一種基于機(jī)器視覺技術(shù)的煙支空頭檢測方法

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)一種基于機(jī)器視覺技術(shù)的煙支空頭檢測方法【摘 要】機(jī)器視覺技術(shù)正在被廣泛地應(yīng)用于各種生產(chǎn)活動中，在自動化程度要求高的煙草行業(yè)中的應(yīng)用越來越多，本文主要介紹一種機(jī)器視覺技術(shù)應(yīng)用在煙支空頭檢測上的方法，提供技術(shù)解決方案和具體實(shí)現(xiàn)方式?！娟P(guān)鍵詞】機(jī)器視覺技術(shù)；煙支空頭檢測；方法0 引言在香煙加工生產(chǎn)的過程中，煙支質(zhì)量的好壞直接影響最終產(chǎn)品的質(zhì)量。為了保證煙支質(zhì)量，在香煙生產(chǎn)線的多個(gè)環(huán)節(jié)都需要安裝煙支空頭檢測器，用于檢測煙支是否存在空頭缺陷。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，煙支空頭檢測方式先

2、后出現(xiàn)了機(jī)械接觸式、靜態(tài)紅外光電式及動態(tài)紅外光電式等多種檢測方式。這些方式都有其優(yōu)缺點(diǎn)。近年來，隨著視覺傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、圖像處理技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)器視覺技術(shù)日臻成熟，已成為現(xiàn)代加工制造業(yè)不可或缺的核心技術(shù)，機(jī)器視覺技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)是快速、準(zhǔn)確、可靠與智能化，對提高產(chǎn)品檢驗(yàn)的一致性、產(chǎn)品生產(chǎn)的安全性、降低工人勞動強(qiáng)度以及實(shí)現(xiàn)企業(yè)的高效安全生產(chǎn)和自動化管理有不可替代作用，在精確定量感知、高速檢測判定、危險(xiǎn)場景感知和不可見物體感知有無可比擬的優(yōu)越性。本文主要介紹一種機(jī)器視覺技術(shù)應(yīng)用在煙支空頭檢測的方法。1 技術(shù)方案本方法的技術(shù)方案是采用圖像傳感器采集待檢測煙支煙絲端面的圖像，圖像傳感器的光學(xué)鏡頭

3、中心軸與待檢測煙支成一定角度，圖像傳感器將采集到的待檢測煙支煙絲端面端面的圖像傳送至計(jì)算機(jī)中；計(jì)算機(jī)對圖像傳感器所傳送的待檢測煙支煙絲端面圖像進(jìn)行圖像處理，查找并繪制待檢測煙支煙絲區(qū)域輪廓，接著計(jì)算機(jī)計(jì)算出待檢測煙支煙絲區(qū)域輪廓面積即待檢測煙支煙絲區(qū)域的像素?cái)?shù)；然后計(jì)算機(jī)比較待檢測煙支煙絲區(qū)域的像素?cái)?shù)與基準(zhǔn)值，基準(zhǔn)值為正常煙支煙絲區(qū)域的像素?cái)?shù)。當(dāng)待檢測煙支煙絲區(qū)域的像素?cái)?shù)小于基準(zhǔn)值時(shí)，判斷煙支為空頭煙支。2 具體實(shí)現(xiàn)圖1 圖像傳感器光學(xué)鏡頭安裝角度原理圖圖像傳感器光學(xué)鏡頭的安裝圖如圖1所示，光學(xué)鏡頭與煙支成一定的角度安裝，利用了煙絲與煙支盤紙內(nèi)表面顏色對比明顯的特點(diǎn)（煙絲為褐色，盤紙內(nèi)表面為白

4、色），通過圖像處理技術(shù)可以很容易的對煙絲進(jìn)行識別，當(dāng)煙支出現(xiàn)空頭時(shí)，圖像傳感器拍攝到的煙絲區(qū)域比正常煙支要小，煙支的空頭程度越大，拍攝到的煙絲區(qū)域就越小，計(jì)算機(jī)根據(jù)每支煙拍攝到的煙絲區(qū)域像素?cái)?shù)來判斷煙支是否存在空頭缺陷，即當(dāng)煙絲區(qū)域像素?cái)?shù)低于系統(tǒng)設(shè)定的基準(zhǔn)值時(shí)則認(rèn)為該煙支為空頭煙支。以最常見的直徑為7.8mm的煙支為例，要求煙支空頭基準(zhǔn)的可調(diào)范圍為05mm。如果煙支空頭5mm，當(dāng)圖像傳感器拍攝到的恰好全部是白色的煙支盤紙內(nèi)表面時(shí)光學(xué)鏡頭與煙支之間的角度為57.4度。實(shí)際安裝時(shí)該角度應(yīng)該略小于57.4度，即當(dāng)煙支空頭5mm時(shí)圖像傳感器還能拍攝到很小的煙絲區(qū)域，這樣可以保證煙支空頭基準(zhǔn)設(shè)為5mm時(shí)

