2) are equidistant from the median point of the article (Q).
Показанная на Фиг. 1 измерительная система (100) включает в себя датчик (4) регистрации изображений. Датчик (4) регистрации изображений имеет ось (Z) регистрации.Shown in FIG. 1 measuring system (100) includes an image pickup sensor (4). The image registration sensor (4) has a registration axis (Z).
Датчик (4) регистрации изображения расположен таким образом, что ось (Z) регистрации радиально попадает на продольную ось (X) изделия (Q), которая совпадает с осями (X1, X2) освещения.The image registration sensor (4) is located in such a way that the registration axis (Z) falls radially on the longitudinal axis (X) of the product (Q), which coincides with the illumination axes (X1, X2).
Датчик (4) регистрации изображения пригоден для получения серии изображений изделия (Q). Предпочтительно, датчик (4) регистрации изображения представляет собой линейную камеру. Указанная линейная камера предназначена для съемки серии линейных изображений (строк изображений) в динамике по времени, все изображения соосны с продольной осью (X) изделия (Q), которая совпадает с осями (X1, X2) освещения, и имеют центр в точке падения, которая соответствует точке на изделие (Q), куда попадает радиально направленная ось (Z) регистрации.The sensor (4) image registration is suitable for obtaining a series of images of the product (Q). Preferably, the image pickup sensor (4) is a line camera. The specified linear camera is designed to capture a series of linear images (rows of images) in time dynamics, all images are coaxial with the longitudinal axis (X) of the product (Q), which coincides with the axes (X1, X2) of illumination, and have a center at the point of incidence, which corresponds to the point on the product (Q), where the radially directed axis (Z) of registration falls.
На Фиг. 4 показано, что измерительная система (100) включает в себя блок (7) управления и обработки, который электрически связан с датчиком (4) регистрации изображения.On FIG. 4 shows that the measurement system (100) includes a control and processing unit (7) which is electrically connected to an image pickup sensor (4).
Более того, блок (7) управления и обработки получает и обрабатывает изображения от датчика (4) регистрации изображения.Moreover, the control and processing unit (7) receives and processes images from the image registration sensor (4).
Кроме того, блок (7) управления и обработки выполнен таким образом, чтобы формировать сигнал отклонения на основе результата обработки изображений. Сигнал отклонения имеет тип "годен/не годен" и формируется блоком (7) управления и обработки на основе сравнения измерений с технически пригодными параметрами для изделия (Q) и/или одного или более сегментов указанного изделия (Q). Блок (7) управления и обработки сравнивает измерения каждого изделия (Q) и/или каждого сегмента изделия (Q) с набором параметров, которые заданы пользователем и основаны на технических требованиях к изделию.In addition, the control and processing unit (7) is configured to generate a deviation signal based on the image processing result. The deviation signal is of the "pass/fail" type and is generated by the control and processing unit (7) based on comparison of measurements with technically suitable parameters for the product (Q) and/or one or more segments of the specified product (Q). The control and processing unit (7) compares the measurements of each product (Q) and/or each segment of the product (Q) with a set of parameters that are set by the user and are based on the technical requirements for the product.
Если результат сравнения измерений и технических требований, полученный блоком (7) управления и обработки, положительный, то сигнал отклонения будет иметь тип "годен", и можно считать, что изделие (Q) соответствует техническим требованиям. В случае если результат сравнения измерений и технических требований, полученный блоком (7) управления и обработки, отрицателен, то сигнал отклонения будет иметь тип "не годен", и изделие (Q) считается не соответствующим техническим требованиям.If the result of comparison of measurements and technical requirements obtained by the control and processing unit (7) is positive, then the deviation signal will be of the "good" type, and it can be considered that the product (Q) meets the technical requirements. If the result of comparing measurements and technical requirements obtained by the control and processing unit (7) is negative, then the deviation signal will be of the "failed" type, and the product (Q) is considered not to meet the technical requirements.
Измерительная система (100) обеспечивает подробный анализ изделия (Q) как качественный, так и количественный.The measuring system (100) provides a detailed analysis of the product (Q), both qualitative and quantitative.
