專利名稱：一種條煙裝箱機(jī)缺條在線視覺(jué)檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種煙草行業(yè)中的檢測(cè)裝備，具體的說(shuō)是一種條煙裝箱機(jī)缺條在 線視覺(jué)檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
條煙裝箱是卷煙生產(chǎn)流程的最后一道工序，在條煙裝箱時(shí)，箱打包機(jī)有時(shí)會(huì)工作 混亂，特別是在條煙打包機(jī)生產(chǎn)流量較大或來(lái)料不夠的情況下，箱打包機(jī)的工作會(huì)出現(xiàn)異 常，導(dǎo)致條煙缺失的情況，盡管這種現(xiàn)象屬于小概率事件，可一旦此類缺條煙箱流入市場(chǎng)， 將造成卷煙廠家、經(jīng)銷商和消費(fèi)者之間不必要的經(jīng)濟(jì)法律糾紛，甚至嚴(yán)重影響企業(yè)的聲譽(yù)， 因此對(duì)煙箱進(jìn)行缺條檢測(cè)與剔除控制的重要性不言而喻。目前煙草生產(chǎn)企業(yè)對(duì)煙箱缺條的 檢測(cè)手段為核源射線檢測(cè)法，隨著現(xiàn)代卷煙生產(chǎn)對(duì)環(huán)保的要求，以及對(duì)核輻射源的難管控 因素，使得核源檢測(cè)的應(yīng)用受到安全及環(huán)保等因素的制約。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在采用核源檢測(cè)受到安全及環(huán)保等因素的制約等問(wèn)題，本實(shí)用 新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種無(wú)污染、安全快速的條煙裝箱機(jī)缺條在線視覺(jué)檢測(cè)裝置。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是本實(shí)用新型一種條煙裝箱機(jī)缺條在線視覺(jué)檢測(cè)裝置安裝于封箱機(jī)內(nèi)部，包括視覺(jué) 單元、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、以太網(wǎng)交換機(jī)、掃碼器及控制模塊、報(bào)警及剔除模塊以及輸入輸出控 制模塊，其中視覺(jué)單元采集煙箱裝箱過(guò)程圖像，通過(guò)以太網(wǎng)交換機(jī)與數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)相連進(jìn) 行數(shù)據(jù)通訊；掃碼器及控制模塊采集煙箱條碼信息送至數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)；輸入輸出控制模塊 接收視覺(jué)單元的剔除信號(hào)，輸入輸出控制模塊輸出剔除信號(hào)至報(bào)警及剔除模塊。所述視覺(jué)單元具有多套智能相機(jī)、條形光源和光電傳感器，智能相機(jī)接收輸入輸 出控制模塊的觸發(fā)信號(hào)，輸出煙箱裝箱過(guò)程圖像以及分析數(shù)據(jù)，通過(guò)以太網(wǎng)交換機(jī)送至數(shù) 據(jù)管理系統(tǒng)；條形光源接收輸入輸出控制模塊的觸發(fā)信號(hào)；光電傳感器檢測(cè)箱內(nèi)條煙到位 信號(hào)，將該信號(hào)輸出至輸入輸出控制模塊；條形光源接收輸入輸出控制模塊的觸發(fā)信號(hào)，配 合智能相機(jī)完成拍照過(guò)程。所述視覺(jué)單元包括多個(gè)智能相機(jī)及其相機(jī)支架、多個(gè)條形光源及其光源支架以及 多個(gè)光電傳感器及其傳感器支架，其中多個(gè)智能相機(jī)通過(guò)其相機(jī)支架分別設(shè)于傳送帶終端 處底端推板的兩端及中間推板的中心；多個(gè)條形光源通過(guò)其光源支架分別設(shè)于智能相機(jī) 周圍、為智能相機(jī)提供最佳拍攝光線的位置；多個(gè)光電傳感器通過(guò)其傳感器支架設(shè)于方便 光電傳感器檢測(cè)底端推板及中間推板位置信號(hào)的位置。本實(shí)用新型具有以下有益效果及優(yōu)點(diǎn)1.本實(shí)用新型運(yùn)用更先進(jìn)的機(jī)器視覺(jué)技術(shù)進(jìn)行在線無(wú)接觸式檢測(cè)，避免了放射性 物質(zhì)在測(cè)量過(guò)程中的放射性污染以及人工稱重測(cè)量帶來(lái)的接觸性污染。