一种基于机器视觉的卷材离线自动停车复卷方法与流程

1.本发明涉及一种卷材复卷方法，为应用在无纺布，铜箔等行业或其它需要人工挑选瑕疵的复卷机上的复卷方法。


背景技术：

2.卷状材料在生产线生产过程中，由于原材料、工艺或者生产环境会造成材料中产生各种瑕疵，当有瑕疵产生时，在生产线高速运行的情况下，靠人眼识别不现实，当安装有机器视觉检测系统时，可以准确识别出瑕疵产生的类别，坐标位置。因为生产设备一般比较贵，速度比较快，生产线停车会损坏零部件，无论从经济的角度和可操作性的角度来讲，都不可能在生产设备上停车。行业的做法是1台生产线设备对应多台复卷机，在复卷机上对瑕疵进行处理。
3.使用较多的方式是：生产线上安装高速自动贴标机，在材料边缘打上标签做标记，当这卷材料从生产线下卷后，流转到复卷机进行复卷动作。在复卷设备上再次放卷和收卷，主要根据生产过程的标签来判断此处是否有缺陷，操作人员需要看着标签，将标签停在看板处，用工具（比如：镊子，刮刀等）将缺陷挑完后，再次开机，重复上面的过程。生产时间长时，人容易疲劳，而且如果运输的过程中，出现标签的丢失，人工是无法判断丢失的，这样就会出现缺陷的外流。
4.并且，人为控制瑕疵停在看板上也需要操作人员具备相当的技能，在复卷机高速运行下不容易停的准，且操作费时间。
5.并且，每个客户对于瑕疵的容许标准有可能是不一的。而传统的方法，标签无法和瑕疵的种类、大小等对应，操作人员需要对于每个标签停车处理，会带来效率问题。
6.并且，尽管在看台会配有打光设备，但是打光设备的光照只能对于整个横向范围内平均分配，不能有重点的针对瑕疵进行打光。材料的宽度往往会有3-4m，而瑕疵在横向上的位置是随机的，横向位置上寻找范围太大，不利于操作，尤其是瑕疵较小时，对于人员来讲，寻找的工作量非常大。


技术实现要素：

7.本发明的目的是提供一种基于机器视觉的卷材离线自动停车复卷方法，以提高复卷效率和准确性，同时又降低操作人员的工作强度。为此，本发明采用以下技术方案：一种基于机器视觉的卷材离线自动停车复卷方法，其特征在于包括以下步骤：步骤s1，提供复卷控制电脑，对于需要复卷的目标卷材，复卷控制电脑接收视觉检测系统所述目标卷材瑕疵的数据，包括瑕疵所在的纵向位置；步骤s2，在复卷运行中，复卷控制电脑将距离看台纵向距离最近的瑕疵的纵向位置数据逐个发送给第一plc，所述逐个发送为在复卷机每次停车后再启动时依次发送一个距离看台纵向距离最近的瑕疵纵向位置数据；所述第一plc与所述复卷控制电脑通信连接，并被设置为接收所述瑕疵纵向位置数据，并在接收下一个瑕疵纵向位置数据时，将当前瑕
疵纵向位置数据更新；步骤s3，所述第一plc还被设置为与复卷机的plc通信连接，以及对所接收的当前瑕疵纵向位置数据进行处理，而对应当前瑕疵纵向位置数据提前向复卷机plc发送减速信号，使复卷机plc控制复卷机针对下一个到达看台的瑕疵，先减速；步骤s4，所述第一plc还被设置为在发送减速信号之后再向复卷机plc发送停车信号，使复卷机plc控制复卷机针对即将到达看台的瑕疵，在已减速的情况下再停车，而使得瑕疵停在开台上的检测位置；步骤s5，在瑕疵处理完成后，再启动复卷机，返回至步骤（2），循环往复，直至复卷完成。
8.在采用上述技术方案的基础上，本发明还可采用以下进一步的技术方案，或对这些进一步的技术方案组合使用：所述视觉检测系统为在卷材生产线的视觉检测系统；在联网状态下，视觉检测系统的数据库将瑕疵信息通过tcp/ip传给所述复卷控制电脑。
9.所述复卷控制电脑对获得的瑕疵信息进行位置倒卷计算获得发送给第一plc的瑕疵纵向位置数据。