В частности, вследствие того, что два устройства (1, 2) освещения расположены напротив друг друга и оси (X1, X2) освещения совпадают с продольной осью (X) изделия (Q), измерительная система (100) позволяет световому пучку (F1, F2) проникать в передний сегмент (S1) и в задний сегмент (S4) изделия (Q), усиливая контраст на границах раздела (I1, I2) с промежуточными сегментами (S2, S3).In particular, due to the fact that the two lighting devices (1, 2) are located opposite each other and the lighting axes (X1, X2) coincide with the longitudinal axis (X) of the product (Q), the measuring system (100) allows the light beam (F1, F2) to penetrate into the anterior segment (S1) and into the posterior segment (S4) of the product (Q), enhancing the contrast at the interfaces (I1, I2) with intermediate segments (S2, S3).
Кроме того, проходя через изделие (Q) в осевом направлении, световые пучки (F1, F2) подчеркивают геометрические особенности дополнительных компонентов, которые могут находиться в изделии (Q).In addition, passing through the product (Q) in the axial direction, the light beams (F1, F2) emphasize the geometric features of additional components that may be in the product (Q).
Более того, так как датчик (4) регистрации изображения представляет собой линейную камеру, регистрируемые линейчатые изображения сфокусированы в соответствии с осями (X1, X2) освещения, где освещенность максимальна и однородна.Moreover, since the image pickup sensor (4) is a line camera, the line images to be registered are focused according to the illumination axes (X1, X2) where the illumination is maximum and uniform.
Таким образом, измерительная система (100) позволяет сканировать каждое изделие (Q), которое пересекает ось (Z) регистрации.Thus, the measuring system (100) makes it possible to scan each article (Q) that crosses the registration axis (Z).
Показанная на Фиг. 1 измерительная система (100) может включать в себя конвейерное устройство (6). Конвейерное устройство (6) имеет множество гнезд (60), которые соответственно выполнены с возможностью размещения в них указанных изделий (Q).Shown in FIG. 1 measuring system (100) may include a conveyor device (6). The conveyor device (6) has a plurality of sockets (60), which are respectively made with the possibility of placing said products (Q) in them.
В предпочтительном варианте конвейерное устройство (6) представляет собой барабанное конвейерное устройство, но это может также быть обычное линейное конвейерное устройство, такое как ленточное или цепное конвейерное устройство.Preferably the conveyor device (6) is a drum conveyor device, but it can also be a conventional linear conveyor device such as a belt or chain conveyor device.
Конвейерное устройство (6) представляет собой барабан (5) с цилиндрической боковой поверхностью (50), на которой имеется множество гнезд (60). Цилиндрическая поверхность (50) барабана (5) имеет радиус (r) кривизны. Барабан (5) имеет ось (Y) вращения.The conveyor device (6) is a drum (5) with a cylindrical side surface (50), which has a plurality of sockets (60). The cylindrical surface (50) of the drum (5) has a radius (r) of curvature. The drum (5) has an axis (Y) of rotation.
На Фиг. 4 видно, что измерительная система (100) включает в себя средство (M) приведения в движение, для приведения в движение конвейерного устройства (6). В частности, согласно показанному на Фиг. 1 и 2 варианту осуществления изобретения, средство (M) приведения в движение пригодно для вращения барабана (5) с заданной скоростью вращения. В качестве примера, средство (M) приведения в движение может представлять собой электрический двигатель с ведущим валом, непосредственно соединенным с барабаном (5) (прямой привод). В альтернативном варианте для соединения ведущего вала с барабаном (5) используют приводное средство.On FIG. 4 it can be seen that the measuring system (100) includes a driving means (M) for driving the conveyor device (6). In particular, as shown in FIG. 1 and 2 of the embodiment of the invention, the driving means (M) is suitable for rotating the drum (5) at a predetermined rotation speed. As an example, the driving means (M) may be an electric motor with a drive shaft directly connected to the drum (5) (direct drive). Alternatively, a drive means is used to connect the drive shaft to the drum (5).
Ось (Y) вращения барабана параллельна осям (X1, X2) освещения и ортогональна оси (Z) регистрации. Ось (Z) регистрации радиально пересекает цилиндрическую боковую поверхность (50).The axis (Y) of rotation of the drum is parallel to the axes (X1, X2) of illumination and orthogonal to the axis (Z) of registration. The registration axis (Z) crosses the cylindrical side surface (50) radially.
