一种烟支在线缺陷检测的方法与流程

1.本发明属于烟草加工中的成品质量检测技术领域，具体涉及一种烟支在线缺陷检测的方法。


背景技术：

2.目前国内卷烟厂使用的卷烟机组，大部分机型没有配置在线质量检测装置，没有机载质量检测环节。因为卷烟机的生产能力极高，通常高达每分钟10000支。这么高的生产速度通过人工进行制成品的外观缺陷检测，并进行处理，几乎是不可能完成的。这样就容易出现大量的存在质量隐患的产品流入市场，产生质量事故。所以各大卷烟厂一直期望通过技术进步和技术创新解决这一难题，近几年，随着机器视觉技术的逐渐成熟和硬件成本的大幅降低，使得利用视觉技术进行在线烟支外观质量检测成为可能。
3.目前已有报道的烟支外观质量在线检测装置，如中国专利，申请号201922277330.6的专利一种能够抗干扰的烟支外观质量在线检测装置中公开，采用两个检测模块，每个检测模块包含两个拍照装置，通过对同一烟支的两个侧面分别拍摄2张或2张以上的图像，来解决飞沫和杂物的干扰。在实际的应用中确实可以解决大部分的干扰，但是由于烟支是采用光滑的白色纸张卷制而成的柱状体，非常容易在成像时出现大面积的反光，对于在反光面积范围内的缺项就无法进行准确检测。同时，每个模块采用2个相机增加了设备的制造成本，在狭小空间共4个相机和光源的安装难度也是非常不易的。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，提供一种烟支在线缺陷检测的方法，以较低的制造成本有效解决检测过程中反光问题和其他杂物的干扰的问题。
5.本发明解决其技术问题所采取的技术方案为：图像采集装置有两个，分别放置在检测轮的侧面和剔废轮的侧面，检测轮和剔废轮相邻设置；每个所述图像采集装置包括相机、设置在所述相机的镜头外部的镜头偏光片以及设置在相机的镜头外周的条形光源，每个所述图像采集装置的条形光源有四个，相机的前、后、左和右位置各设置一个条形光源；两个图像采集装置分别采集对应的检测轮或剔废轮上烟支的图像。也就是检测轮和剔废轮各对应一个图像采集装置。
6.进一步地，镜头偏光片设置在相机的镜头靠近其对应的检测轮或剔废轮的一侧。
7.进一步地，相机的前和后两侧的条形光源大小形状、与相机镜头的间隔距离相同及相机的前和后两侧的条形光源与待测烟支的间距均相同，相机的前和后两侧的条形光源平行设置。
8.进一步地，相机的左和右两侧的条形光源大小形状、与相机镜头的间隔距离相同及相机的左和右两侧的条形光源与待测烟支的间距均相同，相机的左和右两侧的条形光源平行设置；
相机相邻两个条形光源垂直设置。
9.进一步地，每个相机对应的四个条形光源分别为第一条形光源、第二条形光源、第三条形光源和第四条形光源。 四个条形光源共面，所共的面与相机所在平台平行或者重合，同时与待拍照的烟支所在面近乎平行。
10.进一步地，四个条形光源分别间歇打光从而对每只烟支获取四次图像，其包括以下步骤，（1）当待检烟支随检测轮或者剔废轮转动传送到达其对应的图像采集装置处时，第一条形光源点亮，同时相机通过镜头采集一次图像；（2）步骤（1）采集完图像后，第二条形光源点亮，同时相机通过镜头采集一次图像；（3）步骤（2）采集完图像后，第三条形光源点亮，同时相机通过镜头采集一次图像；（4）步骤（3）采集完图像后，第四条形光源点亮，同时相机通过镜头采集一次图像；（5）对所采集的四幅图像进行拼接，获得一副无干扰源的完整的图像。
11.进一步地，第一条形光源位于相机的前方，步骤（1）中，第一条形光源点亮，其余条形光源熄灭，相机通过镜头采集的图像为烟支上半部分呈现为高光，下半部为低光的烟支图片；第二条形光源位于相机的左侧，步骤（2）中，第二条形光源点亮，其余条形光源熄灭，相机通过镜头采集的图像为烟支由左至右逐渐变暗的烟支图片；第三条形光源位于相机的右侧，步骤（3）中，第三条形光源点亮，其余条形光源熄灭，相机通过镜头采集的图像为烟支由右至左逐渐变暗的烟支图片；第四条形光源位于相机的后方，步骤（4）中，第四条形光源点亮，其余条形光源熄灭，相机通过镜头采集的图像为烟支下半部分呈现为高光，上半部为低光的烟支图片。
12.进一步地，步骤（1）
‑
（4）中，相邻两个步骤的图像采集时间的间隔为100微秒。
13.进一步地，所述四个条形光源均为led灯。
14.进一步地，步骤（5）中，对所采集的四幅图像使用高动态范围hdr方法拼接，去除烟支在高光反光带来的干扰。
