機(jī)器視覺在煙支外觀檢測(cè)中的應(yīng)用

　　隨著科技的發(fā)展，視覺系統(tǒng)在各個(gè)領(lǐng)域也有了一定的發(fā)展，采用視覺檢測(cè)的高性能傳感器，在部分關(guān)鍵的、特殊的場(chǎng)合逐漸取代了傳統(tǒng)的光電傳感器、顏色傳感器。目前，隨著煙草行業(yè)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來越嚴(yán)格，煙草設(shè)備的部分檢測(cè)系統(tǒng)中也逐步引入了此類視覺系統(tǒng)。如制絲車間煙葉除雜設(shè)備、包裝機(jī)的小包外觀檢測(cè)、大條外觀檢測(cè)等等。

　　 隨著煙廠對(duì)香煙質(zhì)量、外觀要求的進(jìn)一步加強(qiáng)，對(duì)煙支外觀檢測(cè)的需求也顯現(xiàn)出來。煙支鋼印體現(xiàn)了卷煙的品牌，具有一定的品牌凝聚力和象征性，尤其對(duì)于高檔香煙，煙支鋼印的品牌宣傳作用就顯得更加重要。因此，針對(duì)目前卷煙設(shè)備中存在的鋼印模糊、圖案缺少、位置跑偏、圖案及鋼號(hào)使用錯(cuò)誤等質(zhì)量問題，大樹公司開發(fā)出基于CCD圖像視覺系統(tǒng)的鋼印檢測(cè)裝置，用于解決上述問題。

　　設(shè)計(jì)特點(diǎn)及檢測(cè)原理

　　1 設(shè)計(jì)特點(diǎn)

　　采用高速CCD影像視覺傳感器，運(yùn)用AVR高速微型單片機(jī)進(jìn)行控制，從而具有性能穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)單，安裝方便等特點(diǎn)；

　　本裝置是一套高速、高性能、獨(dú)立的控制系統(tǒng)，可存儲(chǔ)32個(gè)不同品牌圖像，滿足每4至6根煙抽檢一次的高抽檢率；

　　該裝置設(shè)計(jì)中體現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)整體性、美觀性、不影響操作習(xí)慣的思路，將控制箱體安裝在原機(jī)操作面板與煙絲斗空余空間處，無需另外打孔外掛控制箱體，不但對(duì)原機(jī)的運(yùn)行沒有任何影響，在外觀上也具有統(tǒng)一性。

　　2 檢測(cè)原理

　　 根據(jù)PROTOS卷接機(jī)電氣系統(tǒng)的工作原理，編碼器會(huì)產(chǎn)生增量、索引兩種頻率的脈沖，每一單支煙會(huì)對(duì)應(yīng)64個(gè)脈沖，因此根據(jù)編碼器產(chǎn)生脈沖可以對(duì)煙支鋼印進(jìn)行準(zhǔn)確的定位。首先,把標(biāo)準(zhǔn)的鋼印圖像及所設(shè)置檢測(cè)區(qū)域存儲(chǔ)于視覺系統(tǒng)中，當(dāng)機(jī)器運(yùn)行時(shí),根據(jù)軸編碼器脈沖對(duì)盤紙（打過鋼印后）進(jìn)行定點(diǎn)拍照，對(duì)當(dāng)前所拍圖像和存儲(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)圖像進(jìn)行比較，若像素值、相似度、圖像位置坐標(biāo)（X ,Y）在設(shè)置的公差之內(nèi)，表示此鋼印圖像合格，否則判為不合格。當(dāng)連續(xù)出現(xiàn)不合格鋼印圖案時(shí)報(bào)警停車，等待人工參與解決故障。

　　2.3 系統(tǒng)圖及工作流程圖

圖 1 視覺系統(tǒng)外觀圖(采用高速高性能相機(jī)及控制器)

