专利名称：一种基于机器视觉的烟支质量在线检测装置及检测方法
技术领域：
本发明涉及烟草机械，即一种基于机器视觉的烟支质量在线检测装置及检测方法。
背景技术：
机器视觉是指通过视觉传感器，如(XD、CMOS和光电传感器等将被涉及的目标转换成图像信号传送给专用的图像处理系统，图像处理系统对这些图像信息进行各种运算来获取目标特征，最终根据判别的结果进行现场控制的技术。企业生产过程中由于生产速度快，检测任务就变得复杂和紧急，利用人工在生产 线上发现不合格品并进行剔除很难实现。目前大多数工厂采用的检测方式是人工抽检，无法实现在线检测。结果造成生产过程中很难及时发现不合格产品并进行及时调整而造成大量不合格的产品。随着烟草行业对产品质量的要求越来越高，卷烟的质量就体现了卷烟的品牌价值，而且采用人工检测方式需要大量的人力资源且很难做到100%的检测，因此烟支质量在线检测就显得非常重要了，是烟草机械中一个亟待解决的课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于机器视觉的烟支质量在线检测装置及检测方法。这种基于机器视觉的烟支质量在线检测装置，包括光路检测单元、图像信息处理单元、控制单元和执行机构四部分，其特征在于，烟支高速通过防护玻璃管，光路检测单元使用完全相同的两套装置，对称安装在防护玻璃管的两侧，主要包括白色LED光源、光学组件、反射镜、柱面镜、透镜和高速CCD线阵相机；图像信息处理单元主要包括A/D采样模块和FPGA图像信息采集处理模块；控制单元包括上位控制机和PLC ;执行机构主要包括驱动部件和机械剔除装置；高速CXD线阵相机采样信息通过A/D采样模块与FPGA图像信息处理器模块连接，FPGA图像信息处理器模块通过CAN总线与上位控制机、PLC、驱动部件连接，驱动部件与驱动剔除装置电连接，完成烟支生产过程中的质量在线检测与剔除。这种基于机器视觉的烟支质量在线检测方法，其特征在于，白色LED光源通过光学组件将照明光束发射穿过防护玻璃管照射到高速前进的烟支上，烟支上产生的反射光通过反射镜反射到透镜上，通过透镜聚焦到高速CCD线阵相机靶面上，另一侧也通过透镜聚焦到高速CCD线阵相机靶面上，高速CCD线阵相机采样的模拟信号图像信息通过A/D采样模块变成数字信号传输到图像信息处理单元上，在该单元的FPGA图像信息处理模块上完成图像信息的处理、分析，通过测量值与标准样品相比较，判断每支香烟的质量，如果超出设定质量阈值，则相应的烟支被标记为有缺陷，分析结果通过CAN总线网络传递至上位控制机，上位控制机将数据继续传输至PLC，进行缺陷烟支的统计、跟踪，并通过上位控制器发指令给PLC控制相应剔除机构，将有缺陷的烟支剔除。FPGA图像信息采集处理模块依次包括图像预处理模块、图像配准模块、套准检测与处理模块、检测结果处理模块和传输网络处理模块，它们相互间电连接。
本发明的特征在于实时图像信息的处理工作应用的图像处理模块为FPGA图像处理模块，通过该模块能准确的剔除不合格品，将合格的产品输送给下游设备，大大提高了整条生产线的成品合格率和生产效率。
图I为装置构成框图
图2为光路检测单元的结构图 图3为FPGA图像信息采集处理模块结构框图
图中I、白色LED光源，2、光学组件，3、防护玻璃管，4、柱面镜，5、反射镜，6、透镜，7、高速CCD线阵相机。
具体实施方式
在图I和图2中，基于机器视觉的烟支质量在线检测装置包括光路检测单元、图像信息处理单元、控制单元和执行机构四部分，烟支高速通过防护玻璃管3，光路检测单元使用完全相同的两套装置，对称安装在防护玻璃管3的两侧，主要包括白色LED光源I、光学组件2、反射镜5、柱面镜4、透镜6和高速CXD线阵相机7 ；图像信息处理单元主要包括A/D采样模块和FPGA图像信息采集处理模块；控制单元包括上位控制机和PLC ;执行机构主要包括驱动部件和机械剔除装置；高速CXD线阵相机采样信息通过A/D采样模块与FPGA图像信息处理器模块连接，FPGA图像信息处理器模块通过CAN总线与上位控制机、PLC、驱动部件连接，驱动部件与驱动剔除装置电连接，完成烟支生产过程中的质量在线检测与剔除。