[0010]2.本實(shí)用新型采用采用三套工業(yè)彩色CCD智能相機(jī)，對(duì)進(jìn)入封箱機(jī)的條煙缺條、 香煙變形以及香煙錯(cuò)牌等缺陷進(jìn)行檢測(cè)，智能相機(jī)利用內(nèi)部高速DSP處理芯片對(duì)裝箱過(guò)程 圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)分析處理，不僅滿足系統(tǒng)復(fù)雜算法處理速度的要求，同時(shí)可以減小系統(tǒng)的復(fù) 雜度，避免龐大工控機(jī)箱以及系統(tǒng)控制柜。3.本實(shí)用新型將煙的條碼編號(hào)與圖像實(shí)時(shí)采集每箱煙的信息一一對(duì)應(yīng)，便于追 溯、分析缺陷產(chǎn)生原因，建立系統(tǒng)信息局域網(wǎng)，方便信息匯總及質(zhì)量反饋查詢；同時(shí)采用 SQL數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)對(duì)每箱煙進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，數(shù)據(jù)庫(kù)信息內(nèi)容包括煙箱的品牌、流水賬號(hào)、 合格或缺條記錄、檢測(cè)日期(包括年/月/日/時(shí)/分/秒等)，同時(shí)記錄系統(tǒng)故障、班組統(tǒng) 計(jì)、開(kāi)停機(jī)記錄等信息。

圖1為本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型中視覺(jué)系統(tǒng)位置示意圖；圖3為本實(shí)用新型中數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)示意圖；圖4為本實(shí)用新型中掃碼器位置示意圖；圖5為本實(shí)用新型采用的控制方法總流程圖；圖6為本實(shí)用新型中智能相機(jī)C2-C3處理流程圖；圖7為本實(shí)用新型中智能相機(jī)Cl處理流程圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的使用方法做進(jìn)一步說(shuō)明。如圖1所示，為本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)用新型條煙裝箱機(jī)缺條在線視 覺(jué)檢測(cè)裝置安裝于封箱機(jī)內(nèi)部，包括視覺(jué)單元1、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)2、以太網(wǎng)交換機(jī)3、掃碼器 及控制模塊4、報(bào)警及剔除模塊5以及輸入輸出控制模塊6，其中視覺(jué)單元1采集煙箱裝箱 過(guò)程圖像，通過(guò)以太網(wǎng)交換機(jī)3與數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)2相連進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊；掃碼器及控制模塊4 采集煙箱條碼信息送至數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)2 ；輸入輸出控制模塊6接收視覺(jué)單元1的剔除信號(hào)， 輸入輸出控制模塊6輸出剔除信號(hào)至報(bào)警及剔除模塊5。如圖2所示，為本實(shí)用新型中視覺(jué)單元1具有多套工業(yè)彩色CCD智能相機(jī)、條形光 源和光電傳感器，智能相機(jī)接收輸入輸出控制模塊6的觸發(fā)信號(hào)，輸出煙箱裝箱過(guò)程圖像 以及分析數(shù)據(jù)，通過(guò)以太網(wǎng)交換機(jī)3送至數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)2 ；條形光源接收輸入輸出控制模塊 6的觸發(fā)信號(hào)；光電傳感器檢測(cè)箱內(nèi)條煙到位信號(hào)，將該信號(hào)輸出至輸入輸出控制模塊6 ； 條形光源接收輸入輸出控制模塊6的觸發(fā)信號(hào)，配合智能相機(jī)完成拍照過(guò)程。智能相機(jī)為 3 6個(gè)。