雪茄烟质量检测系统及检测方法与流程

本发明涉及烟草生产领域，特别是涉及一种雪茄烟质量检测系统及检测方法。

背景技术：

随着卷烟科技的进步以及市场竞争的加剧，卷烟企业对香烟质量要求越来越高。实际生产过程中，小盒烟包的缺支、反支、残支、偏移以及铝箔纸的偏移、褶皱、破损等缺陷不可避免，严重影响产品质量。一旦缺陷烟包流入市场，既损害消费者利益，又给卷烟企业形象造成不利影响。

目前，国内主要利用光电技术来实现雪茄烟缺支的检测，但对于反支、残支、偏移却不能够很好的检测。同时光电检测装置的检测位置距离雪茄烟送入烟盒有相当长一段距离，在此过程中极有可能再次产生残支、偏移等缺陷，不能完全保证雪茄烟烟支质量。而且针对雪茄烟铝箔纸偏移、褶皱以及破损等缺陷还没有有效的检测设备。

因此，如何全面检测雪茄烟烟支及铝箔纸的缺陷、提高检测可靠性，已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种雪茄烟质量检测系统及检测方法，用于解决现有技术中雪茄烟检测不全面，检测可靠性低等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种雪茄烟质量检测系统，所述雪茄烟质量检测系统包括：

图像采集模块，分别设置于雪茄烟烟支进入烟盒后和铝箔纸包装成型后的检测位置上，以获取进入烟盒后的烟支及包装成型的铝箔纸图像；

控制装置，连接所述图像采集模块，对所述图像采集模块采集到的图像进行处理，通过图像识别得到相应的烟包剔除信号；

plc控制柜，连接所述控制装置，向所述控制装置发送采集图像的控制指令，并基于所述控制装置发送的烟包剔除信号去除有缺陷的烟包。

可选地，所述图像采集模块包括工业相机，所述工业相机设置于待测烟包的正上方。

更可选地，所述图像采集模块还包括设置所述工业相机的相机支架，所述相机支架包括上下调节部及左右调节部。

更可选地，所述图像采集模块还包括光源，所述光源设置于待测烟包的上方。

更可选地，所述光源采用led灯。

可选地，所所述控制装置包括输入输出电路及工业控制计算机；所述输入输出电路连接所述plc控制柜、所述图像采集模块及所述工业控制计算机，进行信号传输；所述工业控制计算机连接所述图像采集模块，获取采集到的图像并进行处理。

更可选地，所述控制装置还包括连接所述工业控制计算机的人机交互单元，所述人机交互单元对所述工业控制计算机进行参数设置及图像显示。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种雪茄烟质量检测方法，所述雪茄烟质量检测方法包括：

11)雪茄烟烟支进入烟盒后对待测烟包进行图像采集，获取所述待测烟包中烟支的上表面图像，对所述烟支的上表面图像进行灰度化处理得到灰度图像，并计算所述灰度图像的垂直投影曲线；

12)基于所述灰度图像中背景与烟支的灰度差异，从背景向烟支方向扫描所述垂直投影曲线以确定烟支端面位置，并基于模板图像计算烟支偏移量；

13)若所述烟支偏移量超出预设范围，则剔除所述待测烟包，结束检测流程；若所述烟支偏移量在预设范围内，则执行下一步；

14)基于烟支颜色特性对所述灰度图像进行灰度阈值分割，得到卷烟纸对应的目标灰度区域，计算所述目标灰度区域内像素的个数进而确定目标灰度区域面积，将目标灰度区域面积与标准面积进行比较以判断是否存在烟支缺陷；