在图2中，基于机器视觉的烟支质量在线检测方法如下白色LED光源I通过光学组件2将照明光束发射穿过防护玻璃管3照射到高速前进的烟支上，烟支上产生的反射光通过反射镜5反射到透镜6上，通过透镜6聚焦到高速CXD线阵相机7的靶面上，另一侧也通过透镜聚焦到高速CCD线阵相机靶面上，高速CCD线阵相机7采样的模拟信号图像信息通过A/D采样模块变成数字信号传输到图像信息处理单元上，在该单元的FPGA图像信息处理模块上完成图像信息的处理、分析，通过测量值与标准样品相比较，判断每支香烟的质量，如果超出设定质量阈值，则相应的烟支被标记为有缺陷，分析结果通过CAN总线网络传递至上位控制机，上位控制机将数据继续传输至PLC，进行缺陷烟支的统计、跟踪，并通过上位控制器发指令给PLC控制相应剔除机构，将有缺陷的烟支剔除。在图3中，FPGA图像信息采集处理模块依次包括图像预处理模块、图像配准模块、套准检测与处理模块、检测结果处理模块和传输网络处理模块。
权利要求
1.一种基于机器视觉的烟支质量在线检测装置，包括光路检测单元、图像信息处理单元、控制单元和执行机构四部分，其特征在于，烟支高速通过防护玻璃管，光路检测单元使用完全相同的两套装置，对称安装在防护玻璃管的两侧，主要包括白色LED光源、光学组件、反射镜、柱面镜、透镜和高速CCD线阵相机；图像信息处理单元主要包括A/D采样模块和FPGA图像信息采集处理模块；控制单元包括上位控制机和PLC ;执行机构主要包括驱动部件和机械剔除装置；高速CXD线阵相机采样信息通过A/D采样模块与FPGA图像信息处理器模块连接，FPGA图像信息处理器模块通过CAN总线与上位控制机、PLC、驱动部件连接，驱动部件与驱动剔除装置电连接，完成烟支生产过程中的质量在线检测与剔除。
2.一种基于机器视觉的烟支质量在线检测方法，其特征在于，白色LED光源通过光学组件将照明光束发射穿过防护玻璃管照射到高速前进的烟支上，烟支上产生的反射光通过反射镜反射到透镜上，通过透镜聚焦到高速CCD线阵相机靶面上，另一侧也通过透镜聚焦到高速CCD线阵相机靶面上，高速CCD线阵相机采样的模拟信号图像信息通过A/D采样模块变成数字信号传输到图像信息处理单元上，在该单元的FPGA图像信息处理模块上完成图像信息的处理、分析，通过测量值与标准样品相比较，判断每支香烟的质量，如果超出设定质量阈值，则相应的烟支被标记为有缺陷，分析结果通过CAN总线网络传递至上位控制机，上位控制机将数据继续传输至PLC，进行缺陷烟支的统计、跟踪，并通过上位控制器发指令给PLC控制相应剔除机构，将有缺陷的烟支剔除。
3.根据权利要求I所述的一种基于机器视觉的烟支质量在线检测装置，其特征在于，FPGA图像信息采集处理模块依次包括图像预处理模块、图像配准模块、套准检测与处理模块、检测结果处理模块和传输网络处理模块，它们相互间电连接。
全文摘要
一种基于机器视觉的烟支质量在线检测装置及检测方法，检测装置包括光路检测单元、图像信息处理单元、控制单元和执行机构四部分，检测方法如下白色LED光源通过光学组件将照明光束发射穿过防护玻璃管照射到高速前进的烟支上，烟支上产生的反射光通过反射镜、透镜聚焦到高速CCD线阵相机靶面上，图像信息通过A/D采样模块变成数字信号传输到图像信息处理单元上，判断每支香烟的质量，分析结果通过CAN总线网络传递至上位控制机和PLC，进行缺陷烟支的统计、跟踪，将有缺陷的烟支剔除。本发明能准确的在线剔除不合格品，将合格的产品输送给下游设备，大大提高了整条生产线的成品合格率和生产效率。
文档编号A24C5/345GK102697176SQ20121020757
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月23日 优先权日2012年6月23日
发明者李英华, 王建庄, 谢经明, 陈幼平 申请人:常德烟草机械有限责任公司