CN103913460A - 一种在线纸病检测*** - Google Patents

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***
许伟丽
王新新
任婕
邹伟金
董新桥
刘永丰
李晨
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Abstract

本发明涉及纸张检测技术领域，特别涉及一种在线纸病检测***。该检测***包括：至少一台图像采集装置，用于采集纸张信号，将光信号转换为电信号，并传输至图像处理单元；图像处理装置，用于对接收的电信号进行处理，分割与识别图像中的缺陷信息，将缺陷信息打包与位置标记，并传输至数据分析与控制端服务器；数据分析与控制端服务器，用于对接收到的数据进行管理与显示，对缺陷信息进行质量统计与分析，并监控图像采集装置和图像处理单元的实施过程；UPS电源装置为上述部件提供不间断电源。本发明提供的在线纸病检测***，能够准确无误地实时检出高速运行的纸张上的缺陷，并具备图像显示、缺陷标记、质量分析与报表打印、实时报警等功能。

Description

一种在线纸病检测***
技术领域
本发明涉及纸张检测与机器视觉技术领域，特别涉及一种在线纸病检测***。
背景技术
纸页在生产过程中，由于设备磨损、生产原料、环境污染、工艺操作等因素，不可避免会造成一些外观缺陷，比如：浆疤、透明点、孔洞、气泡、褶子、条痕等。沿用传统的人工检查方法，受检测速度慢、检测效率低等因素限制，已经越来越不能满足现代纸张行业高精度、快速度、100%幅面检测的需求。为适应现代造纸业生产的需求，借助于机器视觉技术的智能在线检测技术实现高效率、高精度、高速度、多种类的纸病检测。
在现有技术中，纸病检测***采用大分辨率高速线阵工业相机和高速传输图像采集卡实时采集生产线产品表面图像，由高性能计算机和快速图像处理软件提取表面图像上的缺陷信息，如灰度值、面积、长度与位置等，再根据预设的规则，如尺寸、个数、角度等，自动识别缺陷类别，并将检测结果及时反馈给数据处理与控制单元。
然而目前，受造纸生产的实际情况、经费和技术力量所限，国内纸病检测的研究起步较晚，并且进展缓慢。国外一些大型造纸企业和研究所投入大量的人力和资金，在纸病检测技术研究和检测装置开发方面已经取得了较大的进展。其生产实际应用已使某些企业纸张产品的质量得到了极大提高，经营利润大大增加。而国内采用先进的纸病检测装置的厂家为数不多。因此，纸病检测技术的研究和检测设备的研发对于提高我国造纸企业效益和纸张质量以及生产设备的自主开发研制都具有重要意义。
发明内容
（一）要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是提供一种能够快速、精确、实时地检测出高速运行纸张表面上的缺陷的在线纸病检测***。
（二）技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种在线纸病检测***，包括：至少一台图像采集装置，用于采集纸张信号，并将采集到的光信号转换为电信号，并通过线路传输至图像处理单元；
图像处理装置，其用于对接收的电信号进行处理，分割与识别图像中的缺陷信息，将缺陷信息进行打包与位置标记，并将缺陷结果传输至数据分析与控制端服务器；
数据分析与控制端服务器，其用于对接收到的数据进行管理与显示，对缺陷信息进行质量统计与分析，并监控图像采集装置和图像处理单元的实施过程；
UPS电源装置，与上述部件进行电连接，为上述部件提供不间断电源。
进一步地，所述图像采集装置包括线阵扫描CCD相机、亮度可调节的LED线性光源和相机微调装置；
所述线阵扫描CCD相机位于纸辊设备的上方，且通过外触发接口与编码器相连接；
所述LED线性光源位于纸辊设备的下方；
