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卷煙濾棒端面形狀質(zhì)量檢測的裝置制造方法
【專利摘要】卷煙濾棒端面形狀質(zhì)量檢測的裝置，包括機構(gòu)安裝板，機構(gòu)安裝板緊挨著濾棒末端生產(chǎn)設備，機構(gòu)安裝板上依次安裝著分頁輪、拍照位鼓輪、剔除位鼓輪、收料鼓輪、收料臺和電柜箱六大部分，視覺模組單元與拍照位鼓輪相連，剔除位鼓輪上有濾棒傳遞與剔除裝置，分頁輪負責從濾棒末端生產(chǎn)設備接收濾棒并實現(xiàn)濾棒規(guī)整；視覺模組單元負責視覺采像和分析；濾棒傳遞與剔除裝置負責濾棒的高速傳遞與剔除；收料鼓輪、收料臺用于成品收料；電柜箱主要包含本裝置的電路器件和計算機；本實用新型的優(yōu)點：1、自動化程度高；2、實時在線檢測，次品在線剔除；3、高精度；4、非接觸，對產(chǎn)品不產(chǎn)生損傷和污染；5、獲得濾棒端面形狀參數(shù)全部測量數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)可回查。
【專利說明】 卷煙濾棒端面形狀質(zhì)量檢測的裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及煙支濾棒端面外觀質(zhì)量檢測以及機器視覺測量領域，具體的是卷煙濾棒的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，在生產(chǎn)末端通過光機電一體化裝置，采用機器視覺非接觸式測量方法，在線實時檢測濾棒端面外觀參數(shù)，并在線剔除次品濾棒。
【背景技術】
[0002]視覺功能復合濾棒是一種二元復合濾棒，一方面給予消費者感官享受(視覺、口感)享受的同時也給予消費者低焦油低危害安全保障。它的表現(xiàn)形式多樣化，可以是進唇端采用視覺新穎型的濾段，如圓柱空管、圖案文字空腔、溝槽、香線等等。
[0003]視覺功能復合濾棒的主要特點是:精確的形狀、新穎的外觀，有利于給消費者視覺上的享受。而由于制造工藝方面的原因，難于生產(chǎn)，目前國內(nèi)只有高端香煙使用，并且濾棒主要依靠進口。
[0004]視覺功能復合濾棒由于制造工藝和產(chǎn)品本身特點等多方面原因，所生產(chǎn)產(chǎn)品不可避免的會產(chǎn)生一定缺陷，缺陷種類主要包括:濾棒空腔圖案形心與外圓圓心不同心，濾棒空腔圖案形狀變形，外圓不圓度高，濾棒空腔圖案或外圓產(chǎn)生毛絲、缺口等。
[0005]國內(nèi)在此種濾棒端面外觀檢測上目前還處于空白，對缺陷產(chǎn)品進行檢測只能依靠人工篩選。
[0006]目前已有的對濾棒外圓周和圓度檢測方法主要采用激光測距，通過濾棒在激光測距傳感器前旋轉(zhuǎn)一周，連續(xù)測量濾棒與傳感器距離，從而測量濾棒圓周和圓度。此種方法對于濾棒空腔圖案難以實現(xiàn)檢測。
[0007]在煙支質(zhì)量檢測領域，已有的一些基于機器視覺的檢測方法，主要是對煙身某一局部進行外觀檢查。但是沒有對端面進行外觀檢測的方法或設備。
[0008]人工篩選主要依賴于肉眼觀察，存在標準不明確、易誤判、效率低下、工人勞動強度大、易產(chǎn)生二次污染和損傷等劣勢。而目前已有的自動化檢測方法難以實現(xiàn)濾棒空腔圖案檢測，并且傳統(tǒng)的接觸式測量方法難以實現(xiàn)在線高速檢測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本實用新型是一種基于機器視覺測量技術的卷煙濾棒端面形狀質(zhì)量檢測的方法及其裝置。旨在實現(xiàn)卷煙濾棒端面形狀全自動在線檢測，剔除次品濾棒，檢測速度大于2500支/分鐘。同時獲取全部所生產(chǎn)濾棒的端面形狀參數(shù)數(shù)據(jù)，為前端生產(chǎn)設備改進工藝和生產(chǎn)調(diào)試提供科學嚴謹?shù)臄?shù)據(jù)支撐。