15)若不存在缺陷，则所述待测烟包进入下一包装流程，结束检测流程；若存在缺陷，则剔除所述待测烟包，结束检测流程。

可选地，得到所述垂直投影曲线的方法包括计算所述灰度图像每一列像素的平均灰度，以此作为所述垂直投影曲线。

可选地，步骤13)中，若所述烟支偏移量在预设范围内，则对烟支偏移量进行补偿；步骤14)中对补偿后的灰度图像进行灰度阈值分割。

可选地，所述烟支缺陷包括缺支、反支、残支中的至少一种。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种雪茄烟质量检测方法，所述雪茄烟质量检测方法包括：

21)铝箔纸包装成型后对待测烟包进行图像采集，获取所述待测烟包中铝箔纸的上表面图像，对所述铝箔纸的上表面图像进行灰度化处理得到灰度图像，并计算所述灰度图像的垂直投影曲线及水平投影曲线；

22)基于所述灰度图像中背景与铝箔纸的灰度差异，从背景向铝箔纸方向扫描所述垂直投影曲线及水平投影曲线，并基于模板图像计算铝箔纸偏移量；

23)若所述铝箔纸偏移量超出预设范围，则剔除所述待测烟包，结束检测流程；若所述铝箔纸偏移量在预设范围内，则执行下一步；

24)计算所述灰度图像中的铝箔纸多级灰度，并与所述模板图像进行比较以判断是否存在铝箔纸缺陷；

25)若不存在缺陷，则所述待测烟包进入下一包装流程，结束检测流程；若存在缺陷，则剔除所述待测烟包，结束检测流程。

可选地，得到所述垂直投影曲线的方法包括计算所述灰度图像每一列像素的平均灰度，以此作为所述垂直投影曲线；得到所述水平投影曲线的方法包括计算所述灰度图像每一行像素的平均灰度，以此作为所述水平投影曲线。

可选地，步骤33)中，若所述铝箔纸偏移量在预设范围内，则对铝箔纸偏移量进行补偿；步骤24)中对补偿后的灰度图像进行铝箔纸多级灰度的计算。

可选地，所述铝箔纸缺陷包括褶皱、破损中的至少一种。

如上所述，本发明的雪茄烟质量检测系统及检测方法，具有以下有益效果：

本发明的雪茄烟质量检测系统及检测方法采用机器视觉技术，检测方式直观、准确，还可以留存记录缺陷图像，方便用户分析机器运行状态。

本发明的雪茄烟质量检测系统及检测方法通过图像处理算法实现图像处理，操作简便，处理速度快。

本发明的雪茄烟质量检测系统及检测方法可全面检测雪茄烟包装过程中缺支、反支、残支、偏移以及铝箔纸偏移、褶皱、破损等缺陷，适用于目前市场上使用的雪茄烟包装机，可以有效避免缺陷香烟流入市场，具有广泛的应用空间。

附图说明

图1显示为本发明的雪茄烟质量检测系统的结构示意图。

图2显示为本发明的图像采集模块的剖视图。

图3显示为本发明的控制装置的剖视图。

图4显示为本发明的雪茄烟质量检测方法对烟支进行检测的流程示意图。

图5显示为本发明的雪茄烟质量检测方法对铝箔纸进行检测的流程示意图。

元件标号说明

1雪茄烟质量检测系统

11第一图像采集模块

111工业相机

112相机支架

112a上下调节部

112b左右调节部

113光源

114壳体

115六角螺母

116插座接口

117内六角螺钉

118光源支架

119玻璃窗

12第二图像采集模块

13控制装置

131输入输出电路

132工业控制计算机

133人机交互单元

133a彩色液晶显示屏

133b控制盒面板

134机箱壳体

135电缆插座接口

136安装支架

137散热片

14plc控制柜

2烟支

3铝箔纸

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1～图5。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

实施例一

如图1所示，本实施例提供一种雪茄烟质量检测系统1，所述雪茄烟质量检测系统1包括：

第一图像采集模块11、第二图像采集模块12、控制装置13及plc控制柜14。

如图1所示，所述第一图像采集模块11设置于雪茄烟烟支进入烟盒后的检测位置上，用于对烟支2进行检测。

具体地，在本实施例中，所述第一图像采集模块11设置于雪茄烟烟支进入烟盒与下一包装步骤之间，用于检测进入烟盒的烟支2是否存在反支、缺支、残支或偏移。在实际应用中，所述第一图像采集模块11可设置于任意能获取雪茄烟烟支进入烟盒后的图像的检测位置，不限于本实施例。