Частота съемки изображений может быть либо фиксированной, либо управляемой устройством синхронизации конвейерного устройства (6) и датчика (4) регистрации изображений. В случае синхронизации, измерительная система (100) включает в себя средство определения скорости, пригодное для определения скорости конвейерного устройства (6).The frequency of image capturing can be either fixed or controlled by the synchronization device of the conveyor device (6) and the image recording sensor (4). In the case of synchronization, the measuring system (100) includes a speed detection means suitable for determining the speed of the conveyor device (6).
Датчик (4) регистрации изображения расположен на расстоянии (d) от оси (Y) вращения барабана (5), которое больше радиуса (r) цилиндрической боковой поверхности (50). Поэтому датчик (4) регистрации изображения расположен вне барабана (5).The sensor (4) image registration is located at a distance (d) from the axis (Y) of rotation of the drum (5), which is greater than the radius (r) of the cylindrical side surface (50). Therefore, the image pickup sensor (4) is located outside the drum (5).
На Фиг. 1 каждое гнездо (60) конвейерного устройства представляет собой щель в цилиндрической боковой поверхности (50) барабана. Указанная щель надлежащим образом сконфигурирована для прочного удержания изделия (Q).On FIG. 1 each seat (60) of the conveyor device is a slot in the cylindrical side surface (50) of the drum. Said slot is properly configured to securely hold the article (Q).
Каждое гнездо (60) имеет продольную ось (T), которая параллельна осям (X1, X2) освещения. Продольная ось (T) гнезда совпадает с продольной осью (X) изделия (Q), когда изделие находится в гнезде (60).Each socket (60) has a longitudinal axis (T) which is parallel to the illumination axes (X1, X2). The longitudinal axis (T) of the seat coincides with the longitudinal axis (X) of the article (Q) when the article is in the seat (60).
На Фиг. 1 оси (X1, X2) освещения направлены таким образом, что во время вращения барабана (5) каждый раз, когда гнездо (60) пересекает ось (Z) регистрации датчика (4) регистрации изображения, продольная ось (T) гнезда (60) совпадает с осями (X1, X2) освещения.On FIG. 1 illumination axes (X1, X2) are directed in such a way that during the rotation of the drum (5) each time the socket (60) crosses the registration axis (Z) of the image registration sensor (4), the longitudinal axis (T) of the socket (60) coincides with the axes (X1, X2) of illumination.
На Фиг. 4 показано, что измерительная система (100) включает в себя средство определения скорости (8), пригодное для определения скорости конвейерного устройства (6). В таком случае, блок (7) управления и обработки электрически связан со средством определения скорости (4), со средством (M) приведения в движение и с датчиком (4) регистрации изображения.On FIG. 4 shows that the measuring system (100) includes a speed detection means (8) suitable for determining the speed of the conveyor device (6). In such a case, the control and processing unit (7) is electrically connected to the speed detection means (4), to the driving means (M) and to the image recording sensor (4).
Если конвейерное устройство представляет собой вращающийся барабан, то средство (8) определения скорости может представлять собой кодирующее устройство, пригодное для подсчета числа оборотов барабана за единицу времени.If the conveyor device is a rotating drum, then the means (8) for determining the speed may be an encoder suitable for counting the number of revolutions of the drum per unit time.
Блок (7) управления и обработки получает данные о скорости конвейерного устройства (6) от средства (8) определения скорости. Блок (7) управления и обработки выполнен с возможностью управлять:The control and processing unit (7) receives data on the speed of the conveyor device (6) from the means (8) for determining the speed. The control and processing unit (7) is configured to control:
- средством (M) приведения в движение, чтобы контролировать скорость конвейерного устройства (6), и- drive means (M) to control the speed of the conveyor device (6), and
- датчиком (4) регистрации изображения, чтобы контролировать частоту получения изображений датчиком (4) регистрации изображений.- an image registration sensor (4) to control the frequency of acquisition of images by the image registration sensor (4).
В предпочтительном варианте, средство (M) приведения в движение вращает барабан (5) с такой скоростью, чтобы ось (Z) регистрации пересекалась, например, 35 изделиями в секунду.Preferably, the driving means (M) rotates the drum (5) at such a speed that the registration axis (Z) is intersected, for example, 35 products per second.