[0010]本實用新型的方法；
[0011]在濾棒生產(chǎn)末端，使用兩個已事先進行高精度標定的高速攝像機對濾棒端面輪流取像，通過計算機及其軟件進行圖像分析和測量；測量濾棒空腔圖案形心與濾棒外圓圓心的同心度、濾棒空腔圖案與標準圖案相似度、濾棒外圓圓度，以及濾棒空腔圖案、濾棒外圓的毛絲和缺口 ；通過測量結(jié)果，結(jié)合檢測標準，判斷濾棒是否合格；在線剔除次品濾棒。[0012]本實用新型的方法，步驟如下:
[0013]I)攝像機標定:
[0014]系統(tǒng)停機狀態(tài)下進行,使用長寬均為a毫米的棋盤格標定板,標定板內(nèi)共有bXb個黑白相間的方格圖案，每個方格大小c毫米，標定盤加工精度d毫米，把標定板放置在傳遞過程中濾棒端面所在位置上，軟件提取棋盤格角點，并進行迭代解算，通過計算得到圖像平像與測量平面之間的投影變換關系P ;
[0015]上述a=8, b=ll, c=0.5, d=0.001 ；
[0016]2)濾棒規(guī)整與傳遞:
[0017]分頁輪與濾棒生產(chǎn)設備末端對接，生產(chǎn)設備生產(chǎn)出的濾棒依次進入分頁輪輪上的凹槽，用氣壓將濾棒吹到分頁輪前端，通過分頁輪前端的定位環(huán)使濾棒端面所在位置整齊，分頁輪凹槽上的負壓裝置吸住濾棒，并傳遞到拍照位鼓輪、剔除位鼓輪和收料鼓輪，上述三個鼓輪在轉(zhuǎn)動的過程中在不同的位置得到不同負壓，濾棒在上述三個鼓輪的轉(zhuǎn)動中由于負壓差的存在，使得濾棒可以在上述三個鼓輪中直接高速傳遞；
[0018]3)濾棒端面取像:
[0019]在拍照位鼓輪上，安裝有光電碼盤，每轉(zhuǎn)動一定位置，即向主計算機上的信號采集卡發(fā)送一個信號，兩個高速攝像機1、2分別安裝在適合位置，該位置所在拍照位鼓輪圓周位置在機械安裝時已知，當奇數(shù)序號濾棒轉(zhuǎn)動至高速攝像機I所在位置時，主計算機向高速攝像機I發(fā)送取像信號；當偶數(shù)序號濾棒轉(zhuǎn)動至高速攝像機2所在位置時，主計算機向高速攝像機2發(fā)送取像信號，即實現(xiàn)兩個高速攝像機對濾棒端面輪流拍照；采用2個高速攝像機原因是，單個高速攝像機難以滿足檢測速度要求；
[0020]4)濾棒端面圖像分析:
[0021]主計算機對步驟3)得到的濾棒端面圖像，采用亞像素輪廓提取技術，通過圖像平滑濾波、圖像二值化、邊緣檢測、邊緣連接、邊緣灰度梯度計算、邊緣亞像素精確定位、噪聲輪廓剔除等步驟獲得濾棒端面外圓輪廓和濾棒空腔圖案輪廓；
[0022]對外圓輪廓進行橢圓擬合得到圓心和周長，對濾棒空腔圖案輪廓計算形心和主軸，分析外圓輪廓圓心不圓度；分析外圓輪廓圓心與空腔圖案形心的同心度；分析濾棒空腔圖案與標準圖案相似度；分析濾棒空腔圖案和濾棒外圓的毛絲和缺口 ；
[0023]5)參數(shù)測量和次品判斷:
[0024]將步驟4)得到的以圖像像素為單位的圖像特征和步驟I)得到的圖像平像與測量平面之間的投影變換關系P，綜合得到圖像特征以毫米為單位的參數(shù)；再根據(jù)事先設定的檢測標準，判斷濾棒是否合格，將濾棒序號和各端面參數(shù)以及是否合格等信息寫入數(shù)據(jù)庫，同時保存在緩沖區(qū)；
[0025]6)次品在線剔除:
[0026]濾棒繼續(xù)傳遞到剔除位鼓輪，剔除位鼓輪有負壓剔除裝置，濾棒傳遞到剔除位置，主計算機根據(jù)剔除位置濾棒序號，在緩沖區(qū)中查詢是否合格，發(fā)送指令給控制剔除裝置剔除不合格濾棒，同時對緩沖區(qū)數(shù)組進行移位操作；
[0027]電信號通過光耦隔離后，經(jīng)IGBT的放大，高頻電磁閥在接受到工控機發(fā)來的電信號，迅速打開閥門，高壓空氣瞬間把相對應位置的濾棒剔除；
[0028]7)合格品收料:[0029]對判斷為合格品的濾棒，傳遞入收料鼓輪，進入收料臺，完成收料。
[0030]本實用新型的機械裝置部分:
[0031]本實用新型裝置包括機構(gòu)安裝板，機構(gòu)安裝板緊挨著濾棒末端生產(chǎn)設備，機構(gòu)安裝板上依次安裝著分頁輪、拍照位鼓輪、剔除位鼓輪、收料鼓輪、收料臺和電柜箱六大部分，視覺模組單元與拍照位鼓輪相連，剔除位鼓輪上有濾棒傳遞與剔除裝置，分頁輪負責從濾棒末端生產(chǎn)設備接收濾棒并實現(xiàn)濾棒規(guī)整；視覺模組單元負責視覺采像和分析；濾棒傳遞與剔除裝置負責濾棒的高速傳遞與剔除；收料鼓輪、收料臺用于成品收料；電柜箱主要包含本裝置的電路器件和計算機。
[0032]分頁輪與濾棒生產(chǎn)設備末端對接，分頁輪的圓周上分布有縱向的凹槽，生產(chǎn)設備生產(chǎn)出的濾棒依次進入分頁輪上的凹槽，用氣壓將濾棒吹到分頁輪前端，分頁輪前端安裝有定位環(huán)，定位環(huán)使濾棒端面所在位置整齊，分頁輪凹槽上的負壓裝置吸住濾棒，并傳遞到拍照位鼓輪；拍照位鼓輪中安裝有2個高速像機和像機調(diào)整機構(gòu)，拍照位鼓輪旁邊安裝有剔除位鼓輪，剔除位鼓輪旁邊安裝有收料鼓輪和收料機構(gòu)，在拍照位鼓輪、剔除位鼓輪和收料鼓輪的末端安裝有負壓通道，負壓通道與上述三個鼓輪凹槽上的負壓裝置相通，每一個鼓輪凹槽上的負壓裝置吸住濾棒，并依次傳遞到下一個鼓輪。
[0033]本實用新型的電路部分
[0034]主電路接4線3相380V的工業(yè)電源，工控機控制電源、開關電源、輸送帶、光源控制器分別用獨立的空氣開關；在工控機的輸入信號采用光耦隔離，把光電碼盤的24V信號轉(zhuǎn)換成5V信號輸入工控機；工控機的5V輸出信號，輸出后經(jīng)過光耦隔離、再通過IGBT的放大到24V控制電磁閥、報警器；輸入輸出隔離放大板的24V電源來自于開關電源。
[0035]本實用新型的軟件程序的流程:
[0036]軟件程序為達到高速檢測效率要求，使用多線程技術和事件驅(qū)動技術；
[0037]系統(tǒng)啟動后，創(chuàng)建四個線程，其中線程I用于檢查光電碼盤回零信號和計數(shù)器信號；線程2用于攝像機I取像和分析；線程3用于攝像機2取像和分析；線程4用于界面顯不和結(jié)果輸出；
[0038]當線程I檢測到拍照位鼓輪轉(zhuǎn)動一個凹槽位置，以事件通知線程2 ;再轉(zhuǎn)動一個凹槽位置，以事件通知線程3 ;不斷循環(huán)實現(xiàn)線程2、3輪流響應；線程2和線程3分別控制攝像機1、攝像機2的取像、分析、判斷、記錄；
[0039]軟件創(chuàng)建一個數(shù)組，每一個濾棒傳遞到某一個鼓輪，則在數(shù)組中從O開始為其編號，取像和分析結(jié)果都記錄到相對應編號的數(shù)組中；拍照位鼓輪每轉(zhuǎn)動一個凹槽位置，數(shù)組則移位一位；光電碼盤每次回零，則拍照位鼓輪轉(zhuǎn)動一圈，相應的數(shù)組序號回到0，以此實現(xiàn)濾棒的序號跟蹤；
[0040]線程I每檢測到拍照位鼓輪轉(zhuǎn)動一個凹槽位置，在數(shù)組中查詢此時剔除位置濾棒是否合格，控制剔除閥實現(xiàn)次品剔除。
[0041]本實用新型的使用方法或操作過程:
[0042]I)系統(tǒng)上電開機；
[0043]2)啟動軟件；
[0044]3)每隔一段時間即1-6個月，標定一次攝像機；
[0045]4)設定各參數(shù)項的檢測標準；[0046]5)點擊“開始工作”；
[0047]6)將進入收料臺的濾棒裝箱。
[0048]本實用新型的優(yōu)點:
[0049]I)自動化程度高；
[0050]2)實時、高速、在線檢測，次品在線剔除；
[0051]3)高精度，重復測量精度達到0.0lmm ；
[0052]4)非接觸，對產(chǎn)品不產(chǎn)生任何損傷和污染；
[0053]5)獲得濾棒端面形狀參數(shù)全部測量數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)可回查，為前端生產(chǎn)設備工藝改進和生產(chǎn)調(diào)試提供科學嚴謹?shù)臄?shù)據(jù)支撐；
[0054]6)本方案針對濾棒端面空腔圖案與外圓參數(shù)進行檢測，但本實用新型內(nèi)容對于其他濾棒端面外觀形狀以及煙支端面外觀的檢測同樣適用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0055]圖1是本實用新型的總體結(jié)構(gòu)布置圖
[0056]圖中，1、分頁輪，2、濾棒傳遞與剔除裝置，3、收料臺，4、電柜箱，43、濾棒末端生產(chǎn)設備，44、視覺模組單元；
[0057]圖2-1、2-2是本實用新型的電路圖
[0058]圖3是本實用新型的軟件流程框圖
[0059]圖4是本實用新型的軟件結(jié)構(gòu)圖
[0060]圖5-1是濾棒傳遞與規(guī)整結(jié)構(gòu)俯視圖
[0061]圖5-2是濾棒傳遞與規(guī)整結(jié)構(gòu)主視圖
[0062]圖中，1、分頁輪，5、定位環(huán)，6、拍照位鼓輪，7、剔除位鼓輪，8、收料鼓輪，9、收料機構(gòu)，10、負壓通道，11、機構(gòu)安裝板；
[0063]圖6是三個鼓輪凹槽和負壓吸附結(jié)構(gòu)剖面圖
[0064]圖中:12、定位圈，13、齒輪箱，14、擋圈，15、傳動減速套，16、箱體外殼，17、角接觸軸承，18、轉(zhuǎn)動主軸，19、轉(zhuǎn)動擋圈，20、傳遞輪，21、深溝軸承，22、定位環(huán)，23、主軸軸承，24、主軸固定套，25、主軸定位環(huán)，26、主軸隔套，27、主軸擋圈，28、軸承內(nèi)套，29、主軸前端軸承；
[0065]圖7是高速攝像單元與三個鼓輪結(jié)構(gòu)俯視圖
[0066]圖中，7、剔除位鼓輪，8、收料鼓輪，30、主軸外殼，31、聯(lián)軸器，32、光電碼盤，33、鏡頭，34、相機，35、相機調(diào)節(jié)座；
[0067]圖8是剔除位鼓輪結(jié)構(gòu)圖
[0068]圖中，36、傳動箱體后板，37、剔除位軸承，38、內(nèi)套，39、鼓輪軸承，40、剔除位固定軸，41、剔除風道,42、軸承蓋板；
[0069]圖9是攝像機標定算法流程圖
[0070]圖10是濾棒端面形狀參數(shù)測量算法流程圖
[0071]【具體實施方式】
[0072]下面結(jié)合附圖對本實用新型詳細說明如下:
[0073]在圖1、圖5-1和5-2中，本實用新型裝置包括機構(gòu)安裝板11，機構(gòu)安裝板11緊挨著濾棒末端生產(chǎn)設備43，機構(gòu)安裝板11上依次安裝著分頁輪1、拍照位鼓輪6、剔除位鼓輪7、收料鼓輪8、收料臺3和電柜箱4六大部分，視覺模組單元44與拍照位鼓輪6相連，剔除位鼓輪7上有濾棒傳遞與剔除裝置2，分頁輪I負責從濾棒末端生產(chǎn)設備43接收濾棒并實現(xiàn)濾棒規(guī)整；視覺模組單元44負責視覺采像和分析；濾棒傳遞與剔除裝置2負責濾棒的高速傳遞與剔除；收料鼓輪8、收料臺3用于成品收料；電柜箱4主要包含本裝置的電路器件和計算機。