具体地，所述第一图像采集模块11包括工业相机111，所述工业相机111设置于待测烟包的正上方，用于对烟支2进行图像采集。作为本发明的一种实现方式，所述第一图像采集模块11还包括设置所述工业相机111的相机支架112，所述相机支架112包括上下调节部112a及左右调节部112b，用于对所述工业相机111的位置进行调节。

作为本发明的一种实现方式，所述第一图像采集模块11还包括光源113，所述光源113设置于待测烟包的上方，以确保采集图像时的光线充足；在检测位置本身光线充足的情况下，所述光源113可省去。在本实施例中，所述光源113采用led灯。

如图2所示，作为本发明的一种实现方式，所述第一图像采集模块11通过对各装置的组合形成一个整体，包括：壳体114；所述壳体114上通过六角螺母115嵌设插座接口116，所述插座接口116用于实现供电及信号的传输；相机支架112固定于所述壳体114的内壁，其中，所述上下调节部112a设置于所述左右调节部112b的上方，两者通过内六角螺钉117连接(在实际使用中可根据需要设置两者的位置)，所述工业相机111设置于所述左右调节部112b的下方，镜头向下设置；光源支架118固定于所述壳体114的内壁，所述光源113设置于所述光源支架118下方，光线向下照射；所述壳体114的下表面设置玻璃窗119，以便于光线投射并获取图像。所述第一图像采集模块11的结构可根据实际需要做进一步的改进，不以本实施例为限。

如图1所示，所述第二图像采集模块12设置于铝箔纸3包装成型后的检测位置上，用于对铝箔纸3进行检测。

具体地，在本实施例中，所述第二图像采集模块12设置于铝箔纸包装成型与下一包装步骤之间，用于检测铝箔纸3包装成型后是否存在偏移、褶皱或破损。在实际应用中，所述第二图像采集模块12可设置于任意能获取包装成型后的铝箔纸图像的检测位置，不限于本实施例。所述第二图像采集模块12的结构与所述第一图像采集模块12的结构相同，在此不一一赘述。

如图1所示，所述控制装置13连接所述第一图像采集模块11、所述第二图像采集模块12及所述plc控制柜14，对采集到的图像进行处理，通过图像识别得到相应的烟包剔除信号发送给所述plc控制柜14。

具体地，所述控制装置13包括输入输出电路131及工业控制计算机132。所述输入输出电路131连接所述plc控制柜14、所述第一图像采集模块11、所述第二图像采集模块12及所述工业控制计算机132，进行信号传输。更具体地，所述输入输出电路131从所述plc控制柜14获取采集图像的控制指令，并传输给所述第一图像采集模块11及所述第二图像采集模块12，控制所述光源113点亮、所述工业相机11进行拍照；所述输入输出电路131从所述工业控制计算机132中获取烟包剔除信号并发送给所述plc控制柜14。所述工业控制计算机132连接所述第一图像采集模块11及所述第二图像采集模块12，获取采集到的图像并进行图像处理。

作为本发明的一种实现方式，所述控制装置13还包括人机交互单元133，所述人机交互单元133连接所述工业控制计算机132，用于进行人机交互。在本实施例中，所述人机交互单元133与所述工业控制计算机132通过内部虚拟以太网通信，把实时图像及处理效果发送给到所述人机交互单元133，提供用户查看系统运行相关信息，用户通过带触摸的人机交互界面进行检测参数设置。

