一种烟花产品的视觉检测系统及检测方法与流程

本发明涉及一种烟花产品的视觉检测系统及检测方法，属于烟花生产技术领域。

背景技术：

目前，在烟花生产过程中，生产工艺主要是在外筒内放置封底纸片及发射火药，再放置内筒。外筒比较高，内孔为深筒，因此要对每一个外筒的深筒进行成像，而传统的工业像机取像困难，所以使用传统的工业像机进行符合检测要求的取像成本很高。检测工艺重点包括三处，即。而目前对各工序质量对把控绝大部分采用最原始的人工检测方式，辅助使用手电筒，通过肉眼观察产品缺陷；也有使用视频监测技术，在大屏幕上人工观察的方式，其原则上都不能摆脱需要人工肉眼细致观察，生产安全质量与检验员的个人状态相关，容易漏检，容易出错，容易疲劳，而且检验员属于高危行业，高危岗位使用人员检测存在着很大的风险。因烟花生产属于高危类生产，有无人员伤亡也是重大安全事故的主要指标。随着国家对烟花生产的管控越来越严，安全生产、烟花质量也提升到严控的高度。为了促进烟花行业制造水平的整体提质，本申请人针对现有技术的缺失与不足等技术难点，设计一种烟花产品视觉检测装置及检测方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于，针对烟花产业的特殊性，提出一种烟花产品的视觉检测系统及检测方法，从而以机器视觉技术替代人工进行检测的方案。

本发明的技术方案在于，主要由计算机和成像单元组成，负责对烟花筒的检查部位取像，再通过以太网接口传输到计算机；计算机对所采集图像进行视觉识别的分析处理，并输出处理结果。

所述的计算机与220v交流电连接，成像单元通过电源适配器与220v交流电连接，电源适配器将电压转为24v；还包括与计算机连接的显示屏，计算机与显示屏相互传输信号，计算机给显示屏供电；计算机与成像单元通过以太网接口进行网络通信；成像单元还与传感器、报警器、运动控制器、流水线连接；成像单元接受传感器的信号，并输出信号至报警器、运动控制器、流水线。

运动控制器进行成像单元相对产品的位置控制，或者产品相对成像单元的位置控制。

所述的成像单元主要包括固定在铝基板支架上的矩阵相机和光源。

所述的光源为增设前置透光镜的led灯珠，单个相机的四周均布数量相同的led灯珠。

矩阵相机的布局及光源设置根据花炮筒规格,使用合适角度的前置透光镜给花炮筒进行照明。前置透光镜是一种聚光镜片，将漫反射的光线以合适的角度投射到烟花筒底部，能使得烟花筒内的采光充足。

所述的led灯珠呈蜂窝状环绕在矩阵相机外围，每个矩阵相机外围均布至少两个光源，形成无影灯效果。

成像单元还集成了led控制电路，通过软件调节led控制电路中led灯珠的拍照取样亮度，确保采光充足。

本发明包括视觉检测系统的封底纸片检测方法：

步骤1、检测筒底面积，采用一块与花炮筒径同尺寸的单色纸片放至筒底，通过矩阵相机进行拍照取样，所得像素点总数做为100%的筒底面积s；

步骤2、检测封底纸片面积，通过灰度值对图片进行区域分割，灰度值用于从灰度图像中分割出待检测的物体，在灰度区间内的像素值转换成白色，否则转换成黑色。这样经过分割后，灰度图像转换成了黑白图像，白色部分为需要检测的物体。调节到合适的灰度区间，使被检测物体被分割出来后，轮廓尽可能完整。分割后的图形像素点数作为缺陷像素点a；分割方法包括：扫描灰度图像的每个像素，如果该像素的灰度值在设定的分割区间内，则把该像素值转换成白色，否则转换成黑色。扫描完毕后，图像变成了黑白图像，白色部分为分割出的物体，黑色部分为背景。

步骤3、合格品测量值p=a/s*100%。p即一个实际缺陷所占百分比，将其与设定值x进行比较，如果p大于等于设定值x则不合格，p小于设定值x则合格。

本发明还包括视觉检测系统的火药检测方法：

步骤1、检测筒底面积，采用一块与花炮筒径同尺寸的单色纸片放至筒底，通过矩阵相机进行拍照取样，所得像素点总数做为100%的筒底面积s；

步骤2、检测火药面积，放置火药工序后,选取合适的灰度值对图片进行区域分割，灰度值用于从灰度图像中分割出待检测的物体，在灰度区间内的像素值转换成白色，否则转换成黑色。这样经过分割后，灰度图像转换成了黑白图像，白色部分为需要检测的物体。调节到合适的灰度区间，使被检测物体被分割出来后，轮廓尽可能完整。分割后的图形像素点作为缺陷像素点b；分割方法包括：扫描灰度图像的每个像素，如果该像素的灰度值在设定的分割区间内，则把该像素值转换成白色，否则转换成黑色。扫描完毕后，图像变成了黑白图像，白色部分为分割出的物体，黑色部分为背景。