[0074]分頁輪I與濾棒生產(chǎn)設備前端生產(chǎn)設備43對接，分頁輪I的圓周上分布有縱向的凹槽，生產(chǎn)設備生產(chǎn)出的濾棒依次進入分頁輪I上的凹槽，用氣壓將濾棒吹到分頁輪I前端，分頁輪I前端安裝有定位環(huán)5，定位環(huán)5使濾棒端面所在位置整齊，分頁輪I凹槽上的負壓裝置吸住濾棒，并傳遞到拍照位鼓輪6 ;拍照位鼓輪6中安裝有2個高速像機和像機調(diào)整機構(gòu)，拍照位鼓輪6旁邊安裝有剔除位鼓輪7，剔除位鼓輪7旁邊安裝有收料鼓輪8和收料機構(gòu)9，在拍照位鼓輪6、剔除位鼓輪7和收料鼓輪8的末端安裝有負壓通道10，負壓通道10與上述三個鼓輪凹槽上的負壓裝置相通，每一個鼓輪凹槽上的負壓裝置吸住濾棒，并依次傳遞到下一個鼓輪。
[0075]圖6是三個鼓輪凹槽和負壓吸附結(jié)構(gòu)剖面圖
[0076]分頁輪I與濾棒末端生產(chǎn)設備43對接，并依次安裝有拍照位鼓輪6、剔除位鼓輪
7、收料鼓輪8，在拍照位鼓輪6上，傳動主軸18的端部安裝有定位圈12，定位圈12上安裝有箱體外殼16，箱體外殼16內(nèi)依次有齒輪箱13和擋圈14，通過角接觸軸承17安裝有傳動減速套15，在傳動主軸18的另一端通過轉(zhuǎn)動擋圈19安裝有傳遞輪20 ;中間是剔除位鼓輪7 ;緊挨著是收料鼓輪8，收料鼓輪8通過深溝軸承21安裝在支架上，收料鼓輪8中心是主軸，主軸縱向上依次安裝有定位環(huán)22、主軸軸承23、主軸定位環(huán)25、主軸擋圈27、軸承內(nèi)套28和主軸前端軸承29，主軸徑向上依次套有主軸隔套26和主軸固定套24。
[0077]傳動主軸18固定，動力部分由設備動力齒輪傳遞過來后通過傳動減速套15，分別傳動給拍照位鼓輪6、剔除位鼓輪7、收料鼓輪8，在上述三個鼓輪中，鼓輪高速轉(zhuǎn)動，空氣通過鼓輪表面的小孔進入，產(chǎn)生負壓，鼓輪里面的傳動軸有空隙，鼓輪的轉(zhuǎn)動相對傳動軸產(chǎn)生了不同的負壓，濾嘴被鼓輪的負壓吸合，三個鼓輪在轉(zhuǎn)動的時候，相互之間有負壓差，濾棒在鼓輪之間的負壓差作用下從一個鼓輪傳遞到另外一個鼓輪，分頁輪與濾棒生產(chǎn)設備末端對接，生產(chǎn)設備生產(chǎn)出的濾棒依次進入分頁輪上的凹槽，用氣壓將濾棒吹到鼓輪前端，通過分頁輪前端的定位環(huán)使濾棒端面所在位置整齊，鼓輪凹槽上的負壓裝置吸住濾棒，并傳遞到拍照位鼓輪、剔除位鼓輪和收料鼓輪。
[0078]圖7是高速攝像單元與三個鼓輪結(jié)構(gòu)俯視圖。
[0079]視覺模組單元包括相機調(diào)節(jié)座35，相機調(diào)節(jié)座35上安裝有兩個相同的相機34，相機的前端固定有鏡頭33，鏡頭33的前部有光電碼盤32，光電碼盤32通過聯(lián)軸器31與拍照位鼓輪6相連，環(huán)形光源靠近拍照位鼓輪6的端面，相機調(diào)節(jié)座35調(diào)節(jié)相機34使鏡頭33中心對準環(huán)形光源中間孔中心，在轉(zhuǎn)動過程中每轉(zhuǎn)動一定角度發(fā)送脈沖信號，拍照位鼓輪6一邊與分頁輪I相連，另一邊與剔除位鼓輪7相連。
[0080]圖8是剔除裝置結(jié)構(gòu)圖