如图3所示，作为本发明的一种实现方式，所述控制装置13通过对各装置的组合形成一个整体，包括：机箱壳体134；所述机箱壳体134上嵌设电缆插座接口135，所述电缆插座接口135用于实现供电及信号的传输；所述机箱壳体134一侧的表面嵌设所述人机交互单元133，所述人机交互单元133包括带触摸屏的彩色液晶显示屏133a及控制盒面板133b，所述带触摸屏的彩色液晶显示屏133a通过安装支架136设置于所述控制盒面板133b上，并固定于所述机箱壳体134的侧壁，用于显示及交互；所述工业控制计算机132固定于所述机箱壳体134的内侧壁，且所述工业控制计算机132的背面贴有散热片137，且所述散热片137对应的机箱壳体134上设置有散热通道。其中，所述输入输出电路131设置于所述电缆插座接口135与所述工业控制计算机132之间，与所述散热片137固定在一起，图中未显示。所述控制装置13的结构可根据实际需要做进一步的改进，不以本实施例为限。

如图1所示，所述plc控制柜14连接所述控制装置13，向所述控制装13发送采集图像的控制指令，并基于所述控制装置13发送的烟包剔除信号去除有缺陷的烟包。

具体地，在本实施例中，所述plc控制柜14应用于雪茄烟的包装产线上，控制该产线安全有序工作，当所述plc控制柜14接收到烟包剔除信号后，控制产线将相应的烟包剔除，以确保雪茄烟质量。

实施例二

如图4所示，本实施例提供一种雪茄烟质量检测方法，在本实施例中，所述雪茄烟质量检测方法基于实施例一的系统实现，在实际应用中，任意可实现本方法的装置均适用，不限于本实施例。所述雪茄烟质量检测方法包括：

11)雪茄烟烟支进入烟盒后对待测烟包进行图像采集，获取所述待测烟包中烟支的上表面图像，对所述烟支的上表面图像进行灰度化处理得到灰度图像，并计算所述灰度图像的垂直投影曲线。

具体地，首先，所述plc控制柜14向所述控制装置13发送采集图像的控制指令，并传输到所述第一图像采集模块11以进行图像的采集，采集到的图像为烟支进入烟盒后的上表面彩图，采集到的图像中多根烟支在横向上依次排列，各烟支纵向设置，烟支的左右两侧通过模盒压紧。然后对采集的彩色图片进行灰度化处理得到灰度图像，对所述灰度图像进行计算，得到垂直投影曲线。

更具体地，在本实施例中，计算垂直投影曲线的方法包括分别计算所述灰度图像中每一列像素的平均灰度，进而得到所述垂直投影曲线。在实际使用中，还可以分别计算每一列中所有像素的灰度总和，以此作为垂直投影曲线；由于计算总和得到的数值较大，不便于显示，因此本实施例中，计算平均灰度，将灰度值进行归一化。当然，在具体应用中，可根据需要对每一列的像素灰度进行相同的折算(包括但不限于一定比例的增大、缩小)，以此作为垂直投影曲线，不以本实施例为限。

具体地，作为本发明的一种实现方式，获取所述垂直投影曲线后还包括对其进行滤波的过程，以消除细小的干扰，提高识别度。

需要说明的是，在本实施例中，采集图像的步骤设置于雪茄烟烟支进入烟盒与下一包装流程之间，在实际应用中，可设置于任意能获取雪茄烟烟支进入烟盒后的图像的检测位置，不限于本实施例。

2)基于所述灰度图像中背景与烟支的灰度差异，从背景向烟支方向扫描所述垂直投影曲线以确定烟支端面位置，并基于模板图像计算烟支偏移量。

具体地，由于烟支端面与背景对比明显，所以二者交界的地方会形成阶跃，通过从背景向烟支方向扫描所述垂直投影曲线可以确定烟支端面的位置，再将检测到的烟支端面与模板图像的端面进行比较从而计算出各烟支偏移量。

