CN110947647A - 一种爆珠滤棒在线检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种爆珠滤棒在线检测装置，涉及爆珠滤棒检测领域。爆珠滤棒在线检测装置，包括图像采集模块、控制模块和触摸显示屏，图像采集模块包括检测通道、壳体和盖板，检测通道的一侧设有工业相机、光学镜头和平面镜，另一侧设有光源，图像采集模块通过工业相机采集待检爆珠滤棒的图像并进行初步处理后传送给控制模块，控制模块对图像采集模块采集的图像进行处理并判断爆珠滤棒是否存在爆珠缺失、连珠及移位的缺陷，根据判断结果向滤棒成型机组控制***发送相应剔除信号，触摸显示器用于显示装置的运行信息及进行参数设置。该装置提高了爆珠滤棒缺陷检测的准确性，从源头上杜绝不合格品流入卷包环节，减少物料消耗，降低生产成本。

Description

一种爆珠滤棒在线检测装置

技术领域

本发明涉及爆珠滤棒检测领域，具体涉及一种爆珠滤棒在线检测装置。

背景技术

近年来，随着消费需求的逐渐升级，在滤棒中添加爆珠，既可以减害降焦，又可以让卷烟产品的丰富性进一步增强。各大烟厂已推出多款带有爆珠滤棒的产品，随之而来带来的如爆珠缺失、连珠、移位及破损等质量问题屡有发生，由此必将带来消费者体验降低甚至会引起抱怨投诉；如果在爆珠滤棒成型阶段对滤棒进行质量检测，对不合格品进行剔除，防止缺陷滤棒进入卷烟制造环节，必将极大提升成品烟的质量及消费者的满意度。

对爆珠滤棒的在线检测技术主要有微波检测法、视觉检测法及射线检测法三种；其中，受限于微波谐振检测原理及算法模型，爆珠的直径相对较小，而微波谐振腔测量窗口一般在10～20mm，对爆珠的检测灵敏度并不是很高，这也就造成了实际使用中存在较多的漏检误检；视觉检测法相对直观，采用背景光照射、工业相机拍摄图像进行分析的方式具有较好的检测效果，如何防止镜头脏污、清洁方便是需要重点考虑的问题；射线检测法，由于需要用到放射性元素，不符合当今社会绿色环保的理念，长期使用会对操作人员带来一定的健康隐患，且维护不便。

目前，爆珠滤棒的生产主要在KDF2/KDF3中低速滤棒成型机组上进行，其中KDF2主要是老机组进行改造以实现爆珠添加功能，原机组并未预留安装爆珠滤棒检测的位置，受限于安装空间，采用视觉检测技术的检测设备一般安装在滤棒成型通道断条器和切割导入口之间，光源安装在滤棒下方，工业相机安装在滤棒正上方，光源和工业相机两者在同一竖平面。存在的问题主要是，光源和工业相机采用非整体设计，安装时需调整确保在同一竖平面，由于滤棒自身重力原因在启动及停止的瞬间不可避免地使固定光源的结构件粘上胶水，从而对测量带来影响；在原机组上断条器和切割导入口之间需单独增加相关固定的结构件，相机距离滤棒一般为200～500mm，对操作人员的正常操作形成一定的影响且不美观；由于是开放式设计，为避免外界光源对检测带来影响，对光源的亮度有较高的要求，需要考虑光源的散热设计，此外单独安装的光源其光线是从下向上发出对操作人员的眼睛存在一定的损害。

发明内容

本发明的目的是提出了一种基于机器视觉技术的爆珠滤棒在线检测装置，该装置采用图像采集模块从视觉的角度实现对滤棒中的爆珠进行精确的检测。

本发明具体采用如下技术方案：

一种爆珠滤棒在线检测装置，包括图像采集模块、控制模块和触摸显示屏，图像采集模块包括检测通道、壳体和盖板，检测通道的一侧设有工业相机、光学镜头和平面镜，另一侧设有光源，图像采集模块通过工业相机采集待检爆珠滤棒的图像并进行初步处理后传送给控制模块，控制模块对图像采集模块采集的图像进行处理并判断爆珠滤棒是否存在爆珠缺失、连珠及移位的缺陷，根据判断结果向滤棒成型机组控制***发送相应剔除信号，触摸显示器用于显示装置的运行信息及进行参数设置。