5、是有效的。圖像處理技術(shù)是一門非常成熟的技術(shù)，各種商用或開源的機(jī)器視覺函數(shù)庫中都包含了成熟的常用算法，設(shè)計(jì)人員可以直接調(diào)用。計(jì)算機(jī)通過調(diào)用圖像處理庫中的各種函數(shù)對圖像傳感器拍攝到的煙絲端面圖像依次進(jìn)行灰度化、二值化、腐蝕、膨脹等處理，然后查找并繪制煙絲區(qū)域輪廓，最后計(jì)算出輪廓面積即煙絲區(qū)域的像素?cái)?shù)。圖2 待檢測煙支煙絲端面圖像依次圖形處理后的效果流程圖灰度化是為了將圖像傳感器拍攝到的煙絲端面的彩色圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像，如果采用的是黑白圖像傳感器則不需要進(jìn)行灰度化處理；二值化是為了將煙絲與煙支盤紙內(nèi)表面進(jìn)行區(qū)分，將煙絲像素的灰度值設(shè)為255，煙支盤紙內(nèi)表面像素的灰度值設(shè)為0；腐蝕及膨脹是為了消除經(jīng)二

6、值化處理后的圖像中的一些小噪點(diǎn)，這樣可以提高后續(xù)查找煙絲區(qū)域輪廓的速度；查找煙絲區(qū)域輪廓是為了繪制出煙絲區(qū)域的輪廓線，是后續(xù)計(jì)算煙絲區(qū)域像素?cái)?shù)的前提；計(jì)算煙絲區(qū)域輪廓面積是為了計(jì)算各煙絲區(qū)域輪廓線包圍的煙絲區(qū)域像素?cái)?shù)，即計(jì)算出煙絲區(qū)域的像素總數(shù)。圖2是圖像傳感器拍攝的一支空頭3mm煙支的煙絲端面圖像經(jīng)一系列圖像處理后的效果流程圖。圖3是通過對不同空頭程度的多個(gè)煙支進(jìn)行拍攝及處理后得出的煙支空頭程度與煙絲區(qū)域像素?cái)?shù)的對應(yīng)關(guān)系曲線圖，從該圖可以看出煙支空頭程度和煙絲區(qū)域像素?cái)?shù)基本呈線性比例關(guān)系。在光學(xué)鏡頭位置固定的情況下，設(shè)當(dāng)煙支空頭5mm時(shí)拍攝到的煙絲區(qū)域像素?cái)?shù)為s2，當(dāng)煙支完好即空頭0mm時(shí)拍

7、攝到的煙絲區(qū)域像素?cái)?shù)為s1，可以得出煙支空頭程度和煙絲區(qū)域像素?cái)?shù)的比例關(guān)系：k=（s1-s2）/5。其中s2接近于0，為便于后續(xù)計(jì)算可以將s2取為0，在實(shí)際處理過程中公式簡化為：k=s1/5。那么當(dāng)用戶要求煙支空頭基準(zhǔn)為l（mm）時(shí)，則表示當(dāng)煙絲區(qū)域像素?cái)?shù)小于（s1-l*k）時(shí)判斷該煙支為不合格煙支。3 結(jié)語煙支空頭檢測方法既能應(yīng)用于單個(gè)煙支的空頭檢測，又能應(yīng)用于煙包內(nèi)多個(gè)煙支的空頭檢測，具有廣泛的應(yīng)用空間。在國內(nèi)外煙草行業(yè)中，機(jī)器視覺技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，主要應(yīng)用在小包外觀質(zhì)量檢測、條盒外觀質(zhì)量檢測和制絲過程中的異物探測等，針對煙支空頭檢測的應(yīng)用目前沒有出現(xiàn)。本文提供了一種新的應(yīng)用方式?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】1