Датчик (4) регистрации изображения может иметь заданную частоту съемки изображений 60 Гц. В альтернативном варианте частота съемки изображений датчиком (4) регистрации изображения может быть синхронизирована со скоростью конвейерного устройства (6). Для такой синхронизации используется средство (8) определения скорости и блок (7) управления и обработки.The image pickup sensor (4) may have a predetermined image capturing rate of 60 Hz. Alternatively, the frequency of capturing images by the image pickup sensor (4) can be synchronized with the speed of the conveyor device (6). For such synchronization, a means (8) for determining the speed and a control and processing unit (7) are used.
Точно зная частоту съемки изображений датчиком (4) регистрации изображения и частоту вращения барабана (5), а следовательно, и скорость изделия (Q) при пересечении оси (Z) регистрации, можно восстановить полное изображение (H1, H2, H3) изделия (Q) по строкам изображений, полученным датчиком (4) регистрации изображения (см. Фиг. 3A, 3B, 3C).Knowing precisely the frequency of image capture by the image registration sensor (4) and the rotational speed of the drum (5), and hence the product speed (Q) when crossing the registration axis (Z), it is possible to restore the complete image (H1, H2, H3) of the product (Q ) by the lines of images obtained by the sensor (4) image registration (see Fig. 3A, 3B, 3C).
Вследствие механических недостатков барабан (5) может ускоряться или замедляться, увеличивая или уменьшая скорость изделия (Q) при пересечении оси (Z) обнаружения. Когда частота съемки изображений датчиком (4) регистрации изображения постоянна, изменение скорости изделия (Q) при пересечении оси (Z) регистрации приводит к искажению полного изображения (H1, H2, H3) изделия (Q) с последующими ошибками оценки и измерения.Due to mechanical deficiencies, the drum (5) may speed up or slow down, increasing or decreasing the speed of the product (Q) when crossing the detection axis (Z). When the frequency of imaging by the image registration sensor (4) is constant, the change in the speed of the product (Q) when crossing the axis (Z) of the registration leads to distortion of the complete image (H1, H2, H3) of the product (Q) with subsequent errors in evaluation and measurement.
В частности, исходя из Фиг. 3A, 3B и 3C, если частота съемки изображений является постоянной, то в случае ускорения конвейерного устройства (6), количество строк изображения, полученных для каждого изделия (Q), уменьшается, таким образом, приводя к полному изображению (H2) изделия (Q) с меньшим количеством измерений, чем в полном изображении (H1) реального изделия (Q) (которое было бы получено, если бы у конвейерного устройства (6) была постоянная скорость, равная заданному значению); тогда как, в случае замедления конвейерного устройства (6), количество строк изображения, полученных для каждого изделия (Q), увеличивается, таким образом, приводя к полному изображению (H3) изделия (Q) с большим количеством измерений, чем в полном изображении (H1) реального изделия (Q) (см. Фиг. 3A).In particular, based on FIG. 3A, 3B and 3C, if the image capturing frequency is constant, then in the case of speeding up the conveyor device (6), the number of image lines obtained for each product (Q) is reduced, thus resulting in a full image (H2) of the product (Q ) with fewer measurements than in the full image (H1) of the real product (Q) (which would be obtained if the conveyor device (6) had a constant speed equal to the specified value); whereas, in case the conveyor device (6) slows down, the number of image lines obtained for each product (Q) increases, thus resulting in a complete image (H3) of the product (Q) with more dimensions than in the full image ( H1) of the real product (Q) (see Fig. 3A).
Блок (7) управления и обработки выполнен таким образом, чтобы компенсировать ускорение/замедление ленточного конвейера (6) посредством внешней системы синхронизации, которая использует средство (8) определения скорости.The control and processing unit (7) is designed in such a way as to compensate for the acceleration/deceleration of the belt conveyor (6) by means of an external synchronization system that uses a speed detection means (8).
Если частота съемки изображений задана, то блок (7) управления и обработки может использовать подходящий алгоритм восстановления, чтобы измерения полного изображения (H1) изделия (Q) соответствовали реальным измерениям изделия (Q).If the image capturing frequency is set, then the control and processing unit (7) can use a suitable reconstruction algorithm so that the measurements of the full image (H1) of the product (Q) correspond to the actual measurements of the product (Q).