視覺(jué)單元1包括多個(gè)智能相機(jī)及其相機(jī)支架、多個(gè)條形光源及其光源支架以及多 個(gè)光電傳感器及其傳感器支架，其中多個(gè)智能相機(jī)通過(guò)其相機(jī)支架分別設(shè)于傳送帶終端處 底端推板的兩端及中間推板的中心；多個(gè)條形光源通過(guò)其光源支架分別設(shè)于智能相機(jī)周 圍、為智能相機(jī)提供最佳拍攝光線的位置；多個(gè)光電傳感器通過(guò)其傳感器支架設(shè)于方便光 電傳感器檢測(cè)底端推板及中間推板位置信號(hào)的位置。本實(shí)施例中采用第1 3彩色工業(yè)智能相機(jī)Cl C3、第1 3條形光源Ll L3 ；第2光電傳感器S2連接輸入輸出控制模塊6，用于檢測(cè)一層煙條(并行放置五條條煙為一 層)是否到位，并發(fā)出控制信號(hào)觸發(fā)第2、3彩色工業(yè)智能相機(jī)C2-C3 (分別設(shè)于傳送帶終端 處底端推板的兩端及中間推板的中心)和第2、3條形光源L2、L3對(duì)被檢測(cè)條煙進(jìn)行圖像采 集，如圖3所示，數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)2包括上位機(jī)操作軟件、嵌入式一體機(jī)、SQLServer數(shù) 據(jù)庫(kù)，所述上位機(jī)操作軟件負(fù)責(zé)配置第1 3智能相機(jī)C C3參數(shù)設(shè)置和圖像信息與條碼 信息的存儲(chǔ)與查詢；嵌入式一體機(jī)通過(guò)以太網(wǎng)交換機(jī)3與第1 3智能相機(jī)Cl C3進(jìn)行 數(shù)據(jù)通訊，嵌入式一體機(jī)通過(guò)RS232接口與掃碼器及控制模塊4進(jìn)行通訊，獲取煙箱條碼信 息；SQL krver數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)圖像及煙箱條碼信息進(jìn)行數(shù)據(jù)管理。如圖4所示，為本實(shí)用新型中掃碼器及控制模塊4位置示意圖。封箱機(jī)輸出的每 箱煙經(jīng)過(guò)條碼機(jī)后，當(dāng)煙箱到達(dá)掃碼器及控制模塊4，第3光電傳感器S3的輸出信號(hào)送至輸 入輸出控制模塊6，檢測(cè)煙箱的位置信息。由嵌入式一體機(jī)通過(guò)RS232接口與掃碼器及控制 模塊4通訊，讀取煙箱條碼；同時(shí)與數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)2中的圖像信息進(jìn)行對(duì)照，當(dāng)?shù)? 3智 能相機(jī)Cl C3處理圖像出現(xiàn)條煙缺條、香煙變形以及香煙錯(cuò)牌等缺陷信息時(shí)，通過(guò)輸入輸 出控制模塊6控制報(bào)警器剔除模塊5使能報(bào)警并剔除缺陷煙箱。如圖5所示，本實(shí)用新型通過(guò)以下步驟完成其工作過(guò)程其中5條條煙并行放置為 一層，5層條煙為一垛，2垛為一箱。對(duì)條煙裝箱機(jī)缺條在線視覺(jué)檢測(cè)裝置的變量進(jìn)行初始化；輸入輸出控制模塊6判斷裝箱機(jī)內(nèi)某層條煙是否到位；如果到位，觸發(fā)第2 3智能相機(jī)C2、C3采集圖像，對(duì)該層條煙的圖像進(jìn)行圖像處 理、分析，并將圖像數(shù)據(jù)與分析結(jié)果通過(guò)以太網(wǎng)傳送至數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)；根據(jù)處理、分析結(jié)果判斷該層條煙是否存在缺陷(指條煙錯(cuò)牌和煙條缺條)；如果存在缺陷，則輸入輸出控制模塊6向報(bào)警及剔除模塊5發(fā)出報(bào)警及剔除信 號(hào)；如果沒(méi)有缺陷，則判斷是否達(dá)到規(guī)定層數(shù)(為5層)；如果達(dá)到規(guī)定層數(shù)5層，則完成一垛條煙的檢測(cè)，由第1智能相機(jī)Cl對(duì)該垛條煙 的圖像進(jìn)行圖像處理、分析，并將圖像數(shù)據(jù)與分析結(jié)果通過(guò)以太網(wǎng)交換機(jī)3傳送至數(shù)據(jù)管 理系統(tǒng)2 ；根據(jù)處理、分析結(jié)果判斷該垛條煙是否存在缺陷；如果存在缺陷，則發(fā)出報(bào)警及剔除信號(hào)；如果沒(méi)有缺陷，則判斷是第1垛條煙還是第2垛條煙；如果是第1垛條煙，則返回判斷裝箱機(jī)內(nèi)下一垛某層條煙是否到位步驟；如果是第2垛條煙，則裝箱，并對(duì)裝箱后的整箱條煙進(jìn)行條碼檢測(cè)，將檢測(cè)到的條 碼與該箱條煙的圖像信息進(jìn)行一一對(duì)應(yīng)，并保存。如果未達(dá)到規(guī)定層數(shù)，則返回判斷裝箱機(jī)內(nèi)該垛條煙中的下一層條煙是否到位步