10.步骤s1中，复卷控制电脑接收视觉检测系统所述目标卷材瑕疵的数据也包括瑕疵所在的横向位置；所述步骤s2中，复卷控制电脑将距离看台纵向距离最近的瑕疵的横向位置数据也逐个发送给第一plc，所述逐个发送为在复卷机每次停车后再启动时依次发送一个距离看台纵向距离最近的瑕疵纵向位置数据和横向位置数据；所述第一plc还被设置为也接收所述瑕疵横向位置数据，并在接收下一个瑕疵横向位置数据时，将当前瑕疵横向位置数据更新；所述第一plc还被设置为控制看台的打光灯，所述打光灯设置为多个，被沿卷材的横向排列设置，对应不同的横向位置；所述步骤s4中，所述第一plc控制与当前瑕疵横向位置对应的打光灯照亮位于开台上的当前瑕疵。
11.所述复卷控制电脑被设置为能够对目标卷材瑕疵进行按种类选择的功能；在步骤s1中，还包括根据复卷控制电脑所提供的瑕疵种类，选择需要停车处理的瑕疵种类，从而在复卷中，不被选择的瑕疵种类中的瑕疵位置数据不发送给第一plc，复卷机对于不被选择的瑕疵种类中的瑕疵既不减速也不停车。所述瑕疵种类可以按广义理解，包括狭义中的种类含义（比如油渍、孔洞），以及其它能够分类的标准，比如瑕疵的大小，例如按孔洞的面积所分的几种孔洞等，在选择瑕疵种类时，可以选择多项。
12.所述复卷控制电脑还基于接收的视觉检测系统对于所述目标卷材瑕疵的数据，生成质检报告表，所述质检报告表包括瑕疵所在的位置栏、瑕疵的种类栏、瑕疵的照片栏以及瑕疵的处理结果栏。
13.在复卷机每次停车后再启动时，复卷控制电脑发送一个距离看台纵向距离最近的瑕疵位置数据后至下一次停车之间，第一plc通过编码器按设定时间间隔给复卷控制电脑提供当前速度和已经复卷的米长信息，复卷控制电脑接收该信息后，将其显示在显示器上。
14.通过编码器，第一plc实时获取到当前的速度和到目标停车点距离，通过计算获得设备的最优减速时间，以便在此低速下，可以准确停到看台位置。
15.通过以上方法可见，本发明的做法是通过获取生产线视觉检测系统的sql里面的瑕疵类别、大小、坐标等数据信息传送到本发明的复卷控制电脑的sql数据库中，在操作复
卷机时，选择对应的工单，就可以得到生产时所有的数据（主要包括缺陷的横向位置，纵向位置，瑕疵的类别等）根据上述技术方案，有了以上的数据，除了根据纵向位置，通过计算可以将瑕疵准确地停到操作员指定的看板位置，方便挑选缺陷之外，本发明可以进行一些深化利用数据的操作。比如：1）根据瑕疵类别，有目的地挑选一些瑕疵（这里主要目的是根据客户的要求，将一些不严重的，或者不影响产品质量和功能的瑕疵放过去，而又将严重的会影响品质的瑕疵挑出来）；2）横向位置，可以在复卷机上实现精确打光：通过计算可以进行分段打光，将灯光照在瑕疵位置处，缩短在横向位置上寻找的时间。
16.同时，复卷控制电脑还显示材料的当前位置（随着材料的走过而增加），当前瑕疵的位置和类别，下一个瑕疵的停车点的位置和类别，这些位置都是通过生产数据，进行倒卷计算得出的（比如在生产系统中的最后一个瑕疵，在复卷机上就是第一个缺陷）。当前的瑕疵位置会和当前的位置（通过编码器实际测量得到）作比较，只要当前的位置 》 瑕疵的位置，复卷电脑就会将下一个瑕疵的数据显示成当前将要停车的瑕疵。
17.根据本发明目的的第二个方面，本发明提供了一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现上述基于机器视觉的卷材离线自动停车复卷方法的步骤。
18.根据本发明目的的第二个方面，本发明一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现上述基于机器视觉的卷材离线自动停车复卷方法的步骤。
19.综合以上可以看出，本发明可以应用在无纺布，铜箔等行业或其它需要人工挑选瑕疵的复卷机上，并相比于现有技术可以取得以下的有益效果：1）由于生产线上所打的标签丢失时，操作人员是不知道的，因此可能会导致瑕疵外流，带来一系列的客诉风险；使用本发明的方法以后，即使瑕疵的标签丢失，系统也会按照指定的距离，将瑕疵停在看板上，此时瑕疵的标签就变成了一个参照的标准（在本发明中，即便不打标也是可行的），而不是主要挑缺陷的依据。