优选地，检测通道包括入口套、导管和测量窗，入口套安装于壳体上，导管与入口套同轴安装，导管尾部从盖板穿出。

优选地，导管前端为喇叭口、中部为一左右两侧各开一长方形通槽的圆杆、尾部为大于滤棒直径圆杆的不锈钢结构件。

优选地，测量窗为钢化玻璃或光学玻璃，用胶水粘接并嵌入导管中部通槽处，保护工业相机镜头及光源不受胶水粉尘污染。

优选地，光源为LED条形光源，发光面前端集成光学透镜，平行光输出。

优选地，检测通道与壳体空腔完全密封隔离，壳体与入口套之间有橡胶垫密封，防止散落在图像采集模块前部的胶水粉尘进入壳体空腔，导管与入口套同轴安装时有橡胶圈密封，防止胶水粉尘从零件间隙进入壳体空腔，导管尾部与盖板之间有橡胶圈密封、壳体与盖板之间有橡胶垫密封。

优选地，图像采集模块中光源从导管一侧提供平行光，光路通道与检测通道垂直相交，工业相机在导管另一侧的通槽外获取图像信号。

优选地，工业相机位于平面镜正下方，固定在壳体上，能够左右微调，相机镜头中心位置与平面镜反射点空间对齐，工业相机拍摄的为光源透过待测爆珠滤棒经平面镜反射的影像。

优选地，图像采集模块与控制模块经USB通信连接，控制模块与触摸显示屏经以太网通信连接，控制模块包括工控板和接口控制板，工控板采用COM Express模块，接口控制板用于工控板的***扩展，包括单片机、工业相机通讯接口、输入信号采集电路、输出信号驱动电路、光源控制电路、固态硬盘。

优选地，该检测装置的控制模块采用劈刀盘凸轮接近开关信号与滤棒成型机组取得同步，同时对接收到相邻两个接近开关信号进行若干细分相位，从而根据所生产爆珠滤棒的工艺要求控制图像采集模块在爆珠应出现的指定位置打开光源、采集爆珠透射图像；

图像采集模块对采集到的爆珠滤棒图像进行滤波，然后将图像传输给控制模块，先对获取的图像数据进行感兴趣区域的选择，之后分别进行RGB变换、垂直投影处理，检测爆珠数量，若爆珠数量为0，则判断当前位置存在爆珠缺失缺陷；若爆珠数量为1，计算爆珠中心位置，将计算结果与工艺要求的制定位置进行比较，相差大于设定阈值，判断当前位置爆珠存在移位缺陷；若爆珠数量≥2，判断当前位置爆珠存在连珠缺陷；控制模块根据分析结果将相应信号发送给滤棒成型机组控制***，由滤棒成型机组控制***在相应位置将不合格品剔除。

本发明具有如下有益效果：

该爆珠滤棒在线检测装置，采用工业相机和光源一体化的盒体式结构设计方案，同时采用平面镜以一定角度反射成像，使得图像采集模块壳体小型化得以实现；

该爆珠滤棒在线检测装置将图像采集模块替换掉原机组切割导入口并重新设计安装支架，最大限度地减少对原机组的改动，方便现场安装调试，不会对操作人员的正常操作造成影响；

该爆珠滤棒在线检测装置的检测通道与壳体空腔完全密封隔离：壳体与入口套之间、导管与入口套之间、导管尾部与盖板之间均有橡胶垫密封，导管左右两侧的通槽用测量窗粘接密封，通槽高度略小于滤棒直径以防止光源光线对成像带来影响；相比较上下开槽，减少了滤棒生产过程中胶水及粉尘的粘污，对进入检测通道内并附着在测量窗上的胶水粉尘可以用尼龙毛刷轻易去除；

该爆珠滤棒在线检测装置针对不同规格的爆珠滤棒只需更换不同规格的导管，无需对其他硬件改动，提高了规格改造的便利性；

该爆珠滤棒在线检测装置的工业相机和光源密闭在图像采集模块壳体内，空腔内部零件均采用消光染黑处理，防止反光干扰工业相机采集图像信号；避免外界光源对测量的影响，降低对光源亮度的要求，杜绝了对操作人员视力的损害；同时壳体及盖板采用导热良好的铝合金材料，本身可作为散热器使用，无需单独进行散热设计；