[0081 ] 剔除位鼓輪7中間固定有一個剔除位固定軸40，剔除位固定軸40是一個空心軸，剔除位固定軸40上有內(nèi)套38，剔除位固定軸40固定在傳動箱體后板36上，剔除位固定軸40中部通過剔除位軸承37和鼓輪軸承39安裝有剔除位鼓輪7，剔除位固定軸40的端部安裝有軸承蓋板42，剔除位鼓輪7內(nèi)有剔除風道41 ;動力從主軸齒輪傳遞給剔除位鼓輪7，負壓空氣從剔除位鼓輪7表面的小孔進入，經(jīng)過內(nèi)套抽走，從而產(chǎn)生了剔除位鼓輪7表面的負壓，當次品濾嘴轉(zhuǎn)到剔除位，工控機發(fā)出信號，打開高頻電磁閥，高壓空氣經(jīng)過剔除風道41進入剔除位鼓輪7內(nèi)部，瞬間把剔除位鼓輪7的剔除位的負壓破壞，高壓空氣把次品濾嘴吹走。
[0082]圖2-1、2-2是本實用新型的電路圖:
[0083]主電路接工業(yè)電源4線3相，工控機控制電源、開關電源、輸送帶、光源控制器分別使用獨立的空氣開關；在工控機的輸入信號采用光耦隔離，把光電碼盤的24V信號轉(zhuǎn)換成5V信號輸入工控機；工控機的5V輸出信號，輸出后經(jīng)過光耦隔離后再通過IGBT的放大到24V,控制電磁閥、報警器；輸入輸出隔離放大板的24V電源來自于開關電源。
[0084]圖3是本實用新型的軟件流程框圖:濾棒端面形狀質(zhì)量檢測系統(tǒng)軟件主要由4個線程組成，其中線程I用于檢查光電碼盤回零信號和計數(shù)器信號；線程2用于攝像機I取像和分析；線程3用于攝像機2取像和分析；線程4用于界面顯示和結(jié)果輸出。4個線程的具體工作方式如下:
[0085]I)當系統(tǒng)啟動后，線程2、3處于等待拍照事件的狀態(tài)，線程I開始檢查光電碼盤的轉(zhuǎn)動信號，讀取碼盤脈沖；
[0086]2)線程I檢測到鼓輪轉(zhuǎn)動一個凹槽位置，觸發(fā)線程2的拍照事件，再轉(zhuǎn)動一個凹槽位置，觸發(fā)線程3的拍照事件；
[0087]3)線程2、3在接到收拍照事件后，控制攝像機采集，獲取采集圖像，進行圖像數(shù)據(jù)分析并記錄分析結(jié)果到數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，然后循環(huán)等待下一次拍照事件；
[0088]4)線程I檢查數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，查找當前剔除位置濾棒參數(shù)，判斷是否剔除，并進行相應的機構(gòu)控制；
[0089]5)線程I對數(shù)據(jù)緩沖區(qū)記錄數(shù)據(jù)移位，同時以事件通知線程I ;
[0090]6)線程I計算統(tǒng)計數(shù)據(jù)，保存數(shù)據(jù)進數(shù)據(jù)庫，更新界面顯示；
[0091]7)流程2-6循環(huán)；
[0092]8)人工點擊界面上停止按鈕，軟件停止工作。
[0093]圖4是本實用新型的軟件結(jié)構(gòu)圖:濾棒端面形狀質(zhì)量檢測系統(tǒng)軟件主要包括:像機標定模塊，用于攝像機標定；圖像采集模塊，用于攝像機圖像采集控制；圖像分析模塊，用于圖像數(shù)據(jù)分析；機電控制模塊，用于機電結(jié)構(gòu)控制；參數(shù)設定模塊，供用戶進行檢測標準等參數(shù)設定和管理；系統(tǒng)調(diào)試模塊，供用戶調(diào)試、排查裝置故障；界面顯示模塊，在界面上顯示視頻圖像和必要檢測標準、測量結(jié)果統(tǒng)計數(shù)據(jù)信息等。
[0094]圖9是攝像機標定算法流程圖:攝像機標定方法使用長寬均為8毫米的棋盤格標定板，標定板內(nèi)共有11X11個黑白相間的方格圖案，像機對標定板拍照后，軟件提取棋盤格角點，通過角點的空間坐標與圖像坐標，解算投影變換關系P ；