20.2）人为控制瑕疵停在看板上，在复卷机高速运行下不容易停的准，且操作费时间；使用本发明的方法以后，系统对下一个需要停车的瑕疵进行减速，减速结束的时候就是设备停车的时候，此时可以将瑕疵准确地停在看板上，方便操作人员作业。
21.3）现有技术的复卷无法通过瑕疵筛选，以选择性停车；使用本发明的方法，可以在复卷控制电脑上选择需要挑选的瑕疵类别（复卷电脑瑕疵的信息来自生产线视觉检测电脑数据库），这样，系统就会按照设定的这几种瑕疵进行停车、横向位置打光，提高效率，避免不必要停车。
22.4）由于卷材的横向位置上寻找范围太大，不利于操作，卷材的宽度3-4m，尤其是瑕疵较小时，对于人员来讲，寻找的工作量非常大；使用本发明后，在纵向位置可以准确停车，同时，横向位置有多盏灯，同时也使瑕疵停在单独对应的打光的位置，在复卷机上实现精确打光，缩短操作人员的寻找时间。
23.5）以往的方法无法做到全过程的可视化，一卷产品到底有多少缺陷，需要挑选的瑕疵有多少，最后又挑出来多少，这个是无法统计的。使用本发明以后，在对复卷软件进行设定以后，可以生成报表，将需要挑选的瑕疵类别、瑕疵图片等打印出来，可以对照表格挑
选瑕疵，将挑出的瑕疵，通过双面胶粘在表格中瑕疵图片对应的右边。这样表格中有多少瑕疵，操作员就挑出多少个瑕疵，避免遗漏，还可以瑕疵实物和瑕疵图片一一对应。
24.综上，使用本发明的自动停车复卷方法，可以大大提高复卷速度，提高生产效率，并能提高出货质量。
附图说明
25.图1为本发明的复卷方法流程图。
26.图2为复卷控制处理的流程图。
27.图3为复卷plc处理的流程图。
28.图4为复卷机自动生成的质检报告表样图。
具体实施方式
29.参照附图。本发明提供的一种基于机器视觉的卷材离线自动停车复卷方法，对于复卷机增加配置一台复卷控制电脑，一台plc也即下述的第一plc，所述第一plc还被配置有编码器。其中，复卷控制电脑与卷材生产线的视觉检测系统通信连接，在联网状态下，视觉检测系统的数据库将所要复卷的这一卷卷材的瑕疵信息通过tcp/ip传给所述复卷控制电脑。作为替代的，也可在离线状态下通过移动存储器复制转存所要复卷的这一卷卷材的瑕疵信息。
30.所述基于机器视觉的卷材离线自动停车复卷方法包括以下步骤：步骤s1，提供复卷控制电脑，对于需要复卷的目标卷材，复卷控制电脑接收视觉检测系统所述目标卷材瑕疵的数据，包括瑕疵所在的纵向位置。
31.步骤s2，在复卷运行中，复卷控制电脑将距离看台纵向距离最近的瑕疵的纵向位置数据逐个发送给第一plc，所述逐个发送为在复卷机每次停车后再启动时依次发送一个距离看台纵向距离最近的瑕疵纵向位置数据；所述第一plc与所述复卷控制电脑通信连接，并被设置为接收所述瑕疵纵向位置数据，并在接收下一个瑕疵纵向位置数据时，将当前瑕疵纵向位置数据更新。所述瑕疵纵向位置数据是指以一卷卷材的头部零位为起点，在卷材长度方向上，距离零位的距离。
32.步骤s3，所述第一plc还被设置为与复卷机的plc通信连接，以及对所接收的当前瑕疵纵向位置数据进行处理，而对应当前瑕疵纵向位置数据提前向复卷机plc发送减速信号，使复卷机plc控制复卷机针对下一个到达看台的瑕疵，先减速。
33.步骤s4，所述第一plc还被设置为在发送减速信号之后再向复卷机plc发送停车信号，使复卷机plc控制复卷机针对即将到达看台的瑕疵，在已减速的情况下再停车，而使得瑕疵停在开台上的检测位置；作业人员对瑕疵的处理包括将其挑掉（使用工具：镊子，刮刀等），或者也可以是记录瑕疵特征，以供最终对卷材评级。