圖2 為該視覺系統(tǒng)所拍煙支鋼印圖案

圖3 硬件系統(tǒng)圖

圖4 工作流程圖

　　 先存入正確的圖案，讀取PROTOS機(jī)軸編碼器信號(hào)，用于跟蹤煙支鋼印位置，攝像頭拍攝盤紙上鋼印圖案，將拍攝圖案與存入的正確圖案進(jìn)行比對(duì)，得出結(jié)果，當(dāng)連續(xù)出現(xiàn)的壞煙數(shù)與設(shè)定支數(shù)相同時(shí)，給出停車報(bào)警信號(hào)。

　　面板功能及按鍵說明

　 　1 功能鍵：通過功能按鍵可對(duì)進(jìn)入各參數(shù)的修改狀態(tài)，如品牌、拍照偏移步數(shù)、剔除步數(shù)；

　　 2：當(dāng)參數(shù)修改完畢后，按此鍵即保存所修改的參數(shù)；

　　 3：加按鍵，在參數(shù)修改模式下，按下此按鍵可增大設(shè)定數(shù)；

　　 4：減按鍵，在參數(shù)修改模式下，按下此按鍵可減小設(shè)定數(shù)；

　　 5：信號(hào)狀態(tài)指示燈；

　　 6 電源開關(guān)：該系統(tǒng)總電源開關(guān)；

　　 7 液晶顯示屏主要顯示當(dāng)前鋼印圖像、當(dāng)前檢測(cè)模式；

　　 8 設(shè)定/顯示窗體：顯示設(shè)定參數(shù)、停機(jī)次數(shù)。

　　安裝及維護(hù)

　　1 安裝位置

　　 本裝置的檢測(cè)攝像頭安裝在垂直拉伸盤紙側(cè)，用于檢測(cè)盤紙上的鋼印。控制箱體和面板安裝在原機(jī)SRM箱位置空面板內(nèi)，與原機(jī)渾然一體。編碼器信號(hào)、工作電源、停車信號(hào)從原機(jī)端子內(nèi)引入，與原機(jī)線號(hào)相同，便于維護(hù)。現(xiàn)場(chǎng)安裝只需2-3小時(shí)。安裝位置具體如下圖所示：

　　2 日常維護(hù)

　　經(jīng)常檢查檢測(cè)鏡頭,保持檢測(cè)鏡頭清潔干凈；

　　同步信號(hào)調(diào)校完畢之后,不要再去調(diào)校.如果要調(diào)校,設(shè)置的檢測(cè)參數(shù)也要重新校正；

　　鏡頭焦距,和光圈安裝時(shí)已經(jīng)調(diào)試好,不需要經(jīng)常調(diào)試。

　　使用后的經(jīng)濟(jì)效益

　　 當(dāng)前煙支鋼印圖案的檢測(cè)方式，是通過機(jī)臺(tái)工作人員不定時(shí)地對(duì)成品煙支進(jìn)行少量抽檢，從而達(dá)到控制質(zhì)量的目的。在實(shí)際生產(chǎn)中，這種檢測(cè)方式有很大的弊病：PROTOS卷接機(jī)一般保持在7000支/分的高速生產(chǎn)中，每秒鐘就有近120支的成品煙支流出生產(chǎn)線，如果機(jī)臺(tái)工作人員每5分鐘抽查一次，當(dāng)發(fā)現(xiàn)圖標(biāo)不合格時(shí)，生產(chǎn)線上已有3萬多支煙流出生產(chǎn)線，這必將給企業(yè)造成很大的損耗，且降低了有效作業(yè)率。使用本公司研制的鋼印圖案檢測(cè)裝置后，可以達(dá)到在線4至6根煙抽檢一次，抽檢頻率超過國(guó)內(nèi)其他廠家同類產(chǎn)品，當(dāng)連續(xù)出現(xiàn)不合格信號(hào)且達(dá)到用戶設(shè)定的臨界值時(shí)，檢測(cè)裝置立即向卷接機(jī)發(fā)出停機(jī)信號(hào)，并顯示報(bào)警信息提示機(jī)臺(tái)工作人員及時(shí)進(jìn)行人工處理，不僅為企業(yè)降低損失，同時(shí)也為企業(yè)提供了品質(zhì)保障，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。