CN113731830B - 一种激光打孔中空滤嘴检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种激光打孔中空滤嘴检测装置及检测方法，属于烟支生产制造技术领域，利用点光源对滤嘴端面进行打光，点光源直射至中空滤嘴端，提高激光孔与滤嘴背景对比度，提高激光打孔检测准确性，通过点光源对滤嘴上下端面打光，检查滤嘴中空缺陷，并将检测结果与激光孔检测结果结合，准确判断烟支缺陷类型，激光打孔中空滤嘴缺陷烟支数量统计准确，便于对滤嘴生产设备进行故障判断。
Description
技术领域
本发明属于烟支生产制造技术领域，具体涉及一种激光打孔中空滤嘴检测装置。
背景技术
为减少细支烟吸阻、提高通风度及降低焦油等目的，新型细支卷烟采用中空特殊滤嘴，并利用高能激光束穿透接装纸及滤棒成型纸在烟支滤嘴端形成微小孔洞，从而增大烟支通风率，在降低焦油的同时带来更好的抽吸体验。在新型细支卷烟滤嘴生产过程中，激光打孔设备由于激光头偶然出现污染，造成成型烟支出现激光打孔丢失或激光孔径的变化，同时中空特殊滤嘴还存在中空不完整或中空被絮状物填充等现象，从而产生不合格的废品烟支。在现有技术中，尚没有检测设备对烟支激光打孔中空滤嘴进行全检，传统激光孔检测采用光源及相机相对设置对激光孔进行检测，此种方法因滤嘴透光性较差，漏检及误检概率较高，不能完整剔除激光打孔缺陷烟支。传统设备滤嘴中空检测与激光打孔检测设置于不同鼓轮，但中空结构和激光孔均会对滤嘴透光性造成影响，滤嘴缺陷检测相互独立的设计不能准确统计不同类型滤嘴缺陷烟支数量，给生产操作及质量保证带来很大挑战。
发明内容
本发明的目的在于，克服背景技术中存在的问题，提供一种激光打孔中空滤嘴检测装置，利用点光源对滤嘴端面进行打光，点光源直射至中空滤嘴端，光源穿透中空滤嘴，光通过激光孔发散出去，提高激光孔与滤嘴背景对比度，提高激光打孔检测准确性，通过点光源对滤嘴上下端面打光，检查滤嘴中空缺陷，并将检测结果与激光孔检测结果结合，准确判断烟支缺陷类型，激光打孔中空滤嘴缺陷烟支数量统计准确，便于对滤嘴生产设备进行故障判断。
为了实现上述目的，本发明是通过以下装置实现的：一种激光打孔中空滤嘴检测装置，包括图像采集***、图像处理***、剔除报警***；所述的图像采集***采集滤嘴上部激光孔图像、下部激光孔图像、中空滤嘴端图像；所述的图像处理***处理图像采集***采集图像，对激光打孔中空滤嘴外观缺陷进行计数，并发出剔除、报警信号；所述的剔除报警***接收剔除、报警信号后驱动原机剔除设备剔除激光打孔中空滤嘴外观缺陷烟支，并驱动报警装置进行报警。
优选的，所述的图像采集***包括上部激光孔检测单元、下部激光孔检测单元、中空滤嘴检测单元；所述的上部激光孔检测单元包括第一图像采集相机、第一点光源，所述的第一图像采集相机设置于第一传送鼓上方，第一点光源设置于第一传送鼓外侧，第一点光源直射第一传送鼓输送滤嘴中空滤嘴端，第一图像采集相机用于采集第一点光源打光后滤嘴上部激光孔图像；所述的下部激光孔检测单元包括第二图像采集相机、第二点光源，所述的第二图像采集相机设置于第二传送鼓下方，第二点光源设置于第二传送鼓外侧，第二点光源直射第二传送鼓输送滤嘴中空滤嘴端，第二图像采集相机用于采集第二点光源打光后滤嘴下部激光孔图像；所述的中空滤嘴检测单元包括第一端面光源、第二端面光源、第三图像采集相机，所述的第一端面光源、第二端面光源设置于第二传送鼓下部激光孔检测单元后方检测工位，第一端面光源、第二端面光源相对设置，第三图像采集相机采集中空滤嘴端图像。
优选的，所述的图像处理***包括第一ARM图像处理控制器、第二ARM图像处理控制器、IO控制板，所述的第一ARM图像处理控制器与第一图像采集相机、第一点光源、第二图像采集相机、第二点光源连接，第二ARM图像处理控制器与第三图像采集相机、第一端面光源、第二端面光源连接，所述的IO控制板与第一ARM图像处理控制器、第二ARM图像处理控制器、原机控制器连接。
