专利名称：基于机器视觉技术的滤纸缺陷检测系统及其检测方法
技术领域：
本发明涉及一种基于机器视觉技术的滤纸缺陷检测系统及其检测方法，用于对滤纸缺陷的在线检测处理。
背景技术：
棉质纤维的滤纸常作为滤芯的主要材料，是过滤器的关键部件。这种滤纸的表面有无数小孔可供液态粒子或气态粒子通过，而体积相对较大的固态粒子则不能通过。滤纸的这种性质应用于混合在一起的液态、固态物质分离及混合在一起的气态、固态物质分离， 所以滤纸质量好坏直接影响过滤器的质量。针对滤纸材料的缺陷，如通孔、薄区(非透通，但是属于非正常厚度)、烂边、污点、破裂、色差、缺失、拉丝、斜纹、破洞等，基本都采用人眼判断法，或无法判断，不使用检验手段或免检等。显然，人眼判断存在精度、效率低、漏检率高等缺点。现有技术中大多数缺陷检测系统采用硅光电池检测光信号，其缺点是分辨率低， 对于较小孔径的缺陷识别能力差。同时，它的光学系统成像质量差，光路不能调整，成像一致性较差。另外，采用硅光电池检测光信号，需要增加信号检测、转换、放大和处理系统，电路的元器件数据庞大，电路板数量多，降低了系统的可靠性，设备稳定性较差。机器视觉技术目前多运用于半导体和集成电路行业生产和检测，国内方面刚刚起步，基本都在视觉图像处理、色差检测方面。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于机器视觉技术的滤纸缺陷检测系统，其能够实时在线稳定准确高效识别滤纸缺陷，自动定位坐标进行缺陷标志打印，自动进行报警，自动统计分析滤纸质量，实时显示检测结果。本发明为实现其目的所采取的技术方案是基于机器视觉技术的滤纸缺陷检测系统，包括机架、机器视觉装置、工控机和缺陷标志打印机；所述机器视觉装置包括光源和若干台高速相机；所述工控机包括内置嵌入式图像处理软件的中央微处理器和显示器；所述缺陷标志打印机包括编码器和若干个缺陷标志打印机；所述高速相机、编码器、显示器和缺陷标志打印机均与工控机的中央微处理器相连接。所述光源采用LED或其他线性光源，设置在所述机架的面板下方；所述高速相机采用线阵或面阵CCD相机，固定在所述机架的上横杆上，并通过相机上设置的接口与所述工控机通讯；所述工控机设置于机架的底板上；所述缺陷标志打印机包括印章和气缸，印章固定在气缸活塞杆端头，气缸固定在所述机架的下横梁上；所述编码器设线速度检测滚轮，设置在所要检测的滤纸上侧。本发明的另一目的是提供一种滤纸缺陷检测系统的检测方法，包括下述步骤
1)、通过编码器测量滤纸的行进距离，并将滤纸的行进距离发送给工控机；
2)、工控机获得滤纸的行进距离后，由工控机的中央微处理器控制高速相机进行拍眧.
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3)、中央微处理器从高速相机读取拍下的照片，拼接成图片并与其设定的阈值比对，判断是否有缺陷；
4)、如果有缺陷，由中央微处理器控制缺陷标志打印机，在滤纸相应存在缺陷位置的区域上打下标记；
5)、中央微处理器实时记录缺陷数据，自动进行报警，自动统计分析纸张质量，实时显示检测结果。本发明工作流程
该系统上电，启动工控机，中央微处理器运行，打开光源，滤纸介质开始走动，编码器随着滤纸的走动传送行进距离给工控机，由中央微处理器控制高速相机进行拍照，实时读取高速相机内图像数据，拼接成图片并与其设定的阈值比对，判断是否有缺陷，如滤纸出现通孔、薄区、烂边、污点、破裂、色差、缺失、拉丝、斜纹、破洞等缺陷，由中央微处理器控制缺陷标志打印机打印缺陷标志对该区域滤纸进行缺陷标识。
本发明的有益效果利用机器视觉技术快速采集滤纸的图像信息，实时在线稳定准确高效进行滤纸的缺陷识别，自动定位坐标由缺陷标志打印机打印缺陷标志，该系统还设自动报警，自动统计分析滤纸质量，实时显示检测结果，实现滤纸缺陷识别处理的自动化。
以下结合附图和具作实施方式对本发明作进一步说明。
图1为本发明主视结构布置示意图； 图2为本发明立体结构布置示意图3为本发明在线检测示意图； 图4为本发明连接结构框图； 图5为本发明工作流程框图。图中1-高速相机，2-机架，3-气缸，4-编码器，5-线速度检测滚轮，6-稳压电源， 7-显示器，8-报警器，9-印章，10-光源，11-工控机，12-滤纸。
具体实施例方式
如图1-4所示，本发明包括机架2、机器视觉装置、工控机11和缺陷标志打印机； 机器视觉装置包括光源10和若干台高速相机1 ；工控机11包括内置嵌入式图像处理软件的中央微处理器、显示器7 ；缺陷标志打印机包括编码器4和若干个缺陷标志打印机。高速相机1、编码器4、显示器7和缺陷标志打印机均与工控机11的中央微处理器相连接。光源采用LED或其他线性光源，设置在机架2的面板下方。高速相机1采用线阵或面阵CCD相机，固定在机架2的上横杆上，并通过高速相机上设置的接口与工控机通讯；工控机主机设置于机架2的底板上；缺陷标志打印机包括印章9和气缸3，印章9固定在气缸活塞杆端头， 气缸9固定在机架2的下横梁上；编码器4设线速度检测滚轮5，设置在所要检测的滤纸上侧。