基于机器视觉技术的烟支缺支检测系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于机器视觉技术的烟支缺支检测系统，包括控制器、光电传感器、摄像头、数据缓存器、LED驱动电路、LED光源、通信模块、移动终端和分拣执行装置；光电传感器与控制器连接，用于检测烟支包装盒是否进入检测区域；摄像头通过数据缓存器连接控制器，用于采集进入检测区域的烟支包装图像；LED光源通过LED驱动电路连接控制器，在控制器的控制下进行照明；分拣执行装置与控制器连接，在控制器的控制下剔除缺支的烟支包装盒；通信模块与控制器连接，用于与移动终端进行通信。本实用新型提供的基于机器视觉技术的烟支缺支检测系统，通过图像的实时采集实现了烟支缺支的自动检测，系统简单，可靠性高。
【专利说明】
基于机器视觉技术的烟支缺支检测系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及机器视觉技术领域，具体涉及一种基于机器视觉技术的烟支缺支检测系统。【背景技术】
[0002]最初的新产品上市比较容易引起卷烟企业对其质量的重视，但经过上市后一段时间，产品质量的不稳定状况就容易凸显。这包括产品的外观质量缺陷和产品的内在质量缺陷。产品的外观质量缺陷表现在烟支重量偏差、吸阻超标、烟支端部爆口、掉头等现象，这些外观上的缺陷继而又直接影响了产品的内在质量，这种内在质量表现在:主流烟气指标出现偏差、感官质量下降。由此可见，卷烟的外观质量在新产品研发中格外重要。
[0003]空头和缺支是卷烟包装中常见的生产缺陷。所谓空头即烟支中烟丝不饱满，在顶部形成空凹，国标GB/T22838中对烟支空头的界定是烟丝表面空凹大于1mm即为空头。缺支是指在烟支包装过程中，烟支的装入量小于规定烟包的数量。空头和缺支都属于生产质量问题，应在包装检验的过程中加以剔除。目前，烟厂大多采用机械式、红外光电检测式的自动检测系统，这些系统结构大多非常复杂，系统维护成本及故障率较高。【实用新型内容】
[0004]本实用新型所要解决的是采用机械式、红外光电检测式系统检测烟支缺支系统维护成本高、故障率高的问题。
[0005]本实用新型通过下述技术方案实现:
[0006]—种基于机器视觉技术的烟支缺支检测系统，包括控制器、光电传感器、摄像头、 数据缓存器、LED驱动电路、LED光源、通信模块、移动终端以及分拣执行装置;所述光电传感器与所述控制器连接，用于检测烟支包装盒是否进入检测区域;所述摄像头通过所述数据缓存器连接所述控制器，用于采集进入检测区域的烟支包装图像;所述LED光源通过所述 LED驱动电路连接所述控制器，在所述控制器的控制下进行照明；所述分拣执行装置与所述控制器连接，在所述控制器的控制下剔除缺支的烟支包装盒;所述通信模块与所述控制器连接，用于与所述移动终端进行通信。
[0007]可选的，所述摄像头为CMOS摄像头。
[0008]可选的，所述基于机器视觉技术的烟支缺支检测系统还包括与所述控制器连接的显示装置。通过设置显示装置，可以显示检测出的缺支的烟支包装盒数量等信息，便于烟支生产过程管控。
[0009]可选的，所述显示装置为液晶显示器。
[0010]可选的，所述通信模块为GPRS通信模块。[0011 ] 可选的，所述LED驱动电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、NPN三极管、光耦、第一电容、第二电容以及MAX 16800集成电路;所述第一电阻的一端接收第一电源电压，所述第一电阻的另一端连接所述第三电阻的一端和所述NPN三极管的集电极，所述NPN三极管的基极连接所述第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端连接所述控制器，所述第三电阻的另一端连接所述光耦的第一输入端，所述光耦的第一输出端连接所述第一电容的一端和MAX16800集成电路的第2引脚并接收第二电源电压，所述光耦的第二输出端连接所述第四电阻的一端和MAX16800集成电路的第15引脚，所述第二电容的一端连接MAX16800集成电路的第11引脚，MAX16800集成电路的第1引脚连接LED光源的阳极， MAX 16800集成电路的第9引脚连接LED光源的阴极和第五电阻的一端，所述NPN三极管的发射极、所述光耦的第二输入端、所述第一电容的另一端、所述第四电阻的另一端、所述第二电容的另一端、MAX16800集成电路的第12引脚、第五电阻的另一端以及MAX16800集成电路的第10引脚接地。