[0095]解算流程如下:
[0096]I)通過投影方程式，以每個角點空間坐標與圖像坐標為已知數(shù)，以P為未知數(shù)建立線性方程組,線性求解P ；
[0097]2)從P中分解包含誤差的攝像機內(nèi)、外參數(shù)[0098]3)建立攝像機內(nèi)、外參數(shù)非線性方程組。利用最小二乘迭代解算非線性方程組
[0099]4)建立攝像機像差系統(tǒng)方程組，求解像差系統(tǒng)
[0100]5) 3-4收斂，算法結(jié)束，否則循環(huán)3-4。
[0101]圖10是濾棒端面形狀參數(shù)測量算法流程圖:攝像機采集得到一張圖像后，經(jīng)過圖像平滑濾波、圖像二值化、整像素輪廓提取、亞像素輪廓精確定位、噪聲輪廓剔除、圖像坐標向物理坐標轉(zhuǎn)換、輪廓分析、參數(shù)計算等步驟，完成濾棒端面外圓輪廓和濾棒空腔圖案分析。
【權(quán)利要求】
1.卷煙濾棒端面形狀質(zhì)量檢測的裝置，其特征在于，包括機構(gòu)安裝板，機構(gòu)安裝板緊挨著濾棒末端生產(chǎn)設備，機構(gòu)安裝板上依次安裝著分頁輪、拍照位鼓輪、剔除位鼓輪、收料鼓輪、收料臺和電柜箱六大部分，視覺模組單元與拍照位鼓輪相連，剔除位鼓輪上有濾棒傳遞與剔除裝置，分頁輪負責從濾棒末端生產(chǎn)設備接收濾棒并實現(xiàn)濾棒規(guī)整；視覺模組單元負責視覺采像和分析；濾棒傳遞與剔除裝置負責濾棒的高速傳遞與剔除；收料鼓輪、收料臺用于成品收料；電柜箱主要包含本裝置的電路器件和計算機； 分頁輪與濾棒生產(chǎn)設備末端對接，分頁輪的圓周上分布有縱向的凹槽，生產(chǎn)設備生產(chǎn)出的濾棒依次進入分頁輪上的凹槽，用氣壓將濾棒吹到分頁輪前端，分頁輪前端安裝有定位環(huán)，定位環(huán)使濾棒端面所在位置整齊，分頁輪凹槽上的負壓裝置吸住濾棒，并傳遞到拍照位鼓輪；拍照位鼓輪中安裝有2個高速像機和像機調(diào)整機構(gòu)，拍照位鼓輪旁邊安裝有剔除位鼓輪，剔除位鼓輪旁邊安裝有收料鼓輪和收料機構(gòu)，在拍照位鼓輪、剔除位鼓輪和收料鼓輪的末端安裝有負壓通道，負壓通道與上述三個鼓輪凹槽上的負壓裝置相通，每一個鼓輪凹槽上的負壓裝置吸住濾棒，并依次傳遞到下一個鼓輪。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的卷煙濾棒端面形狀質(zhì)量檢測的裝置，其特征在于，電路器件包括主電路接4線3相380V的工業(yè)電源，工控機控制電源、開關電源、輸送帶、光源控制器分別使用獨立的空氣開關；在工控機的輸入信號采用光耦隔離，把光電碼盤的24V信號轉(zhuǎn)換成5V信號輸入工控機；工控機的5V輸出信號，輸出后經(jīng)過光耦隔離、再通過IGBT的放大到24V控制電磁閥、報警器；輸入輸出隔離放大板的24V電源來自于開關電源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的卷煙濾棒端面形狀質(zhì)量檢測的裝置，其特征在于， 分頁輪(I)與濾棒末端生產(chǎn)設備(43)對接，并依次安裝有拍照位鼓輪、剔除位鼓輪、收料鼓輪，在拍照位鼓輪上，傳動主軸(18)的端部安裝有定位圈(12)，定位圈(12)上安裝有箱體外殼(16)，箱體外殼(16)內(nèi)依次有齒輪箱(13)和擋圈(14)，通過角接觸軸承(17)安裝有傳動減速套(15)，在傳動主軸(18)的另一端通過轉(zhuǎn)動擋圈(19)安裝有傳遞輪(20);中間是剔除位鼓輪；緊挨著是收料鼓輪，收料鼓輪通過深溝軸承(21)安裝在支架上，收料鼓輪中心是主軸，主軸縱向上依`次安裝有定位環(huán)(22)、主軸軸承(23)、主軸定位環(huán)(25)、主軸擋圈(27)、軸承內(nèi)套(28)和主軸前端軸承(29)，主軸徑向上依次套有主軸隔套(26)和主軸固定套(24)； 