光源发光面集成光学透镜，平行光输出，使得爆珠滤棒成像更均匀更清晰，提高了测试精度；

针对不同颜色的爆珠滤棒，只需更换不同颜色的LED条形光源模块，提高了不同颜色的爆珠滤棒的检测效果；

图像采集模块中的相机、控制模块中的工控板可根据不同滤棒成型机组生产速度进行选配，无需对结构做任何改动，提高了设计的灵活性。

附图说明

图1为本发明实施例爆珠滤棒在线检测装置原理框图；

图2为本发明实施例图像采集组件安装示意图；

图3为本发明实施例图像采集组件结构示意图；

图4为本发明实施例检测通道结构示意图；

图5为本发明实施例变换投影后正常、缺失、连珠曲线示意图。

其中，101为图像采集模块，102为控制模块，103为触摸显示屏，201为检测通道。202为壳体，203为光源，204为平面镜，205为工业相机，206为盖体，301为导管，302为入口套，303为测量窗。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明：

如图1和图3所示，一种爆珠滤棒在线检测装置，包括图像采集模块101、控制模块102和触摸显示屏103，图像采集模块101采用盒式结构，包括检测通道201、壳体202和盖板206，检测通道201的一侧设有工业相机205、光学镜头和平面镜204，另一侧设有光源203，图像采集模块101通过工业相机205采集待检爆珠滤棒的图像并进行初步处理后传送给控制模块102，控制模块102对图像采集模块采集的图像进行处理并判断爆珠滤棒是否存在爆珠缺失、连珠及移位的缺陷，根据判断结果向滤棒成型机组控制***发送相应剔除信号，触摸显示器用于显示装置的运行信息及进行参数设置。

如图2所示，将图像采集模块101替换掉原机组切割导入口并重新设计安装支架，最大限度地减少对原机组的改动，方便现场安装调试，不会对操作人员的正常操作造成影响。

如图4所示，检测通道201包括入口套302、导管301和测量窗303，入口套302安装于壳体202上，导管301与入口套302同轴安装，导管301尾部从盖板206穿出。

导管301前端为喇叭口、中部为一左右两侧各开一长方形通槽的圆杆、尾部为大于滤棒直径圆杆的不锈钢结构件。

测量窗303为钢化玻璃或光学玻璃，用胶水粘接并嵌入导管中部通槽处，保护工业相机镜头及光源不受胶水粉尘污染。

光源203为LED条形光源，发光面前端集成光学透镜，平行光输出。

检测通道201与壳体202空腔完全密封隔离，壳体202与入口套302之间有橡胶垫密封，防止散落在图像采集模块前部的胶水粉尘进入壳体空腔，导管301与入口套302同轴安装时有橡胶圈密封，防止胶水粉尘从零件间隙进入壳体空腔，导管尾部与盖板之间有橡胶圈密封、壳体与盖板之间有橡胶垫密封。

图像采集模块101中光源从导管一侧提供平行光，光路通道与检测通道垂直相交，工业相机在导管另一侧的通槽外获取图像信号。

工业相机205位于平面镜正下方，固定在壳体上，能够左右微调，相机镜头中心位置与平面镜反射点空间对齐，工业相机拍摄的为光源透过待测爆珠滤棒经平面镜反射的影像。

图像采集模块101与控制模块经USB通信连接，控制模块与触摸显示屏经以太网通信连接。

控制模块包括工控板和接口控制板，工控板采用COM Express模块，接口控制板用于工控板的***扩展，包括单片机、工业相机通讯接口、输入信号采集电路、输出信号驱动电路、光源控制电路、固态硬盘。

如图5所示，该检测装置的控制模块采用劈刀盘凸轮接近开关信号与滤棒成型机组取得同步，同时对接收到相邻两个接近开关信号进行若干细分相位，从而根据所生产爆珠滤棒的工艺要求控制图像采集模块在爆珠应出现的指定位置打开光源、采集爆珠透射图像；