优选的，所述的第一ARM图像处理控制器、第二ARM图像处理控制器还与原机检测鼓编码器连接，第一ARM图像处理控制器根据原机检测鼓编码器信号驱动第一点光源、第二电源动作，第二ARM图像处理控制器根据原机检测鼓编码器信号驱动第一端面光源、第二端面光源动作。
优选的，所述的剔除报警***包括切屏器、显示屏、声光报警模块、原机剔除鼓，所述的切屏器输入端与第一ARM图像处理控制器、第二ARM图像处理控制器连接，切屏器输出端与显示屏连接，所述的声光报警模块、原机剔除鼓与IO控制板连接。
为了实现上述目的，本发明是通过以下方法实现的：一种激光打孔中空滤嘴检测方法，包括以下步骤，
S1：启动卷烟机，原机控制器、原机检测鼓编码器与IO控制板进行交互；
S2：IO控制板接受原机控制器信号、原机检测鼓编码器后分别给图像处理控制器发送触发信号，依次采集滤嘴上部激光孔图像、下部激光孔图像、中空滤嘴端图像；
S3：图像处理控制器利用视觉检测算法对各相机拍摄的图像进行识别并与存储的香烟外观进行对比，依次判断滤嘴激光孔是否透光、中空滤嘴是否缺陷、滤嘴激光孔是否缺陷；
S4：基于S3的判断，图像控制器给IO控制板发送合格或不合格信号，当IO控制板接收到不合格信号时，记录激光孔缺陷烟支、中空滤嘴缺陷烟支、双重缺陷烟支、合格烟支数量，向原机剔除机构发送剔除命令将不合格产品剔除，并驱动显示屏显示缺陷烟支图像、声光报警装置报警。
优选的，所述的S3中在视觉检测算法为判断图案、颜色、相似度、图像位置坐标（X,Y）是否在设置的公差之内。
本发明有益效果：利用点光源对滤嘴端面进行打光，点光源直射至中空滤嘴端，光源穿透中空滤嘴，光通过激光孔发散出去，提高激光孔与滤嘴背景对比度，提高激光打孔检测准确性，通过点光源对滤嘴上下端面打光，检查滤嘴中空缺陷，并将检测结果与激光孔检测结果结合，准确判断烟支缺陷类型，激光打孔中空滤嘴缺陷烟支数量统计准确，便于对滤嘴生产设备进行故障判断。
附图说明
图1本发明结构示意图；
图2上部激光孔检测单元侧视图；
图3下部激光孔检测单元俯视图；
图4中空滤嘴检测单元侧视图；
图5本发明连接框图；
图6缺陷判断流程图；
图7对射激光孔成像图；
图8点光源直射端面成像图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的说明，以方便技术人员理解。
如图1-8所示，一种激光打孔中空滤嘴检测装置，包括图像采集***、图像处理***、剔除报警***；所述的图像采集***采集滤嘴上部激光孔图像、下部激光孔图像、中空滤嘴端图像；所述的图像处理***处理图像采集***采集图像，对激光打孔中空滤嘴外观缺陷进行计数，并发出剔除、报警信号；所述的剔除报警***接收剔除、报警信号后驱动原机剔除设备剔除激光打孔中空滤嘴外观缺陷烟支，并驱动报警装置进行报警。
烟支通过原机输送部分进行输送，本实施例中，烟支输送部分为第一传送鼓8、第二传送鼓9、取样鼓10、剔除鼓11，剔除鼓11、第一传送鼓8、第二传送鼓9依次连接，取样鼓10设置于第二传送鼓9下方，烟支气体外观缺陷被剔除鼓11剔除后烟支进入第一，所述的图像采集***包括上部激光孔检测单元、下部激光孔检测单元、中空滤嘴检测单元；所述的上部激光孔检测单元包括第一图像采集相机1、第一点光源2，所述的第一图像采集相机1斜向设置于第一传送鼓8上方，第一点光源2设置于第一传送鼓8外侧，第一点光源2正对检测工位，当烟支到达检测工位后，第一点光源2直射第一传送鼓8输送滤嘴中空滤嘴端，第一图像采集相机1用于采集第一点光源打光后滤嘴上部激光孔图像；所述的下部激光孔检测单元包括第二图像采集相机3、第二点光源4，所述的第二图像采集相机3斜向设置于第二传送鼓9下方，第二点光源4设置于第二传送鼓9外侧，第二点光源4正对检测工位，当烟支到达检测工位后，第二点光源4直射第二传送鼓9输送滤嘴中空滤嘴端，第二图像采集相机3用于采集第二点光源4打光后滤嘴下部激光孔图像。传统激光孔检测采用光源及相机相对设置对激光孔进行检测，因滤嘴透光性较差，光源无法完整穿透整个滤嘴，检测成像如图7所示，激光孔成像与滤嘴背景成像对比度较低，导致图像识别误检漏检，采用点光源直射中空滤嘴端，光源穿透中空滤嘴，光通过激光孔发散出去，检测成像如图8所示，呈现出滤嘴背景较暗，激光孔较亮的图像，提高图像识别准确性。