34.步骤s5，在瑕疵处理完成后，再启动复卷机，返回至步骤（2），循环往复，直至复卷完成。由此可见，采用本发明的方法复卷，可以不依赖于生产线上的瑕疵贴标即可完成复卷，实际上为生产线节省了一台打标机，同时也避免了因标签掉落所造成的风险，且可实现自动减速和自动停车，提高效率。
35.更优地，所述步骤s2中，复卷控制电脑将距离看台纵向距离最近的瑕疵的横向位
置数据也逐个发送给第一plc，也即，所述逐个发送为在复卷机每次停车后再启动时依次发送一个距离看台纵向距离最近的瑕疵纵向位置数据和横向位置数据；所述第一plc还被设置为也接收所述瑕疵横向位置数据，并在接收下一个瑕疵横向位置数据时，将当前瑕疵横向位置数据更新。这样，可以实现在复卷机上的瞄准式自动打光，而提高人工判断的效率和准确性。
36.为此，看台的打光灯，所述打光灯设置为多个，被沿卷材的横向排列设置，对应不同的横向位置，各打光灯与所述第一plc连接，所述第一plc还被设置为可控制各个打光灯。所述步骤s4中，所述第一plc根据当前瑕疵横向位置，控制与当前瑕疵横向位置对应的打光灯照亮位于开台上的当前瑕疵，瑕疵处在光圈内。
37.从以上实施方式可见，本发明对在卷材生产线上的为生产线服务的视觉检测系统的数据在非生产线设备的复卷机上做了深化的应用，不仅利用了其纵向位置数据，同时又利用了其横向位置数据。以下，本发明对视觉检测系统的数据进行更加进一步的利用。
38.所述复卷控制电脑被设置为具有挑选功能，这样能够对目标卷材瑕疵进行按种类选择（客户对卷材的质量标准往往是不同的）；复卷控制电脑对瑕疵种类的归类是与视觉检测系统对瑕疵种类的归类相同的，也即通过操作复卷控制电脑的挑选功能，能够对视觉检测系统所述目标卷材瑕疵的数据进行挑选滤除，这一操作可以在步骤s1中进行，比如，对于疵点的大小、种类等作出不同的选择。通过选择需要停车处理的瑕疵种类，从而在复卷中，不被选择的瑕疵种类中的瑕疵（不被该卷卷材的客户认作瑕疵）的位置数据不发送给第一plc，复卷机对于不被选择的瑕疵种类中的瑕疵既不减速也不停车，这样，与高速列车不停站的情况类似，能大大加快复卷速度，节省检测体力，这种效果是以依赖标签进行停车检查的传统方法所不具备的。
39.另一方面，如前所述，传统的人工控制复卷机复卷的方法，复卷机是无法生成质检报告的，也无法将处理结果和卷材的瑕疵部位进行对照，而这正是越来越多客户所提出的新要求。采用本发明的方案，复卷控制电脑能更充分地利用生产线视觉检测系统对于所述目标卷材瑕疵的数据（该数据不仅包括了瑕疵纵向、横向位置数据、瑕疵的种类，还包括了对卷材的瑕疵部位在生产线上所拍摄的照片）。所述复卷控制电脑基于接收的视觉检测系统对于所述目标卷材瑕疵的以上数据，生成质检报告表，所述质检报告表可以包括瑕疵所在的位置栏、瑕疵的种类栏、瑕疵的照片栏以及瑕疵的处理结果栏，这样，质检员可以将处理的结果，比如将从卷材上相应瑕疵位置挑掉的虫子，贴在相应栏的相应行中，与同一行的照片（照片上已显示了该瑕疵部位有该虫子）进行对比，以此呈交的质检报告使客户对于的产品质量具有更高的信赖感。解决了以往无法实时提供有具体内容的质检报告的问题。
40.此外，由于操作人员已实现获取了之间报告的基础数据（也即瑕疵数据），为了提高操作人员的信息获取量，以便及时做好工作准备，在复卷机每次停车后再启动时，复卷控制电脑发送一个距离看台纵向距离最近的瑕疵位置数据后至下一次停车之间，第一plc通过编码器按设定时间间隔（比如10ms）给复卷控制电脑提供当前速度和已经复卷的米长信息，复卷控制电脑接收该信息后，将其显示在显示器上，由此，复卷操作人员可以锯齿提前做好准备，提高工作效率。
41.通过编码器，第一plc实时获取到当前的速度和到目标停车点距离，通过计算获得设备的最优减速时间，以便在此低速下，可以准确停到看台位置。