15.本发明的有益效果：本发明两个图像采集装置中，每个图像采集装置负责检测被测烟支圆柱面的一个侧面。每个侧面在检测轮或者剔废轮转动过程中，通过偏光片的偏光以及四个条形光源的间隔点亮，动态采集4次图像，用4幅图像进行检测可以有效消除反光和杂物的干扰，通过图像拼接提高覆盖柱状烟支的检测面积，有效减少漏检和误检率。提高成像质量和检测效果，降低了硬件成本。
16.本发明可以解决烟支视觉检测过程中成像反光问题，结构简洁，安装及维护方便，通过对两个侧面的检测，组合成对一个完整烟支的360
°
检测。每个侧面通过偏光控制和动态4次成像，有效解决了图像成像空间视场内反光和各种干扰检测结果的不良因素，为卷烟企业提供了一种解决烟支视觉检测过程中成像反光问题。
附图说明
17.图1本发明图像采集装置和检测轮、剔废轮的相对位置示意图；图2本发明检测轮和剔废轮分别对应的图像采集装置的侧面位置示意图；
图3为本发明的步骤（1）的成像原理示意图；图4为本发明的步骤（2）时成像原理示意图；图5为本发明的步骤（3）时成像原理示意图；图6为本发明的步骤（4）时成像原理示意图。
18.附图说明，1、第一条形光源、2第二条形光源、3第三条形光源、4第四条形光源、5、相机视框、6检测轮对应的图像采集装置、7检测轮、8剔废轮、9剔废轮对应的图像采集装置、10烟支。
具体实施方式
19.下面结合实施例对本发明作进一步的详述，但本发明的范围并不仅仅局限于此，其要求保护的范围记载于权利要求的权项中。
20.下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
21.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
22.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
实施例
23.在烟支10生产过程中，需要烟支10的连续运送，作为现有技术，检测轮7和剔废轮8滚动连接，剔废轮8位于检测轮7的下方，烟支10从检测轮7运送到剔废轮8，一支一支烟支10不间断的运送，连续生产。
24.本发明安装在卷烟机接嘴机上。本发明中，设置了两个图像采集装置，一个图像采集装置放置在检测轮7的侧面用于采集检测轮7上烟支10的外观图像，另一个图像采集装置放置在剔废轮8的侧面用于采集剔废轮8上烟支10的外观图像。
25.本实施例如图1
‑
2所示，一个图像采集装置放置在检测轮7的右侧上方，另一个图像采集装置放置在剔废轮8的右侧下方，从图示中可以看出，检测轮7逆时针转动，剔废轮8顺时针转动，对于同一支烟支10，在检测轮7被检测轮7对应的图像采集装置6拍摄的若为a
面图像，则经过检测轮7进入到剔废轮8后，被剔废轮对应的图像采集装置9拍摄的为与a面图像互补的b面图像，a面图像和b面图像的总和大于等于该被拍摄烟支10的整体全面图像。由此，本发明可以全面的获取被拍摄烟支10的全面外观形态图像。
26.每个所述图像采集装置包括相机、设置在所述相机的镜头外部的镜头偏光片以及设置在相机的镜头外周的条形光源，每个所述图像采集装置的条形光源有四个，相机的前、后、左和右位置各设置一个条形光源；四个条形光源环绕相机的四周，两个图像采集装置分别采集对应的检测轮7或剔废轮上烟支10的图像。
27.检测轮7对应的图像采集装置6的镜头面和光源面均正对检测轮7安装。剔废轮对应的图像采集装置9的镜头面和光源面均正对剔废轮安装。
28.镜头偏光片设置在相机的镜头靠近其对应的检测轮7或剔废轮8的一侧。
29.若是检测轮7对应的图像采集装置6，则镜头偏光片设置在镜头靠近检测轮7的一侧；镜头偏光片设置在结构光光源靠近检测轮7的一侧。四个条形光源提供了为相机的镜头获取图像提供了必要的光照，偏光片的设置目的是防止光干扰，滤去不必要的光。本实施例中，偏光片选用45度角偏光片。
30.本发明中，每个相机对应的结构光光源由四个条形光源组成分别为第一条形光源1、第二条形光源2、第三条形光源3和第四条形光源4。
31.相机的前和后两侧的条形光源大小形状、与相机镜头的间隔距离相同及与待测烟支的间距均相同，相机的前和后两侧的条形光源平行设置。
32.相机的左和右两侧的条形光源大小形状、与相机镜头的间隔距离相同及与待测烟支的间距均相同，相机的左和右两侧的条形光源平行设置；相机相邻两个条形光源垂直设置。
33.每个相机对应的四个条形光源分别为第一条形光源1、第二条形光源2、第三条形光源3和第四条形光源4。
34.两个图像采集装置中，每个图像采集装置负责检测被测烟支10圆柱面的一个侧面。每个侧面在检测轮7或者剔废轮8转动过程中，通过偏光片的偏光以及四个条形光源的间隔点亮，动态采集4次图像，用4幅图像进行检测可以有效消除反光和杂物的干扰，通过图像拼接提高覆盖柱状烟支10的检测面积，有效减少漏检和误检率。提高成像质量和检测效果，降低了硬件成本。