馬聚ο圖6所示，為本實(shí)用新型第2 3智能相機(jī)C2 C3處理流程圖，首先對(duì)各系統(tǒng)變 量初始化，循環(huán)等待傳感器觸發(fā)并采集圖片，經(jīng)智能相機(jī)后臺(tái)處理程序?qū)⒉杉膱D片傳輸 到數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，前臺(tái)處理程序進(jìn)行對(duì)采集的圖片進(jìn)行預(yù)處理，應(yīng)用具有自學(xué)習(xí)自適應(yīng)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別器對(duì)采集圖像進(jìn)行缺陷識(shí)別。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入層為7個(gè)神經(jīng)元，隱含層為 10個(gè)神經(jīng)元，輸出層為2個(gè)神經(jīng)元。對(duì)采集的圖像做顏色相關(guān)信息，紋理相關(guān)信息和圖像不變矩信息的特征提取。圖 像特征參數(shù)主要包括灰度極值、灰度均值、直方圖統(tǒng)計(jì)特征，圖像自相關(guān)函數(shù)系數(shù)以及3個(gè) 低階的圖像不變矩特征。將上述7個(gè)圖像特征參數(shù)做歸一化處理，將歸一化處理結(jié)果作為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸 入，利用該BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行識(shí)別，該BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出值為{0，0}則說(shuō)明不存在缺陷，為 {0，1}說(shuō)明存在煙條錯(cuò)牌缺陷，為{1，0}說(shuō)明存在煙條缺條缺陷，為{1，1}說(shuō)明存在煙條錯(cuò) 亂或缺垛缺陷。如圖7所示，圖7為本實(shí)用新型中第1智能相機(jī)Cl的處理流程圖。首先對(duì)裝置變 量初始化，循環(huán)等待第1光電傳感器Sl觸發(fā)第1智能相機(jī)Cl采集圖片，經(jīng)智能相機(jī)后臺(tái)處 理程序?qū)⒉杉膱D片傳輸?shù)綌?shù)據(jù)管理系統(tǒng)2，前臺(tái)處理程序進(jìn)行對(duì)采集的圖片進(jìn)行預(yù)處理， 應(yīng)用具有自學(xué)習(xí)自適應(yīng)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別器對(duì)采集圖像進(jìn)行缺陷識(shí)別。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入 層為7個(gè)神經(jīng)元，隱含層為10個(gè)神經(jīng)元，輸出層為2個(gè)神經(jīng)元。對(duì)采集的圖像做顏色相關(guān)信息，紋理相關(guān)信息和圖像不變矩信息的特征提取。圖 像特征參數(shù)主要包括灰度極值、灰度均值、直方圖統(tǒng)計(jì)特征，圖像自相關(guān)函數(shù)系數(shù)以及3個(gè) 低階的圖像不變矩特征。將上述7個(gè)圖像特征參數(shù)做歸一化處理，將歸一化處理結(jié)果作為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸 入，利用該BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行識(shí)別，該BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出值為{0，0}則說(shuō)明不存在缺陷，為 {0，1}說(shuō)明存在煙條錯(cuò)牌缺陷，為{1，0}說(shuō)明存在煙條缺條缺陷，為{1，1}說(shuō)明存在煙條錯(cuò) 亂或缺垛缺陷。