42.以下在结构硬件对以上说明中涉及的各功能装置、系统做进一步说明：1. 视觉检测系统（电脑）：本发明中的视觉检测系统是卷材生产线上的设备，由其核心的高速智能线性相机和电脑及相应软件组成的一套瑕疵检测系统，该核心的高速智能线性相机由影像采集单元、影像处理单元、影像运算单元和输入输出模块组成。当有检测到瑕疵时，智能相机会将瑕疵的图像，大小，坐标等数据信息通过tcp/ip传给电脑软件显示及保存，这些信息都保存在视觉检测系统电脑的sql的数据库中，sql的数据中还有其他信息，如该瑕疵的灰度值，长宽比，圆度等信息，可以提供客户更多的分析数据。可以根据现场材料配置参数，检出瑕疵后，得到瑕疵的数据，并存在视觉检测系统的电脑sql数据库中。
43.2.贴标机：是现有卷材生产线上的执行设备，当有瑕疵时，在缺陷横向对齐，且靠材料边缘处贴标。
44.3.复卷控制电脑：从生产线视觉检测系统获取全部的产品数据（瑕疵的类别，瑕疵的横向位置，纵向位置等），再根据设置的需要挑选的瑕疵，将需要挑选的瑕疵的横向位置和纵向位置的数据通过tcp/ip发给第一plc。
45.4.编码器：提供plc脉冲信号，1mm/pulse，附属于第一plc，用于为第一plc计数，以对应到卷材的长度数据。
46.5.第一plc：第一plc通过高速计数功能，实时接收编码器的数据，可以实时计算出实时的长度和实时的速度，速度和长度更新的周期5-10ms，当速度产生变化时，能非常高效的获取到实时的速度，并且通过tcp/ip传送给复卷控制电脑；复卷控制电脑也通过tcp/ip将数据发给第一plc；第一plc实时更新提前减速距离，并且不断跟当前值做比较，计算过程《1ms，以精确控制停车位置。具体包括：a.通过高速计数获得编码器产生的脉冲数，一直计算实时的瑕疵位置和卷材运行速度，通过tcp/ip脉冲信号传给复卷控制电脑。
47.b.从复卷控制电脑获取瑕疵的横向位置，纵向位置。
48.c.通过计算获得设备的最优减速时间，计算当前速度下需要提前停车的距离d.通过获取的横向位置，计算瑕疵分布在哪一个灯的范围之内，控制对应的灯光亮起6.复卷机：第一plc读取到下一个瑕疵的坐标，对于每个需要停车的瑕疵，发两次脉冲信号给复卷机plc，以分别减速和停车。
49.7.打光系统：在看台位置（即操作员位置）上方，横向位置安装一排若干盏灯，当复卷机准确停车后，第一plc通过瑕疵的横向坐标，控制瑕疵上方对应的灯源点亮，在材料上形成一个光圈，此时瑕疵就处在光圈的位置，缩短操作人员的寻找时间。
50.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明的设施可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。本发明的实施例可以使用现有的处理器来实现，或者由被用于此目的或其他目的用于适当系统的专用处理器来实现，或者由硬接线系统来实现。本发明的实施例还包括非暂态计算机可读存储介质，其包括用于承载或具有存储在其上的机器可执行指令或数据结构的机器可读介质；这种机器可读介质可以是可由通用或专用计算机或具有处理器的其他机器访问的任何可用介质。举例来说，这种机器可读介质可以包括ram、rom、eprom、eeprom、cd-rom或其他光盘存储器、磁盘存储器或其他磁存储设备，或任何其他可用于以机器可执行指令或数据结构的形式携带或存储所需的程
序代码，并可被由通用或专用计算机或其它带有处理器的机器访问的介质。当信息通过网络或其他通信连接（硬接线、无线或硬接线或无线的组合）传输或提供给机器时，该连接也被视为机器可读介质。
51.至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。