整个系统通过稳压电源6供电。图像在成像、数字化和传输的过程中难免会有各种干扰，形成噪声。这些噪声使得图像上的像素点灰度值不能正确反映空间物体对应点的光强值，降低了图像的质量。摄像机产生的噪声是成像系统中的主要噪声之一，视频信号数字化过程中产生的像素抖动误差也是一种主要噪声来源。中央微处理器内置的嵌入式图像处理软件采用二维零均值离散高斯函数作平滑滤波去除噪声和基于屋顶状边缘亚像素定位算法，提高被检测物体特征的位置精度，获得较高的检测精度。图像处理软件通过分析图像象素灰度矩阵信息，提取出图像的独立统计特征量， 建立起相应的图像统计特征模型空间，计算出各图像类的相似系数矩阵，运用聚类分析的方法，实现对缺陷的识别，当纸张缺陷大于设定的阈值时，输出处理信号通过工控机控制缺陷标志打印机在滤纸缺陷位置区域打上标志。如图5所示，滤纸缺陷的检测方法包括下述步骤
1)、通过编码器测量滤纸的行进距离，并将滤纸的行进距离发送给工控机；
2)、工控机获得滤纸的行进距离后，由中央微处理器控制高速相机进行拍照；
3)、中央微处理器从高速相机读取拍下的照片，拼接成图片并与其设定的阈值比对，判断是否有缺陷；
4)、如果有缺陷，中央微处理器控制缺陷标志打印机，在滤纸相应存在缺陷位置的区域上打下标记。5)、中央微处理器实时记录缺陷数据，自动进行报警，自动统计分析纸张质量，实时显示检测结果。本发明系统的在线检测，能稳定准确高效检测出滤纸缺陷，包含通孔、薄区(非透通，但是是属于非正常厚度)、烂边、污点、破裂、色差、缺失、拉丝、斜纹、破洞等，自动定位坐标进行缺陷标志打印，自动进行报警，实时显示检测结果，提高产品的品质，替代人工检测的不准确性，实现自动化智能化的现代化生产。本发明依据被检测产品的特性，采用二维零均值离散高斯函数作平滑滤波去除噪声和基于屋顶状边缘亚像素定位算法，对产品进行其图像的缺陷识别。高速相机对被检测物料进行特征拾取，通过中央微处理器软件处理后控制缺陷标志打印机。本发明判断与控制指标
a、超短时间0.35秒内检测出缺陷是否存在；
b、检测精度0.5mm ；
C、曝光量和增益多级可调；
d、具有记录、分类、统计、缺陷的存储、查询功能；
e、具有快速启动、检测、停止、紧急停止等功能；
f、底层驱动精确标记功能；g、精度面积1mm2线宽0. 25mm ；
h、配备无污染高亮高寿命线性光源和人眼防炫界面；
i、配备工业级控制电脑人机友好界面。 本发明可用于滤纸制造、滤纸的应用行业，也可用于同类产品或其他产品行业，如布匹纺织、制罐业、造纸业、皮革、印染、玻璃、无纺布等产品领域。
权利要求
1.基于机器视觉技术的滤纸缺陷检测系统，其特征在于该系统包括机架、机器视觉装置、工控机和缺陷标志打印机；所述机器视觉装置包括光源和若干台高速相机；所述工控机包括内置嵌入式图像处理软件的中央微处理器和显示器；所述缺陷标志打印机包括编码器和若干个缺陷标志打印机；所述高速相机、编码器、显示器和缺陷标志打印机均与工控机的中央微处理器相连接。
2.根据权利要求1所述的基于机器视觉技术的滤纸缺陷检测系统，其特征在于所述光源采用LED线性光源，设置在所述机架的面板下方；所述高速相机采用线阵或面阵CCD相机，固定在所述机架的上横杆上，并通过相机上设置的接口与所述工控机通讯；所述工控机设置于机架的底板上；所述缺陷标志打印机包括印章和气缸，印章固定在气缸活塞杆端头， 气缸固定在所述机架的下横梁上；所述编码器设线速度检测滚轮，设置在所要检测的滤纸上侧。
3.根据权利要求1所述的基于机器视觉技术的滤纸缺陷检测系统的检测方法，其特征在于包括下述步骤1)、通过编码器测量滤纸的行进距离，并将滤纸的行进距离发送给工控机；2)、工控机获得滤纸的行进距离后，由工控机的中央微处理器控制高速相机进行拍照。3)、中央微处理器从高速相机读取拍下的照片，拼接成图片并与其设定的阈值比对，判断是否有缺陷；4)、如果有缺陷，由中央微处理器控制缺陷标志打印机，在滤纸相应存在缺陷位置的区域上打下标记；5)、中央微处理器实时记录缺陷数据，自动进行报警，自动统计分析纸张质量，实时显示检测结果。
全文摘要
本发明涉及基于机器视觉技术的滤纸缺陷检测系统及其检测方法，该系统包括机架、机器视觉装置、工控机和缺陷标志打印机；所述机器视觉装置包括光源和若干台高速相机；所述工控机包括内置嵌入式图像处理软件的中央微处理器和显示器；所述缺陷标志打印机包括编码器和若干个缺陷标志打印机。本发明依据被检测产品的特性，采用二维零均值离散高斯函数作平滑滤波去除噪声和基于屋顶状边缘亚像素定位算法，对产品进行其图像的缺陷识别，高速相机对被检测物料进行特征拾取，通过中央微处理器控制缺陷标志打印机。本发明能实时在线稳定准确高效检测出滤纸缺陷，自动定位坐标进行缺陷标志打印，自动报警，实时显示检测结果。
文档编号G01N21/89GK102323272SQ201110227240
公开日2012年1月18日 申请日期2011年8月10日 优先权日2011年8月10日
发明者闫清泉 申请人:合肥望远电子科技有限公司, 闫清泉