所述的中空滤嘴检测单元包括第一端面光源6、第二端面光源7、第三图像采集相机5，所述的第一端面光源6、第二端面光源7设置于第二传送鼓9下部激光孔检测单元后方检测工位，第一端面光源6、第二端面光源7相对设置，第三图像采集相机5中空滤嘴端图像。传统滤嘴检测光源为单侧补光，单侧补光使滤嘴成像存在单向暗面，图像识别过程中容易误检，将合格中空滤嘴判断为缺陷滤嘴，上下设置的端面光源对中空滤嘴完整补光，使滤嘴成像完整，提高图像识别准确性。
所述的图像处理***包括第一ARM图像处理控制器、第二ARM图像处理控制器、IO控制板，所述的第一ARM图像处理控制器与第一图像采集相机1、第一点光源2、第二图像采集相机3、第二点光源4连接，第一ARM图像处理控制器负责处理滤嘴上部激光孔图像、滤嘴下部激光孔图像，判断激光孔是否透光及激光孔缺陷，第二ARM图像处理控制器与第三图像采集相机5、第一端面光源6、第二端面光源连接7，第二ARM图像处理控制器负责处理滤嘴上部激光孔图像，判断中空滤嘴是否缺陷，所述的IO控制板与第一ARM图像处理控制器、第二ARM图像处理控制器、原机控制器连接，第一ARM图像处理控制器、第二ARM图像处理控制器判断故障信号后发送至IO控制板，IO控制板接收故障信号后发送至原机控制器。
所述的第一ARM图像处理控制器、第二ARM图像处理控制器还与原机检测鼓编码器连接，检测鼓编码器检测烟支输送工位，判断烟支是否达到检测工位，使滤嘴上部激光孔图像、滤嘴下部激光孔图像、中空滤嘴端图像三个位置检测图像相匹配对应同一烟支。因点光源功率较大常亮使用寿命较短，第一ARM图像处理控制器根据原机检测鼓编码器信号驱动第一点光源2、第二电源动作4，第二ARM图像处理控制器根据原机检测鼓编码器信号驱动第一端面光源4、第二端面光源5动作，延长点光源使用寿命。
所述的剔除报警***包括切屏器、显示屏、声光报警模块、原机剔除鼓，所述的切屏器输入端与第一ARM图像处理控制器、第二ARM图像处理控制器连接，切屏器输出端与显示屏连接，检测到激光孔及中空滤嘴缺陷后切屏器将缺陷图像切换至显示器方便工作人员查看，所述的声光报警模块、原机剔除鼓与IO控制板连接，IO控制器根据第一ARM图像处理控制器、第二ARM图像处理控制器判断故障信号驱动后端剔除鼓及声光报警模块动作，进行剔除及报警。
一种激光打孔中空滤嘴检测方法，包括以下步骤，
S1：启动卷烟机，原机控制器、原机检测鼓编码器与IO控制板进行交互；
S2：IO控制板接受原机控制器信号、分别给图像处理控制器发送触发信号，图像处理控制器根据原机检测鼓编码器后数据依次采集滤嘴上部激光孔图像、下部激光孔图像、中空滤嘴端图像；
S3：图像处理控制器利用视觉检测算法对各相机拍摄的图像进行识别并与存储的香烟外观进行对比，依次判断滤嘴激光孔是否透光、中空滤嘴是否缺陷、滤嘴激光孔是否缺陷；
S4：基于S3的判断，图像控制器给IO控制板发送合格或不合格信号，当IO控制板接收到不合格信号时，不合格信号处理流程如图6所示，准确判断烟支缺陷类型，激光打孔中空滤嘴缺陷烟支数量统计准确，便于对滤嘴生产设备进行故障判断。原机控制器记录激光孔缺陷烟支数量、中空缺陷烟支、双重缺陷烟支、合格烟支数量，IO控制板向原机剔除机构发送剔除命令将不合格产品剔除，并驱动显示屏显示缺陷烟支图像、声光报警装置报警。