所述相机微调装置对相机的高度与角度进行精确调整与定位。
进一步地，所述图像处理单元包括工控机机组，所述工控机机组与线阵扫描CCD相机通过数据线连接。
进一步地，所述数据分析与控制端服务器包括检测参数设置模块、检测过程与检测结果控制模块、***硬件设备运行状况监控模块、信号控制模块、TCP/IP以太网总线通讯模块；
其中，检测参数设置模块用于预先设置检测参数；
检测过程与检测结果控制模块用于对检测过程的控制、检测结果的管理；
信号控制模块，控制外触发与输入输出信号。
进一步地，所述编码器追踪生产线速度并触发线阵扫描CCD相机采集纸张图像；其中，所述编码器信号包括RS422、TTL。
进一步地，所述线阵扫描CCD相机与工控机机组连接的形式包括CameraLink、以太网、1394或USB。
进一步地，所述图像处理装置、数据分析与管理服务器放置在监控室，所述图像采集装置放置在生产线检测工作区。
进一步地，所述在线纸病检测***与造纸机生产线联机运行。
（三）有益效果
本发明实施例提供的在线纸病检测***，能够准确无误地实时检出高速运行的纸张上的缺陷，并具备图像显示、缺陷标记、质量分析与报表打印、实时报警等功能。
附图说明
图1为本发明实施例在线纸病检测***结构示意图；
图2为本发明实施例在线纸病检测***网络结构示意图。
其中，1：UPS；2：服务器；3：工控机机组；4：线阵扫描CCD相机；5：纸辊设备；6：编码器；7：LED光源；8：打印机；9：监控室；10：生产线纸辊收卷端前端区域。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1-2所示，本发明实施例提供的在线纸病检测***可与造纸机生产线联机运行。
其包括：至少一台图像采集装置，用于采集纸张信号，并将采集到的光信号转换为电信号，并通过线路传输至图像处理单元；
图像处理装置，其用于对接收的电信号进行处理，分割与识别图像中的缺陷信息，将缺陷信息进行打包与位置标记，并将缺陷结果传输至数据分析与控制端服务器；
数据分析与控制端服务器，其用于对接收到的数据进行管理与显示，对缺陷信息进行质量统计与分析，并监控图像采集装置和图像处理单元的实施过程；
UPS（Uninterruptible Power Supply，不间断电源供应）1电源装置，与上述部件进行电连接，为上述部件提供不间断电源。
其中，图像采集装置包括线阵扫描CCD相机4、亮度可调节的LED线性光源7和相机微调装置；线阵扫描CCD相机4位于纸辊设备5的上方，且通过外触发接口与高速旋转编码器6连接，LED线性光源7位于纸辊设备的下方；相机微调装置对相机的高度与角度进行精确调整与定位。
该高速旋转编码器6与纸辊设备5同步运转，编码器6每转动一周发送N个脉冲，每个脉冲对应生产线上一定的运行距离Lm，***中运用编码器的脉冲信号同步触发图像采集装置中的相机采像，即编码器6每输出一个脉冲信号，便触发相机采集一行，且采集的长度为Lm。***中使用的编码器输出脉冲信号为RS422信号。***中高速旋转编码器6的运用，保证了相机采集速度与生产线运行速度的同步性。
图像处理装置包括工控机机组3，工控机机组3与线阵扫描CCD相机4通过数据线连接，工控机机组3与前端服务器2相连接。该前端服务器2连接打印机8，打印缺陷信息报表。
其中，线阵扫描CCD相机4与工控机机组3连接的形式包括CameraLink、以太网、1394或USB。
生产线上不同产品纸张的宽度各异，***中的图像处理装置根据采集到的图像左右边界范围内图像灰度值的变化自动识别左右边界，并根据左右边界锁定检测区域。同时，还可根据实际情况设定特殊检测区域。
数据分析与控制端服务器包括检测参数设置模块、检测过程与检测结果控制模块、***硬件设备运行状况监控模块、信号控制模块、TCP/IP以太网总线通讯模块；
其中，检测参数设置模块用于预先设置检测参数；