[0012]为了抑制图像中不需要的部分，突现目标区域的重要特征，照明是图像采集过程中的重要部分。由于包装流水线所在环境背景较为复杂，对检测影响较大，因此在系统中采用高亮度LED光源作为背景光补偿。并且，系统中利用MAX16800集成电路作为光源恒流驱动芯片，保证了背光光源的稳定性。进一步，通过采用NPN三极管对控制器的控制信号进行电流放大，可以增大驱动电路的驱动能力。
[0013]本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果:
[0014]本实用新型提供的基于机器视觉技术的烟支缺支检测系统，通过光电传感器检测烟支包装盒是否进入检测区域，在烟支包装盒进入检测区域后，摄像头采集进入检测区域的烟支包装图像，采集的图像经数据缓存器缓存后发送至控制器，由控制器判断烟支是否缺支，在存在缺支时控制分拣执行装置剔除缺支的烟支包装盒。本实用新型提供的检测系统通过图像的实时采集实现了烟支缺支的自动检测，系统简单，可靠性高。【附图说明】
[0015]此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中:
[0016]图1是本实用新型实施例的基于机器视觉技术的烟支缺支检测系统的结构示意图；
[0017]图2是本实用新型实施例的LED驱动电路的电路图。【具体实施方式】
[0018]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图， 对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。实施例
[0019]图1是本实用新型实施例的基于机器视觉技术的烟支缺支检测系统的结构示意图，所述基于机器视觉技术的烟支缺支检测系统包括控制器10、光电传感器11、摄像头12、 数据缓存器13、LED驱动电路14、LED光源15、通信模块18、移动终端20以及分拣执行装置16。
[0020]具体地，所述光电传感器11与所述控制器10连接，用于检测烟支包装盒是否进入检测区域。光电传感器可以采用BF3R型光纤放大器，当烟支包装盒进入检测区域时，光纤放大器输出低电平，系统开始图像采集。所述摄像头12通过所述数据缓存器13连接所述控制器10,用于采集进入检测区域的烟支包装图像。在本实施例中，所述摄像头12可以为CMOS摄像头。例如，可以采用0V7620型号的CMOS摄像头。如果直接将所述摄像头12与所述控制器10 连接，对所述控制器10的要求极高。因而本实施例利用了 FIFO图像缓存技术，在所述摄像头 12和所述控制器10之间设置所述数据缓存器13。所述数据缓存器可以采用AL422B集成电路，AL422B集成电路将所述摄像头12采集的数据通过时序转换存储到AL422B中，然后通过所述控制器10读取缓存的图像数据。所述LED光源15通过所述LED驱动电路14连接所述控制器10,在所述控制器10的控制下进行照明。所述分拣执行装置16与所述控制器10连接，在所述控制器10的控制下剔除具有缺支的烟支包装盒。所述分拣执行装置16的结构与现有技术中相同，例如可以为机械手、高压气枪等。所述控制器10用于控制所述摄像头12、所述LED驱动电路14以及所述分拣执行装置16工作，并分析所述摄像头12采集的图像，在采集的烟支包装盒图像中发现烟支缺支时控制所述分拣执行装置16剔除具有缺支的烟支包装盒。本领域技术人员知晓如何对所述摄像头12采集的图像进行分析提取，在此不再赘述。在本实施例中，所述控制器10可以选用NXP公司的LPC2368集成电路。LPC2368集成电路是基于 ARM7TDMI内核的微控制器，其内部集成了58 KB的RAM、512 KB的R0M、USB2.0控制器、高速 AD/DA转换器等，并有丰富的I/O管脚。所述通信模块18与所述控制器10连接，用于与所述移动终端20进行通信。在本实施例中，所述通信模块18可以为GPRS通信模块，所述移动终端20 可以为手机。通过设置所述通信模块18和所述移动终端20,所述控制器10可以将检测出的缺损烟支数量发送至所述移动终端20,便于生产管理人员远程监控。
[0021]进一步，本实施例的检测系统还可以包括与所述控制器10连接的显示装置17以及上位机19。所述显示装置17可以为液晶显示器，可以显示剔除具有缺支的烟支包装盒的数量等信息。所述控制器10可以通过USB接口与所述上位机19连接，通过USB接口传输数据给所述上位机19处理。