所述的S3中在视觉检测算法为判断图案、颜色、相似度、图像位置坐标（X,Y）是否在设置的公差之内。通过颜色公差判断激光孔是否透光，根据图像相似度判断激光孔及中空滤嘴缺陷，通过图像坐标位置判断图像采集相机设置位置是否偏移需要调整。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种激光打孔中空滤嘴检测装置，其特征是：包括图像采集***、图像处理***、剔除报警***；所述的图像采集***采集滤嘴上部激光孔图像、下部激光孔图像、中空滤嘴端图像；所述的图像处理***处理图像采集***采集图像，对激光打孔中空滤嘴外观缺陷进行计数，并发出剔除、报警信号；所述的剔除报警***接收剔除、报警信号后驱动原机剔除设备剔除激光打孔中空滤嘴外观缺陷烟支，并驱动报警装置进行报警；
所述的图像采集***包括上部激光孔检测单元、下部激光孔检测单元、中空滤嘴检测单元；所述的上部激光孔检测单元包括第一图像采集相机、第一点光源，第一图像采集相机设置于第一传送鼓上方，第一点光源设置于第一传送鼓外侧，第一点光源直射第一传送鼓输送滤嘴中空滤嘴端，第一图像采集相机用于采集第一点光源打光后滤嘴上部激光孔图像；所述的下部激光孔检测单元包括第二图像采集相机、第二点光源，所述的第二图像采集相机设置于第二传送鼓下方，第二点光源设置于第二传送鼓外侧，第二点光源直射第二传送鼓输送滤嘴中空滤嘴端，第二图像采集相机用于采集第二点光源打光后滤嘴下部激光孔图像；所述的中空滤嘴检测单元包括第一端面光源、第二端面光源、第三图像采集相机，所述的第一端面光源、第二端面光源设置于第二传送鼓下部激光孔检测单元后方检测工位，第一端面光源、第二端面光源相对设置，第三图像采集相机采集中空滤嘴端图像；
所述的图像处理***包括第一ARM图像处理控制器、第二ARM图像处理控制器、IO控制板，所述的第一ARM图像处理控制器与第一图像采集相机、第一点光源、第二图像采集相机、第二点光源连接，第二ARM图像处理控制器与第三图像采集相机、第一端面光源、第二端面光源连接，所述的IO控制板与第一ARM图像处理控制器、第二ARM图像处理控制器、原机控制器连接；
所述的第一ARM图像处理控制器、第二ARM图像处理控制器还与原机检测鼓编码器连接，第一ARM图像处理控制器根据原机检测鼓编码器信号驱动第一点光源、第二电源动作，第二ARM图像处理控制器根据原机检测鼓编码器信号驱动第一端面光源、第二端面光源动作；
所述的剔除报警***包括切屏器、显示屏、声光报警模块、原机剔除鼓，所述的切屏器输入端与第一ARM图像处理控制器、第二ARM图像处理控制器连接，切屏器输出端与显示屏连接，所述的声光报警模块、原机剔除鼓与IO控制板连接；
所述的一种激光打孔中空滤嘴检测装置采用以下检测方法：包括以下步骤，
S1：启动卷烟机，原机控制器、原机检测鼓编码器与IO控制板进行交互；
S2：IO控制板接受原机控制器信号、原机检测鼓编码器后分别给图像处理控制器发送触发信号，依次采集滤嘴上部激光孔图像、下部激光孔图像、中空滤嘴端图像；
S3：图像处理控制器利用视觉检测算法对各相机拍摄的图像进行识别并与存储的香烟外观进行对比，依次判断滤嘴激光孔是否透光、中空滤嘴是否缺陷、滤嘴激光孔是否缺陷；
S4：基于S3的判断，图像控制器给IO控制板发送合格或不合格信号，当IO控制板接收到不合格信号时，记录激光孔缺陷烟支、中空滤嘴缺陷烟支、双重缺陷烟支、合格烟支数量，向原机剔除机构发送剔除命令将不合格产品剔除，并驱动显示屏显示缺陷烟支图像、声光报警装置报警。
2.根据权利要求1所述的一种激光打孔中空滤嘴检测装置，其特征是：所述的S3中在视觉检测算法为判断图案、颜色、相似度、图像位置坐标（X,Y）是否在设置的公差之内。
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