35.本发明提供了一种烟支10在线缺陷检测的方法，通过四个条形光源分别间歇打光从而对每只烟支10获取四次图像，其包括以下步骤，（1）当待检烟支10随检测轮7或者剔废轮8转动传送到达其对应的图像采集装置处时，第一条形光源1点亮，同时相机通过镜头采集一次图像；（2）步骤（1）采集完图像后，第二条形光源2点亮，同时相机通过镜头采集一次图像；（3）步骤（2）采集完图像后，第三条形光源3点亮，同时相机通过镜头采集一次图像；（4）步骤（3）采集完图像后，第四条形光源4点亮，同时相机通过镜头采集一次图像；（5）对所采集的四幅图像进行拼接，获得一副无干扰源的完整的图像。对所采集的
四幅图像进行拼接，获得一副无干扰源的完整的图像。
36.对剔废轮8采集的烟支10另一面采用上述同样的方法进行采集。
37.通过两个图像采集装置即检测轮7对应的图像采集装置6和剔废轮8对应的图像采集装置9分别完成单个侧面检测，通过两次组合检测完成整个柱状表面的外观缺陷检测。
38.本实施例结合图3
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图6对本发明进行说明。条形光源在相机的前后左右分别在附图3
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图6中显示为在相机的上下左右。
39.第一条形光源1位于相机的前方，待测的烟支在运行过程中，先靠近第一条形光源1，步骤（1）中，第一条形光源1点亮，其余条形光源熄灭，第一条形光源1点亮后，拍照得到相机视框5内烟支10图片，相机通过镜头采集的图像为烟支10上半部分呈现为高光，下半部为低光的烟支10图片；第二条形光源2位于相机的左侧，步骤（2）中，第二条形光源2点亮，其余条形光源熄灭，第二条形光源2点亮后，拍照得到相机视框5内烟支10图片，第二条形光源2点亮相机通过镜头采集的图像为烟支10由左至右逐渐变暗的烟支10图片；第三条形光源3位于相机的右侧，步骤（3）中，第三条形光源3点亮，其余条形光源熄灭，第三条形光源3点亮后，拍照得到相机视框5内烟支10图片，相机通过镜头采集的图像为烟支10由右至左逐渐变暗的烟支10图片；第四条形光源4位于相机的后方，步骤（4）中，第四条形光源4点亮，其余条形光源熄灭，第四条形光源4点亮后，拍照到相机视框5内烟支10图片，相机通过镜头采集的图像为烟支下半部分呈现为高光，上半部为低光的烟支10图片。
40.所述四个条形光源均为led灯。
41.步骤（5）中，对所采集的四幅图像使用高动态范围hdr方法拼接，去除烟支10在高光反光带来的干扰。
42.4个采集图像位置通过安装在检测轮7或者剔废轮8的编码器信号确定。
43.所述相机是面阵相机或线阵相机，也可以是彩色相机或灰度相机。
44.四个条形光源间歇打光和相机图像采集的时间间隔根据卷烟机的同步脉冲信号设置。优选地，步骤（1）
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（4）中，相邻两个步骤的图像采集时间的间隔为100微秒。
45.卷烟机为现有技术，卷烟机会发送脉冲信号，用于卷烟制品的位置状态检测。本实施例中，卷烟机与pcl控制器连接，pcl控制器与工控机连接，工控机分别与光源控制器和相机连接，光源控制器与条形光源的灯泡连接，由此，卷烟机发射出来的脉冲信息，依次经过pcl控制器和工控机，由工控机分别控制相机拍照同时控制条形光源点亮。
46.本发明中，条形光源点亮的同时相机拍照，条形光源点亮的时机即四次图像的时间间隔根据卷烟机的同步脉冲信号设置，通过pcl控制器和工控机内设置程序，完成四次图像采集以及条形光源点亮的程序控制。
47.本发明对同一个待检烟支10的一个侧面进行4次成像，得到4副图后利用软件算法去除其中高光部分，将4副图合成为一张全新的烟支10图片，以此方法来去除烟支10在高光反光辅料带来的视觉干扰，影响后期对烟支10的缺陷识别。
48.本发明通过软件进行筛选拼接，获得一幅完整、无反光和干扰源的清晰侧面图像。有效减少漏检和误检率，提高检测效果，降低了硬件成本。
49.本发明可以解决烟支10视觉检测过程中成像反光问题光学装置，结构简洁，安装
及维护方便，通过对两个侧面的检测，组合成对一个完整烟支10的360
°
检测。每个侧面通过偏光控制和动态4次成像，有效解决了图像成像空间视场内反光和各种干扰检测结果的不良因素，为卷烟企业提供了一种解决烟支10视觉检测过程中成像反光问题光学装置。