Дополнительно, упомянутый блок (7) управления и обработки сконфигурирован таким образом, чтобы обрабатывать восстановленное скомпенсированное изображение. Более точно, блок управления и обработки сконфигурирован таким образом, чтобы сегментировать изображение и/или обнаруживать границы раздела (I1, I2) между сегментами изделия (Q), таким образом, получая геометрические и размерные особенности сегментов многосегментного стержневидного изделия (Q).Additionally, said control and processing unit (7) is configured to process the restored compensated image. More specifically, the control and processing unit is configured to segment the image and/or detect interfaces (I1, I2) between segments of the product (Q), thus obtaining the geometric and dimensional features of the segments of the multi-segment rod-like product (Q).
На Фиг. 2 показано, что измерительная система (100) может также оснащаться третьим устройством (3) освещения, ось освещения которого совпадает с осью (Z) регистрации, генерирующим световой пучок (F3) в направлении датчика (4) регистрации изображения.On FIG. 2 shows that the measuring system (100) can also be equipped with a third illumination device (3), whose illumination axis coincides with the recording axis (Z), generating a light beam (F3) in the direction of the image recording sensor (4).
Расстояние до третьего устройства освещения от оси (Y) вращения барабана (5) меньше радиуса (r) цилиндрической боковой поверхности (50) и, следовательно, третье устройство освещения расположено внутри барабана (5), а цилиндрическая боковая поверхность (50) расположена между третьим устройством освещения и датчиком (4) регистрации изображений.The distance to the third lighting device from the axis (Y) of rotation of the drum (5) is less than the radius (r) of the cylindrical side surface (50) and, therefore, the third lighting device is located inside the drum (5), and the cylindrical side surface (50) is located between the third a lighting device and an image recording sensor (4).
Третье устройство освещения увеличивает контраст между сегментами изделия (Q), которые могут располагаться между сегментами, которые абсолютно непрозрачны для светового излучения, обеспечивая дополнительные особенности состава изделия (Q).The third illumination device increases the contrast between product segments (Q), which can be located between segments that are completely opaque to light radiation, providing additional features of the product composition (Q).
Ниже со ссылкой на Фиг. 5 раскрывается способ измерения геометрических и размерных параметров изделия (Q) и его сегментов с помощью измерительной системы (100), соответствующей изобретению.Below with reference to FIG. 5 discloses a method for measuring the geometric and dimensional parameters of an article (Q) and its segments using a measuring system (100) according to the invention.
Способ включает в себя этап (201) подачи, на котором изделия (Q), расположенные на конвейерном устройстве (6), непрерывно подаются к упомянутому датчику (4) регистрации изображения.The method includes a feeding step (201) in which the products (Q) located on the conveyor device (6) are continuously fed to said image pickup sensor (4).
Этап (201) подачи - это непрерывный процесс, который выполняется во время движения конвейерного устройства (6). Изделия (Q) могут устанавливаться в гнезда (60) конвейерного устройства (6) с помощью дополнительных подающих барабанов (на чертежах не показаны), которые выдают по одному единственному изделию (Q) в каждое гнездо (60) конвейерного устройства (6).The feed step (201) is a continuous process that is performed while the conveyor device (6) is in motion. Products (Q) can be installed in the slots (60) of the conveyor device (6) using additional feed drums (not shown in the drawings), which give out one single product (Q) to each slot (60) of the conveyor device (6).
Если конвейерное устройство (6) представляет собой барабанный конвейер, то барабан (5) при вращении транспортирует одно за другим изделия (Q) через ось (Z) обнаружения датчика (4) регистрации изображения.If the conveyor device (6) is a drum conveyor, then the drum (5) during rotation transports one by one the products (Q) through the detection axis (Z) of the sensor (4) of the image registration.
Когда изделие пересекает ось (Z) регистрации датчика (4) регистрации изображения, датчик (4) регистрации изображения выполняет этап (202) съемки, на котором получают серию изображений изделия (Q) и посылают их в блок (7) управления и обработки.When the product crosses the registration axis (Z) of the image registration sensor (4), the image registration sensor (4) performs a shooting step (202) in which a series of images of the product (Q) is obtained and sent to the control and processing unit (7).