图像采集模块对采集到的爆珠滤棒图像进行滤波，然后将图像传输给控制模块，先对获取的图像数据进行感兴趣区域的选择，之后分别进行RGB变换、垂直投影处理，检测爆珠数量，若爆珠数量为0，则判断当前位置存在爆珠缺失缺陷；若爆珠数量为1，计算爆珠中心位置，将计算结果与工艺要求的制定位置进行比较，相差大于设定阈值，判断当前位置爆珠存在移位缺陷；若爆珠数量≥2，判断当前位置爆珠存在连珠缺陷；控制模块根据分析结果将相应信号发送给滤棒成型机组控制***，由滤棒成型机组控制***在相应位置将不合格品剔除。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种爆珠滤棒在线检测装置，其特征在于，包括图像采集模块、控制模块和触摸显示屏，图像采集模块包括检测通道、壳体和盖板，检测通道的一侧设有工业相机、光学镜头和平面镜，另一侧设有光源，图像采集模块通过工业相机采集待检爆珠滤棒的图像并进行初步处理后传送给控制模块，控制模块对图像采集模块采集的图像进行处理并判断爆珠滤棒是否存在爆珠缺失、连珠及移位的缺陷，根据判断结果向滤棒成型机组控制***发送相应剔除信号，触摸显示器用于显示装置的运行信息及进行参数设置。

2.如权利要求1所述的一种爆珠滤棒在线检测装置，其特征在于，检测通道包括入口套、导管和测量窗，入口套安装于壳体上，导管与入口套同轴安装，导管尾部从盖板穿出。

3.如权利要求2所述的一种爆珠滤棒在线检测装置，其特征在于，导管前端为喇叭口、中部为一左右两侧各开一长方形通槽的圆杆、尾部为大于滤棒直径圆杆的不锈钢结构件。

4.如权利要求2所述的一种爆珠滤棒在线检测装置，其特征在于，测量窗为钢化玻璃或光学玻璃，用胶水粘接并嵌入导管中部通槽处，保护工业相机镜头及光源不受胶水粉尘污染。

5.如权利要求2所述的一种爆珠滤棒在线检测装置，其特征在于，光源为LED条形光源，发光面前端集成光学透镜，平行光输出。

6.如权利要求2所述的一种爆珠滤棒在线检测装置，其特征在于，检测通道与壳体空腔完全密封隔离，壳体与入口套之间有橡胶垫密封，防止散落在图像采集模块前部的胶水粉尘进入壳体空腔，导管与入口套同轴安装时有橡胶圈密封，防止胶水粉尘从零件间隙进入壳体空腔，导管尾部与盖板之间有橡胶圈密封、壳体与盖板之间有橡胶垫密封。

7.如权利要求2所述的一种爆珠滤棒在线检测装置，其特征在于，图像采集模块中光源从导管一侧提供平行光，光路通道与检测通道垂直相交，工业相机在导管另一侧的通槽外获取图像信号。

8.如权利要求2所述的一种爆珠滤棒在线检测装置，其特征在于，工业相机位于平面镜正下方，固定在壳体上，能够左右微调，相机镜头中心位置与平面镜反射点空间对齐，工业相机拍摄的为光源透过待测爆珠滤棒经平面镜反射的影像。

9.如权利要求2所述的一种爆珠滤棒在线检测装置，其特征在于，图像采集模块与控制模块经USB通信连接，控制模块与触摸显示屏经以太网通信连接，控制模块包括工控板和接口控制板，工控板采用COM Express模块，接口控制板用于工控板的***扩展，包括单片机、工业相机通讯接口、输入信号采集电路、输出信号驱动电路、光源控制电路、固态硬盘。

10.如权利要求1-9任一所述的一种爆珠滤棒在线检测装置，其特征在于，该检测装置的控制模块采用劈刀盘凸轮接近开关信号与滤棒成型机组取得同步，同时对接收到相邻两个接近开关信号进行若干细分相位，从而根据所生产爆珠滤棒的工艺要求控制图像采集模块在爆珠应出现的指定位置打开光源、采集爆珠透射图像；

图像采集模块对采集到的爆珠滤棒图像进行滤波，然后将图像传输给控制模块，先对获取的图像数据进行感兴趣区域的选择，之后分别进行RGB变换、垂直投影处理，检测爆珠数量，若爆珠数量为0，则判断当前位置存在爆珠缺失缺陷；若爆珠数量为1，计算爆珠中心位置，将计算结果与工艺要求的制定位置进行比较，相差大于设定阈值，判断当前位置爆珠存在移位缺陷；若爆珠数量≥2，判断当前位置爆珠存在连珠缺陷；控制模块根据分析结果将相应信号发送给滤棒成型机组控制***，由滤棒成型机组控制***在相应位置将不合格品剔除。

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