13)若所述烟支偏移量超出预设范围，则剔除所述待测烟包，结束检测流程；若所述烟支偏移量在预设范围内，则执行下一步。

具体地，将计算得到的烟支偏移量与预设值进行比较，若超出预设范围(在本实施例中，预设范围设定为预设值的正负10％，在实际使用中可根据需要进行设定)，则判定烟支偏移，需要剔除所述待测烟包。若未超出预设范围，则表示烟支偏移量在可接受范围内，不影响整体质量，进行下一步操作。

作为本发明的一种实现方式，若所述烟支偏移量在预设范围内，则对烟支偏移量进行补偿。将所述灰度图像中烟支相对于模板图像的偏移像素量(可能是正数，可能是负数，以实际偏差为准)叠加到所述灰度图像中，避免烟支缺陷检测工具发生偏移而引起误检。

14)基于烟支颜色特性对步骤13)得到的灰度图像进行灰度阈值分割，得到卷烟纸对应的目标灰度区域；计算所述目标灰度区域内像素的个数进而确定目标灰度区域面积，将目标灰度区域面积与标准面积进行比较以判断是否存在烟支缺陷。

具体地，雪茄烟包括烟支及滤嘴，其中，烟支包括内部的烟丝及外层的卷烟纸；滤嘴的外围包覆金属环，本发明以卷烟纸对应的灰度作为目标灰度来设置灰度阈值，对所述灰度图像进行灰度阈值分割，得到目标灰度区域。

具体地，基于确定的目标灰度区域计算其中像素的个数，进而确定目标灰度区域的面积。若目标灰度区域的面积与标准面积的差值在设定范围内，则表示不存在缺陷。若目标灰度区域的面积与标准面积的差值超出设定范围，则表示存在缺陷。

更具体地，如果发生缺支，烟支图像灰度与背景图像灰度差异非常大，背景不会计入目标灰度区域，因此，目标灰度区域的面积会明显小于标准面积。如果发生反支，滤嘴进入灰度图像中，由于滤嘴外层的金属环图像灰度与烟支图像灰度差异很大，也不会计入目标灰度区域，目标灰度区域的面积也会小于标准面积。同理，如果发生残支，烟丝会裸露出来，影响(减小)目标灰度区域的面积。由此可判断烟支是否存在缺支、反支或残支的缺陷。

15)若不存在缺陷，则所述待测烟包进入下一包装流程，结束检测流程；若存在缺陷，则剔除所述待测烟包，结束检测流程。

具体地，若不存在缺陷则结束检测流程，所述待测烟包进入下一包装流程。若存在缺陷，所述控制装置13发出烟包剔除信号，所述plc控制柜14基于所述烟包剔除信号将对应的烟包去除，避免进入下一包装流程。

最终，实现雪茄烟烟支缺支、反支、残支以及偏移缺陷的检测。

实施例三

如图5所示，本实施例提供一种雪茄烟质量检测方法，在本实施例中，所述雪茄烟质量检测方法基于实施例一的系统实现，在实际应用中，任意可实现本方法的装置均适用，不限于本实施例。所述雪茄烟质量检测方法包括：

21)铝箔纸包装成型后对待测烟包进行图像采集，获取所述待测烟包中铝箔纸的上表面图像，对所述铝箔纸的上表面图像进行灰度化处理得到灰度图像，并计算所述灰度图像的垂直投影曲线及水平投影曲线。

具体地，获得图像的方法与实施例二相同，在此不一一赘述。在本实施例中，计算垂直投影曲线的方法包括分别计算所述灰度图像中每一列像素的平均灰度，进而得到所述垂直投影曲线。计算水平投影曲线的方法包括分别计算所述灰度图像中每一行像素的平均灰度，进而得到所述水平投影曲线。在实际使用中，可根据需要对每一列的像素灰度进行相同的折算，以此作为垂直投影曲线，不以本实施例为限。