步骤3、合格品测量值q=b/s*100%，q即一个实际火药所占的百分比。将其与设定值y进行比较，如果q大于等于y则合格，q小于y则不合格。

本发明的有益效果在于，1、可远程观察检测识别情况，第一现场不需要人在场。2、可无人观察识别情况检测，提供不良产品检测自动声光报警，3、自主设计光源及矩阵相机取像，以较低成本实现高效清晰地深筒取像，解决了行业内的深筒检测技术难点。4、相机光源一体设计，安装简单方便。5、实时显示不良品及其位置，便于补救与剔除。6、每3秒即可完成一个烟花的工艺节拍检测。7、能24小时不间断作业。8、提高安全生产效率，提高产品合格率，节能及降低人力及时间等生产成本。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为实施例一示意图。

图3为成像单元结构示意图。

图4为成像单元结构示意图之二。

图5为本发明结构示意图之二。

图6为实施例二示意图。

图7为烟花筒内部示意图。

具体实施方式

下面结合附图1至7对本发明的优选实施例作进一步说明，本发明主要由计算机1和成像单元2组成，负责对烟花筒100的检查部位——封底纸片200与火药300进行取像，再通过以太网接口传输到计算机1；计算机1对所采集图像进行视觉识别的分析处理，并输出处理结果。

所述的计算机1与220v交流电连接，成像单元2通过电源适配器3与220v交流电连接，电源适配器3将电压转为24v；还包括与计算机1连接的显示屏4，计算机1与显示屏4相互传输信号，计算机1给显示屏4供电；计算机1与成像单元2通过以太网接口进行网络通信；成像单元2还与传感器5、报警器6、运动控制器7、流水线8连接；成像单元2接受传感器5的信号，并输出信号至报警器6、运动控制器7、流水线8。

实施例一，运动控制器7进行成像单元2相对烟花筒100的位置控制，如图1、2所示，运动控制器7控制成像单元2沿流水线8移动，对烟花筒100的封底纸片200与火药300进行进行成像处理。

实施例二，烟花筒100相对成像单元2的位置控制，如图5、6所示，动控制器7控制烟花筒100沿流水线8移动，通过两组成像单元2分别对烟花筒100的封底纸片200与火药300进行成像处理。

所述的成像单元2主要包括固定在铝基板支架21上的矩阵相机22和光源23。

所述的光源23为增设前置透光镜的led灯珠，单个相机的四周均布数量相同的led灯珠。

矩阵相机22的布局及光源23设置根据烟花筒100规格,使用合适角度的前置透光镜给花炮筒进行照明。前置透光镜是一种聚光镜片，将漫反射的光线以合适的角度投射到烟花筒100底部，能使得烟花筒100内的采光充足。

所述的led灯珠呈蜂窝状环绕在矩阵相机22外围，每个矩阵相机22外围均布至少两个光源23，如图3、4所示，形成无影灯效果。

成像单元2还集成了led控制电路，通过软件调节led控制电路中led灯珠的拍照取样亮度，确保采光充足。

本发明包括视觉检测系统的封底纸片检测方法：

步骤1、检测筒底面积，采用一块与烟花筒100筒径同尺寸的单色纸片放至筒底，通过矩阵相机22进行拍照取样，所得像素点总数做为100%的筒底面积s；

步骤2、检测封底纸片200面积，通过灰度值对图片进行区域分割，灰度值用于从灰度图像中分割出待检测的物体，在灰度区间内的像素值转换成白色，否则转换成黑色。这样经过分割后，灰度图像转换成了黑白图像，白色部分为需要检测的物体。调节到合适的灰度区间，使被检测物体被分割出来后，轮廓尽可能完整。分割后的图形像素点数作为缺陷像素点a；分割方法包括：扫描灰度图像的每个像素，如果该像素的灰度值在设定的分割区间内，则把该像素值转换成白色，否则转换成黑色。扫描完毕后，图像变成了黑白图像，白色部分为分割出的物体，黑色部分为背景。

步骤3、合格品测量值p=a/s*100%。p即一个实际缺陷所占百分比，将其与设定值x进行比较，如果p大于等于设定值x则不合格，p小于设定值x则合格

本发明还包括视觉检测系统的火药检测方法：

步骤1、检测筒底面积，采用一块与烟花筒100筒径同尺寸的单色纸片放至筒底，通过矩阵相机22进行拍照取样，所得像素点总数做为100%的筒底面积s；

步骤2、检测火药面积，放置火药工序后,选取合适的灰度值对图片进行区域分割，灰度值用于从灰度图像中分割出待检测的物体，在灰度区间内的像素值转换成白色，否则转换成黑色。这样经过分割后，灰度图像转换成了黑白图像，白色部分为需要检测的物体。调节到合适的灰度区间，使被检测物体被分割出来后，轮廓尽可能完整。分割后的图形像素点作为缺陷像素点b；分割方法包括：扫描灰度图像的每个像素，如果该像素的灰度值在设定的分割区间内，则把该像素值转换成白色，否则转换成黑色。扫描完毕后，图像变成了黑白图像，白色部分为分割出的物体，黑色部分为背景。

步骤3、合格品测量值q=b/s*100%，q即一个实际火药所占的百分比。将其与设定值y进行比较，如果q大于等于y则合格，q小于y则不合格。