После съемки серии изображений, блок (7) управления и обработки выполняет этап (203) восстановления изображения, на котором восстанавливают полное изображение (H1, H2, H3) изделия (Q).After capturing a series of images, the control and processing unit (7) performs an image restoration step (203) in which the complete image (H1, H2, H3) of the product (Q) is restored.
После восстановления полного изображения (H1, H2, H3), блок (7) управления и обработки выполняет этап (204) корректировки, на котором компенсируют искажение полного изображения (H1, H2, H3), если таковое имеется.After restoring the full image (H1, H2, H3), the control and processing unit (7) performs a correction step (204) in which the distortion of the full image (H1, H2, H3) is compensated, if any.
Результатом этапа (204) корректировки является высококачественное полное изображение (H1) изделия (Q), которое позволяет системе делать точные измерения изделия (Q) и его сегментов.The result of the correction step (204) is a high-quality full image (H1) of the product (Q), which allows the system to make accurate measurements of the product (Q) and its segments.
Чтобы выполнить измерения, блок (7) управления и обработки выполняет этап (205) обработки полного изображения (H1) изделия (Q). На этапе обработки используются алгоритмы обработки изображения, такие как сегментация границ и алгоритмы выявления. Скорректированное полное изображение (H1) сегментируют таким образом, чтобы выявить границы раздела (I1, I2) между смежными сегментами.In order to perform measurements, the control and processing unit (7) performs the step (205) of processing the full image (H1) of the product (Q). The processing step uses image processing algorithms such as edge segmentation and detection algorithms. The corrected full image (H1) is segmented in such a way as to reveal the interfaces (I1, I2) between adjacent segments.
После выявления границ раздела (I1, I2) смежных сегментов, блок (7) управления и обработки выполняет этап (206) измерения, на котором вычисляют размерные и физические параметры, чтобы таким образом получить количественную и качественную информацию об изделии (Q).After identifying the interfaces (I1, I2) of adjacent segments, the control and processing unit (7) performs a measurement step (206) in which dimensional and physical parameters are calculated, so as to obtain quantitative and qualitative information about the product (Q).
Исходя из указанных измерений, блок (7) управления и обработки производит оценку (207) соответствия измеренного изделия (Q), выдавая сигнал отклонения по результатам сравнения полученных измерений изделия (Q) и/или его сегментов с техническими требованиями, заданными пользователем. Согласно сигналу отклонения, изделие (Q) может быть забраковано или не забраковано.Based on these measurements, the control and processing unit (7) evaluates (207) the conformity of the measured product (Q), outputting a deviation signal based on the results of comparing the obtained measurements of the product (Q) and/or its segments with the technical requirements specified by the user. According to the deviation signal, the item (Q) may or may not be rejected.
После прочтения описания измерительной системы (100) и способа, используемого для вычисления размерных и геометрических параметров изделия (Q) и его сегментов, становится очевидным, что размещение двух устройств (1, 2) освещения напротив друг друга позволяет выявлять границы раздела (I1, I2) между смежными сегментами с различной непрозрачностью посредством блока (7) управления и обработки и алгоритмов сегментации и обнаружения границ. Границы раздела (I1, I2) используются для очень точной экстраполяции размерных, геометрических и физических параметров, что позволяет оценивать соответствие изделия (Q).After reading the description of the measuring system (100) and the method used to calculate the dimensional and geometrical parameters of the product (Q) and its segments, it becomes obvious that the placement of two lighting devices (1, 2) opposite each other makes it possible to detect interfaces (I1, I2 ) between adjacent segments with different opacity by means of the control and processing unit (7) and segmentation and edge detection algorithms. Interfaces (I1, I2) are used for very accurate extrapolation of dimensional, geometric and physical parameters, which allows evaluating the conformity of the product (Q).
Специалисту в данной области техники очевидные многочисленные изменения и модификации рассмотренного варианта осуществления изобретения, которые в любом случае попадают в рамки объема изобретения, как оно раскрыто в прилагаемой формуле изобретения.A person skilled in the art will recognize numerous changes and modifications to the considered embodiment of the invention, which in any case fall within the scope of the invention as disclosed in the appended claims.