[0022]图2是所述LED驱动电路14的一种具体电路图，所述LED驱动电路14包括第一电阻 R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、NPN三极管Q1、光耦21、第一电容C1、 第二电容C2以及MAX16800集成电路。[〇〇23] 具体地，所述第一电阻R1的一端接收第一电源电压VDD1，所述第一电阻R1的另一端连接所述第三电阻R3的一端和所述NPN三极管Q1的集电极，所述NPN三极管Q1的基极连接所述第二电阻R2的一端，所述第二电阻R2的另一端连接所述控制器10,所述第三电阻R3的另一端连接所述光耦21的第一输入端，所述光耦21的第一输出端连接所述第一电容C1的一端和MAX16800集成电路的第2引脚并接收第二电源电压VDD2,所述光耦21的第二输出端连接所述第四电阻R4的一端和MAX16800集成电路的第15引脚，所述第二电容C2的一端连接 MAX16800集成电路的第11引脚，MAX16800集成电路的第1引脚连接LED光源的阳极， MAX16800集成电路的第9引脚连接LED光源的阴极和第五电阻R5的一端，所述NPN三极管Q1 的发射极、所述光耦21的第二输入端、所述第一电容C1的另一端、所述第四电阻R4的另一端、所述第二电容C2的另一端、MAX16800集成电路的第12引脚、第五电阻R5的另一端以及 MAX16800集成电路的第10引脚接地。所述LED光源包括至少一个串联的LED，所述第一电源电压VDD1为5V，所述第二电源电压VDD2为12V。
[0024]以上所述的【具体实施方式】，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的【具体实施方式】而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于机器视觉技术的烟支缺支检测系统，其特征在于，包括控制器、光电传感 器、摄像头、数据缓存器、LED驱动电路、LED光源、通信模块、移动终端以及分拣执行装置；所述光电传感器与所述控制器连接，用于检测烟支包装盒是否进入检测区域；所述摄像头通过所述数据缓存器连接所述控制器，用于采集进入检测区域的烟支包装 图像；所述LED光源通过所述LED驱动电路连接所述控制器，在所述控制器的控制下进行照 明；所述分拣执行装置与所述控制器连接，在所述控制器的控制下剔除缺支的烟支包装 盒；所述通信模块与所述控制器连接，用于与所述移动终端进行通信。2.根据权利要求1所述的基于机器视觉技术的烟支缺支检测系统，其特征在于，所述摄 像头为CMOS摄像头。3.根据权利要求1所述的基于机器视觉技术的烟支缺支检测系统，其特征在于，还包括 与所述控制器连接的显示装置。4.根据权利要求3所述的基于机器视觉技术的烟支缺支检测系统，其特征在于，所述显 示装置为液晶显示器。5.根据权利要求1所述的基于机器视觉技术的烟支缺支检测系统，其特征在于，所述通 信模块为GPRS通信模块。6.根据权利要求1至5任一项所述的基于机器视觉技术的烟支缺支检测系统，其特征在 于，所述LED驱动电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、NPN三极管、 光耦、第一电容、第二电容以及MAX16800集成电路；所述第一电阻的一端接收第一电源电压，所述第一电阻的另一端连接所述第三电阻的 一端和所述NPN三极管的集电极，所述NPN三极管的基极连接所述第二电阻的一端，所述第 二电阻的另一端连接所述控制器，所述第三电阻的另一端连接所述光耦的第一输入端，所 述光耦的第一输出端连接所述第一电容的一端和MAX16800集成电路的第2引脚并接收第二 电源电压，所述光耦的第二输出端连接所述第四电阻的一端和MAX16800集成电路的第15引 脚，所述第二电容的一端连接MAX16800集成电路的第11引脚，MAX16800集成电路的第1引脚 连接LED光源的阳极，MAX16800集成电路的第9引脚连接LED光源的阴极和第五电阻的一端， 所述NPN三极管的发射极、所述光耦的第二输入端、所述第一电容的另一端、所述第四电阻 的另一端、所述第二电容的另一端、MAX16800集成电路的第12引脚、第五电阻的另一端以及 MAX16800集成电路的第10引脚接地。
【文档编号】G01N21/88GK205581014SQ201620392044
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年5月4日
【发明人】张楠, 张牧言
【申请人】成都贝森伟任科技有限责任公司