[發(fā)明專利]一種基于機器視覺技術的煙支空頭檢測方法

有效

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• 申請日: 2011-10-25
• 公開（公告）號: CN102499471A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發(fā)明（設計）人: 任鳴;張義偉;王法明;顏魏偉;余輝;楊振強;杜衛(wèi)丹;鄔一鳴;何霄峰
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十一研究所;上海煙草機械有限責任公司
• 主分類號: A24C5/345
• 分類號: A24C5/345
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術領域

本發(fā)明涉及煙支檢測方法領域，尤其是應用機器視覺技術的煙支檢測方法，具體為一種基于機器視覺技術的煙支空頭檢測方法。

背景技術

在香煙加工生產的過程中，煙支質量的好壞直接影響最終產品的質量。為了保證煙支質量，在香煙生產線的多個環(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。這樣不僅成本較高，而且煙支空頭檢測器需要將靈敏度設置的很高才能夠檢測出空頭煙支，這同時可能會造成系統(tǒng)誤判斷出現(xiàn)正常煙支被剔除的情況。

在國內外煙草行業(yè)中，機器視覺技術的應用越來越廣泛，主要應用在小包外觀質量檢測、條盒外觀質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用目前尚未出現(xiàn)。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種基于機器視覺技術的煙支空頭檢測方法，以解決現(xiàn)有技術煙支生產中采用煙支空頭檢測器檢測煙支空頭誤差較高的問題。

為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案為：

一種基于機器視覺技術的煙支空頭檢測方法，其特征在于：采用圖像傳感器采集待檢測煙支煙絲端面的圖像，所述圖像傳感器的光學鏡頭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算機中；所述計算機對圖像傳感器所傳送的待檢測煙支煙絲端面圖像進行圖像處理，查找并繪制待檢測煙支煙絲區(qū)域輪廓，接著計算機計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)域的像素數(shù)；然后計算機比較待檢測煙支煙絲區(qū)域的像素數(shù)與基準值，當待檢測煙支煙絲區(qū)域的像素數(shù)小于基準值時，判斷煙支為空頭煙支。

所述的一種基于機器視覺技術的煙支空頭檢測方法，其特征在于：所述基準值為正常煙支煙絲區(qū)域的像素數(shù)。

所述的一種基于機器視覺技術的煙支空頭檢測方法，其特征在于：所述計算機對圖像傳感器所傳送的待檢測煙支煙絲端面圖像進行圖像處理依次為灰度化處理、二值化處理、腐蝕處理、膨脹處理。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明中采用了光學鏡頭與煙支成一定角度安裝、根據(jù)圖像傳感器拍攝到的煙絲區(qū)域面積來判斷煙支是否存在空頭缺陷的方法。這種方法創(chuàng)新的利用了煙絲與煙支盤紙內表面顏色對比明顯的特點(煙絲為褐色，盤紙內表面為白色)，通過圖像處理技術可以很容易的對煙絲進行識別，很大程度上降低了后期圖像處理的難度。

圖像處理技術是一門非常成熟的技術，本發(fā)明中使用到的圖像處理算法都是成熟的常用算法，各種商用或開源的機器視覺函數(shù)庫中都包含了這些算法，開發(fā)人員可以直接調用。

本發(fā)明提出的煙支空頭檢測方法既能應用于單個煙支的空頭檢測，又能應用于煙包內多個煙支的空頭檢測，具有廣泛的應用空間。

附圖說明

圖1是圖像傳感器光學鏡頭安裝角度原理圖。

圖2是待檢測煙支煙絲端面圖像依次圖形處理后的效果流程圖。

圖3是煙支空頭程度與煙絲區(qū)域像素數(shù)對應關系曲線圖。

具體實施方式

圖形傳感器光學鏡頭的安裝圖如圖1所示，光學鏡頭與煙支成一定的角度安裝，當煙支出現(xiàn)空頭時，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，計算機根據(jù)每支煙拍攝到的煙絲區(qū)域像素數(shù)來判斷煙支是否存在空頭缺陷，即當煙絲區(qū)域像素數(shù)低于系統(tǒng)設定的基準值時則認為該煙支為空頭煙支。以最常見的直徑為7.8mm的煙支為例，要求煙支空頭基準的可調范圍為0～5mm。如果煙支空頭5mm，當圖像傳感器拍攝到的恰好全部是白色的煙支盤紙內表面時光學鏡頭與煙支之間的角度為57.4度。實際安裝時該角度應該略小于57.4度，即當煙支空頭5mm時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設為5mm時是有效的。

計算機通過圖像處理技術對圖像傳感器拍攝到的煙絲端面圖像依次進行灰度化、二值化、腐蝕、膨脹等處理，然后查找并繪制煙絲區(qū)域輪廓，最后計算出輪廓面積即煙絲區(qū)域的像素數(shù)。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換為灰度圖像，如果采用的是黑白圖像傳感器則不需要進行灰度化處理；二值化是為了將煙絲與煙支盤紙內表面進行區(qū)分，將煙絲像素的灰度值設為255，煙支盤紙內表面像素的灰度值設為0；腐蝕及膨脹是為了消除經二值化處理后的圖像中的一些小噪點，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)計算煙絲區(qū)域像素數(shù)的前提；計算煙絲區(qū)域輪廓面積是為了計算各煙絲區(qū)域輪廓線包圍的煙絲區(qū)域像素數(shù)，即計算出煙絲區(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一系列圖像處理后的效果流程圖。

圖3是本發(fā)明通過對不同空頭程度的多個煙支進行拍攝及處理后得出的煙支空頭程度與煙絲區(qū)域像素數(shù)的對應關系曲線圖，從該圖可以看出煙支空頭程度和煙絲區(qū)域像素數(shù)基本呈線性比例關系。在光學鏡頭位置固定的情況下，設當煙支空頭5mm時拍攝到的煙絲區(qū)域像素數(shù)為S2，當煙支完好即空頭0mm時拍攝到的煙絲區(qū)域像素數(shù)為S1，可以得出煙支空頭程度和煙絲區(qū)域像素數(shù)的比例關系：K=（S1-S2）/5。其中S2接近于0，為便于后續(xù)計算可以將S2取為0，在實際處理過程中公式簡化為：K=S1/5。那么當用戶要求煙支空頭基準為L(mm)時，則表示當煙絲區(qū)域像素數(shù)小于(S1-L*K)時判斷該煙支為不合格煙支。