傳動主軸(18)固定，動力部分由設備動力齒輪傳遞過來后在傳動減速箱(15)里，分別傳動給拍照位鼓輪出)、剔除位鼓輪(7)、收料鼓輪(8)，在上述三個鼓輪中，鼓輪高速轉(zhuǎn)動，空氣通過鼓輪表面的小孔進入，產(chǎn)生負壓，鼓輪里面的傳動軸有空隙，鼓輪的轉(zhuǎn)動相對傳動軸產(chǎn)生了不同的負壓，濾嘴通過鼓輪的負壓吸合，三個鼓輪在轉(zhuǎn)動的時候，相互之間產(chǎn)生負壓差，濾棒在鼓輪負壓差作用下從一個鼓輪傳遞到另外一個鼓輪，分頁輪與濾棒生產(chǎn)設備末端對接，生產(chǎn)設備生產(chǎn)出的濾棒依次進入分頁輪上的凹槽，用氣壓將濾棒吹到鼓輪前端，通過第分頁輪前端的定位環(huán)使濾棒端面所在位置整齊，鼓輪凹槽上的負壓裝置吸住濾棒，并傳遞到拍照位鼓輪、剔除位鼓輪和收料鼓輪。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的卷煙濾棒端面形狀質(zhì)量檢測的裝置，其特征在于，視覺模組單元包括相機調(diào)節(jié)座(35)，相機調(diào)節(jié)座(35)上安裝有兩個相同的相機(34)，相機的前端固定有鏡頭(33)，鏡頭(33)的前部有光電碼盤(32)，光電碼盤(32)通過聯(lián)軸器(31)與拍照位鼓輪(6)相連，環(huán)形光源靠近拍照位鼓輪(6)的端面，相機調(diào)節(jié)座(35)調(diào)節(jié)相機使鏡頭(33)中心對準環(huán)形光源中間孔中心，在轉(zhuǎn)動過程中每轉(zhuǎn)動一定角度發(fā)送脈沖信號，拍照位鼓輪(6)—邊與分頁輪(I)相連,另一邊與剔除位鼓輪(7)相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的卷煙濾棒端面形狀質(zhì)量檢測的裝置，其特征在于，剔除位鼓輪(7)中間固定有一個剔除位固定軸(40)，剔除位固定軸(40)是一個空心軸，剔除位固定軸(40)上有內(nèi)套(38)，剔除位固定軸(40)固定在傳動箱體后板(36)上，剔除位固定軸(40)中部通過剔除位軸承(37)和鼓輪軸承(39)安裝有剔除位鼓輪(7)，剔除位固定軸(40)的端部安裝有軸承蓋板(42)，剔除位鼓輪(7)內(nèi)有剔除風道(41);動力從主軸齒輪傳遞給剔除位鼓輪(7)，負壓空氣從剔除位鼓輪(7)表面的小孔進入，經(jīng)過內(nèi)套抽走，從而產(chǎn)生了剔除位鼓輪(7)表面的負壓，當次品濾嘴轉(zhuǎn)到剔除位，工控機發(fā)出信號，打開高頻電磁閥，高壓空氣經(jīng)過剔除風道進入剔除位鼓輪(7)內(nèi)部，瞬間把剔除位鼓輪(7)的剔除位的負壓破壞，高壓空氣把次品濾嘴`吹走。
【文檔編號】G01B11/24GK203629547SQ201320702064
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2013年11月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月8日
【發(fā)明者】譚新良, 易浩, 夏平宇, 陳勇, 姚建文, 梅小明, 尚勇, 袁重陽, 周翔, 周偉安 申請人:湖南中煙工業(yè)有限責任公司, 常德芙蓉大亞化纖有限公司, 佛山市辰創(chuàng)視覺科技有限公司