检测过程与检测结果控制模块用于对检测过程的控制、检测结果的管理；信号控制模块，控制外触发与输入输出信号。编码器追踪生产线速度并触发线阵扫描CCD相机采集纸张图像；其中，所述编码器信号包括RS422、TTL。
图像处理装置、数据分析与管理服务器放置在监控室9，图像采集装置放置在生产线纸辊收卷端前端区域10。
当***中检测到缺陷信息时，***会触发控制单元控制报警灯报警。同时，***实时统计当前缺陷数量与具体缺陷种类、位置、图片等信息。
本发明实施例提供的在线纸病检测***具有如下优点：
（1）由管理端服务器统一控制与协调整个***的运行，即集各种功能与一体，统一控制与管理，方便操作与监控；
（2）运用相机微调装置，降低了现场调试难度，提高了现场实验的效率与安全性；
（3）结合纸病信息特征，合理调整光源亮度，保证满足图像处理***处理要求；
（4）设置不同的检测参数与检测级别，保证满足不同生产任务的质量检测需求；
（5）实时自适应识别纸张宽度大小，保证采集图像的有效性；
（6）根据生产线运行速度的变化，实时改变图像采集装置中相机的行扫描频率，保证采集图像不失真；
（7）在实际应用中，可将图像处理***和管理端服务器放置在监控室，远程监测与控制图像采集端***，改善了工人的工作环境与工作量；
（8）配备不间断电源***，可保证***在外部电源故障的情况下持续工作30min以上。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种在线纸病检测***，其特征在于，包括：
至少一台图像采集装置，用于采集纸张信号，并将采集到的光信号转换为电信号，并通过线路传输至图像处理单元；
图像处理装置，其用于对接收的电信号进行处理，分割与识别图像中的缺陷信息，将缺陷信息进行打包与位置标记，并将缺陷结果传输至数据分析与控制端服务器；
数据分析与控制端服务器，其用于对接收到的数据进行管理与显示，对缺陷信息进行质量统计与分析，并监控图像采集装置和图像处理单元的实施过程；
UPS电源装置，与上述部件进行电连接，为上述部件提供不间断电源。
2.如权利要求1所述的在线纸病检测***，其特征在于，所述图像采集装置包括线阵扫描CCD相机、亮度可调节的LED线性光源和相机微调装置；
所述线阵扫描CCD相机位于纸辊设备的上方，且通过外触发接口与编码器相连接；
所述LED线性光源位于纸辊设备的下方；
所述相机微调装置对相机的高度与角度进行精确调整与定位。
3.如权利要求2所述的在线纸病检测***，其特征在于，所述图像处理装置包括工控机机组，所述工控机机组与线阵扫描CCD相机通过数据线连接。
4.如权利要求1所述的在线纸病检测***，其特征在于，所述数据分析与控制端服务器包括检测参数设置模块、检测过程与检测结果控制模块、***硬件设备运行状况监控模块、信号控制模块、TCP/IP以太网总线通讯模块；
其中，检测参数设置模块用于预先设置检测参数；
检测过程与检测结果控制模块用于对检测过程的控制、检测结果的管理；
信号控制模块，控制外触发与输入输出信号。
5.如权利要求2所述的在线纸病检测***，其特征在于，所述编码器追踪生产线速度并触发线阵扫描CCD相机采集纸张图像；其中，所述编码器信号包括RS422、TTL。
6.如权利要求3所述的在线纸病检测***，其特征在于，所述线阵扫描CCD相机与工控机机组连接的形式包括CameraLink、以太网、1394或USB。
7.如权利要求1所述的在线纸病检测***，其特征在于，所述图像处理装置、数据分析与管理服务器放置在监控室，所述图像采集装置放置在生产线检测工作区。
8.如权利要求1所述的在线纸病检测***，其特征在于，所述在线纸病检测***与造纸机生产线联机运行。
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