權(quán)利要求1.一種條煙裝箱機(jī)缺條在線視覺(jué)檢測(cè)裝置，安裝于封箱機(jī)內(nèi)部，其特征在于包括視 覺(jué)單元⑴、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)⑵、以太網(wǎng)交換機(jī)⑶、掃碼器及控制模塊⑷、報(bào)警及剔除模塊 (5)以及輸入輸出控制模塊(6)，其中視覺(jué)單元(1)采集煙箱裝箱過(guò)程圖像，通過(guò)以太網(wǎng)交 換機(jī)( 與數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)( 相連進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊；掃碼器及控制模塊(4)采集煙箱條碼信 息送至數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)O)；輸入輸出控制模塊(6)接收視覺(jué)單元(1)的剔除信號(hào)，輸入輸出 控制模塊(6)輸出剔除信號(hào)至報(bào)警及剔除模塊(5)。
2.按權(quán)利要求1所述的條煙裝箱機(jī)缺條在線視覺(jué)檢測(cè)裝置，其特征在于所述視覺(jué)單 元(1)具有多套智能相機(jī)、條形光源和光電傳感器，智能相機(jī)接收輸入輸出控制模塊(6)的 觸發(fā)信號(hào)，輸出煙箱裝箱過(guò)程圖像以及分析數(shù)據(jù)，通過(guò)以太網(wǎng)交換機(jī)C3)送至數(shù)據(jù)管理系 統(tǒng)O)；條形光源接收輸入輸出控制模塊(6)的觸發(fā)信號(hào)；光電傳感器檢測(cè)箱內(nèi)條煙到位信 號(hào)，將該信號(hào)輸出至輸入輸出控制模塊(6)；條形光源接收輸入輸出控制模塊(6)的觸發(fā)信 號(hào)，配合智能相機(jī)完成拍照過(guò)程。
3.按權(quán)利要求1所述的條煙裝箱機(jī)缺條在線視覺(jué)檢測(cè)裝置，其特征在于所述視覺(jué)單 元(1)包括多個(gè)智能相機(jī)及其相機(jī)支架、多個(gè)條形光源及其光源支架以及多個(gè)光電傳感器 及其傳感器支架，其中多個(gè)智能相機(jī)通過(guò)其相機(jī)支架分別設(shè)于傳送帶終端處底端推板的兩 端及中間推板的中心；多個(gè)條形光源通過(guò)其光源支架分別設(shè)于智能相機(jī)周圍、為智能相機(jī) 提供最佳拍攝光線的位置；多個(gè)光電傳感器通過(guò)其傳感器支架設(shè)于方便光電傳感器檢測(cè)底 端推板及中間推板位置信號(hào)的位置。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種條煙裝箱機(jī)缺條在線視覺(jué)檢測(cè)裝置，裝置包括視覺(jué)單元、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、以太網(wǎng)交換機(jī)、掃碼器及控制模塊、報(bào)警及剔除模塊以及輸入輸出控制模塊，其中視覺(jué)單元采集煙箱裝箱過(guò)程圖像，通過(guò)以太網(wǎng)交換機(jī)與數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)相連進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊；掃碼器及控制模塊采集煙箱條碼信息送至數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)；輸入輸出控制模塊接收視覺(jué)單元的剔除信號(hào)，輸入輸出控制模塊輸出剔除信號(hào)至報(bào)警及剔除模塊。本實(shí)用新型避免了放射性物質(zhì)在測(cè)量過(guò)程中的放射性污染以及人工稱重測(cè)量帶來(lái)的接觸性污染，減小系統(tǒng)的復(fù)雜度，避免龐大工控機(jī)箱以及系統(tǒng)控制柜。
文檔編號(hào)G01N21/90GK201820244SQ20102022421
公開(kāi)日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2010年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月12日
發(fā)明者于宏海, 張延利, 李昭月, 杜勁松, 畢欣 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所