具体地，作为本发明的一种实现方式，获取所述垂直投影曲线及水平投影曲线后还包括对其进行滤波的过程，以消除细小的干扰，提高识别度。

需要说明的是，在本实施例中，采集图像的步骤设置于铝箔纸包装成型与下一包装流程之间，在实际应用中，可设置于任意能获取铝箔纸包装成型后的图像的检测位置，不限于本实施例。

22)基于所述灰度图像中背景与铝箔纸的灰度差异，从背景向铝箔纸方向扫描所述垂直投影曲线及水平投影曲线，确定所述铝箔纸水平和垂直方向的位置，并基于模板图像计算铝箔纸偏移量。

具体地，计算所述铝箔纸偏移量的方法与实施例二中计算烟支偏移量的方法类似，在此不一一赘述。

23)若所述铝箔纸偏移量超出预设范围，则剔除所述待测烟包，结束检测流程；若所述铝箔纸偏移量在预设范围内，则执行下一步。

作为本发明的一种实现方式，若所述铝箔纸偏移量在预设范围内，则对铝箔纸偏移量进行补偿，与实施例二类似，在此不一一赘述。

24)计算步骤23)得到的灰度图像中铝箔纸多级灰度，并与模板图像进行比较以判断是否存在铝箔纸缺陷，包括但不限于褶皱、破损。

具体地，计算得到铝箔纸的多级灰度；如果铝箔纸破损，则会露出烟支，该区域的灰度与模板图像不一致，因此，判定存在缺陷；如果铝箔纸褶皱，该区域灰度与平整的铝箔纸灰度也不一致，也就和模板图像的灰度不一致，因此，判定存在缺陷。

25)若不存在缺陷，则所述待测烟包进入下一包装流程，结束检测流程；若存在缺陷，则剔除所述待测烟包，结束检测流程。

具体地，若不存在缺陷则结束检测流程，所述待测烟包进入下一包装流程。若存在缺陷，所述控制装置13发出烟包剔除信号，所述plc控制柜14基于所述烟包剔除信号将对应的烟包去除，避免进入下一包装流程。

最终，实现雪茄烟铝箔纸偏移、褶皱及破损缺陷的检测。

本发明提供一种雪茄烟质量检测系统及检测方法，用于检测雪茄烟包装过程中可能出现的缺支、反支、残支、偏移，以及铝箔纸偏移、褶皱、破损等问题。在雪茄烟烟支进入烟盒以及铝箔纸包装成型的位置处各安装了一个图像采集模块，分别对烟盒内烟支与铝箔纸上表面进行拍照，并综合了三种检测方法，实现了雪茄烟质量的检测。在检测到缺陷时，向plc控制柜发送剔除信号，由plc控制柜在相应位置将缺陷烟包剔除。通过对图像进行灰度化、阈值分割，查找目标像素，实现缺支、反支以及残支的检测。通过对图像进行灰度化、计算多级灰度，与标准模板进行比对，实现铝箔纸破损、褶皱的检测。通过对图像进行灰度化、水平或垂直投影、查找烟支端面以及铝箔纸边缘来实现对烟支偏移和铝箔纸偏移的检测。

综上所述，本发明提供一种雪茄烟质量检测系统及检测方法，基于机器视觉技术实现雪茄烟质量检测，可检测雪茄烟包装过程中可能出现的缺支、反支、残支、偏移以及铝箔纸偏移、褶皱、破损等问题；在检测到存在上述缺陷时向plc控制柜发送剔除信号，由plc控制柜在相应位置将缺陷小包剔除。本发明的雪茄烟质量检测系统及检测方法采用机器视觉技术，检测方式直观、准确，还可以留存记录缺陷图像，方便用户分析机器运行状态；通过图像处理算法实现图像处理，操作简便，处理速度快；可全面检测雪茄烟包装过程中缺支、反支、残支、偏移以及铝箔纸偏移、褶皱、破损等缺陷，适用于目前市场上使用的雪茄烟包装机，可以有效避免缺陷香烟流入市场，具有广泛的应用空间。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。