Claims (30)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT102018000010374A IT201800010374A1 (en) | 2018-11-15 | 2018-11-15 | METHOD AND AUTOMATIC MEASURING SYSTEM FOR MEASURING PHYSICAL AND DIMENSIONAL PARAMETERS OF COMBINED ARTICLES. |
| IT102018000010374 | 2018-11-15 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2019136610A RU2019136610A (en) | 2021-05-14 |
| RU2791666C2 true RU2791666C2 (en) | 2023-03-13 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE8317318U1 (en) * | 1983-06-14 | 1984-11-22 | Hauni-Werke Körber & Co KG, 2050 Hamburg | OPTICAL TEST DEVICE FOR CIGARETTES |
| DE3420470A1 (en) * | 1983-06-14 | 1984-12-20 | Hauni-Werke Körber & Co KG, 2050 Hamburg | Optical test device for cigarettes |
| DE19919584A1 (en) * | 1999-04-29 | 2000-11-02 | Klaus Koerner | 3D recording method and arrangement |
| US8306308B2 (en) * | 2007-08-28 | 2012-11-06 | Posco | Method for optically detecting surface defect of round wire rod |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE8317318U1 (en) * | 1983-06-14 | 1984-11-22 | Hauni-Werke Körber & Co KG, 2050 Hamburg | OPTICAL TEST DEVICE FOR CIGARETTES |
| DE3420470A1 (en) * | 1983-06-14 | 1984-12-20 | Hauni-Werke Körber & Co KG, 2050 Hamburg | Optical test device for cigarettes |
| DE19919584A1 (en) * | 1999-04-29 | 2000-11-02 | Klaus Koerner | 3D recording method and arrangement |
| US8306308B2 (en) * | 2007-08-28 | 2012-11-06 | Posco | Method for optically detecting surface defect of round wire rod |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11105750B2 (en) | Method and system for the automatic measuring of physical and dimensional parameters of multi-segment articles | |
| EP1830179B1 (en) | A method and apparatus for determining one or more physical properties of a rolled smoking article or filter rod | |
| CN103504472B (en) | Device and method for examining end surface of transversally conveyed rod-shaped product of tobacco processing industry | |
| US4730917A (en) | Method and an apparatus for determining the refraction | |
| JP7266656B2 (en) | Group transfer and inspection unit consisting of elongated elements | |
| KR101019650B1 (en) | Different-kind-of-object detector employing plane spectrometer | |
| CN104634264B (en) | Appearance inspection device | |
| JPH0242307A (en) | Apparatus and method for displaying surface contour of convex object | |
| US4678920A (en) | Machine vision method and apparatus | |
| JP2008510973A (en) | Appearance inspection of products in the tobacco processing industry | |
| JPH099948A (en) | Method and device to measure diameter of bar-shaped article in tobacco manufacturing industry | |
| WO2019022170A1 (en) | Defect inspecting method and defect inspecting device | |
| CA1168437A (en) | Process and device for the contact free measurement of a dimension | |
| DK165427B (en) | POSITION DETECTOR, DETAILED TO DETERMINE THE POSITION OF THE TIPS OF THE ROTOR BLADES IN A HELICOPTER AND METHOD | |
| RU2791666C2 (en) | Method and system for automatic measurement of the physical and dimentional parameters of multi-segment products | |
| CN108291804B (en) | Method for inspecting an elongated element | |
| CN106461526A (en) | Device for determining the particle size and/or the particle shape of a particle mixture | |
| CN103504471A (en) | Device and method for evaluating an end surface of a rod-shaped product of the tobacco processing industry | |
| EP0622610A1 (en) | Calibration method and apparatus for flat product transversal profile thickness measuring unit | |
| CN109068722A (en) | The device and method of optical detection are carried out for the bar form articles to the tobacco industry | |
| CN107607537A (en) | A kind of online vision detection system of ice cream stick quality | |
| KR100775178B1 (en) | Device and method for optical measurement of small particles such as grains from cereals and like crops | |
| CN110353302B (en) | Device and method for inspecting end faces of rod-shaped smoking articles | |
| US20060051086A1 (en) | Method for photographically recording a cylindrical, especially plate-shaped object | |
| JP2006162288A (en) | Method and apparatus for inspecting warpage of rod |