姚景揚(yáng)

摘 要：基于機(jī)器視覺技術(shù)的煙支鋼印檢測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)對(duì)煙支鋼印質(zhì)量檢測(cè)監(jiān)控，通過圖像搜索、圖像灰度處理等方法判別出鋼印不合格的煙支并剔除，實(shí)現(xiàn)煙支鋼印質(zhì)量的全自動(dòng)檢測(cè)，極大地釋放了勞動(dòng)力，保障了產(chǎn)品質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：機(jī)器視覺；煙支鋼??；圖像處理

一、前言

在現(xiàn)代化的卷煙生產(chǎn)中，隨著科技的不斷進(jìn)步，卷煙企業(yè)對(duì)煙支的外觀瑕疵會(huì)有嚴(yán)格的控制，煙支鋼印質(zhì)量是缺陷檢測(cè)的一個(gè)重點(diǎn)。在傳統(tǒng)的煙支鋼印缺陷檢測(cè)工序中，都是依靠人工對(duì)煙支鋼印質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，效率非常低，工作強(qiáng)度非常大。為降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高產(chǎn)品出廠的質(zhì)量，減少工廠的人力成本和管理成本，采用機(jī)器視覺技術(shù)對(duì)煙支鋼印進(jìn)行全面檢測(cè)已是必然。就國內(nèi)而言，“相機(jī)+PC圖像處理軟件”（PC-BASE）的檢測(cè)模式已成發(fā)展趨勢(shì)。該模式綜合利用了光學(xué)、機(jī)械、電子、控制和自動(dòng)化各學(xué)科的先進(jìn)技術(shù)，可以有效地檢測(cè)出煙支鋼印常見缺陷，并將鋼印不合格的產(chǎn)品從生產(chǎn)線上剔出。

二、概述

（1）機(jī)器視覺技術(shù)。機(jī)器視覺技術(shù)，是一門涉及人工智能、神經(jīng)生物學(xué)、心理物理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、圖像處理、模式識(shí)別等諸多領(lǐng)域的交叉學(xué)科。機(jī)器視覺系統(tǒng)是指通過機(jī)器視覺產(chǎn)品把圖像抓取到，然后將該圖像傳送至處理單元，通過數(shù)字化處理，根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，來進(jìn)行尺寸、形狀、顏色等的判別。進(jìn)而根據(jù)判別的結(jié)果來控制現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備動(dòng)作。（2）煙支鋼印。煙支鋼印在某種程度上體現(xiàn)了卷煙的品牌特征，這個(gè)品牌通過煙支鋼印印刷在煙支上，相當(dāng)于一個(gè)產(chǎn)品的銘牌。因此，煙支鋼印的質(zhì)量，在一定程度上表明了品牌香煙的質(zhì)量和品質(zhì)。

三、煙支鋼印檢測(cè)系統(tǒng)

（一）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要包括以下幾個(gè)方面：（1）影像控制系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)圖像信號(hào)的分析、處理，圖像存儲(chǔ)；（2）工控機(jī)：監(jiān)控實(shí)時(shí)圖片、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析；（3）控制處理系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)影像控制系統(tǒng)與機(jī)組的同步處理，對(duì)NG圖片進(jìn)行剔除、連續(xù)NG圖片告警停機(jī)；（4）CCD系統(tǒng)：實(shí)時(shí)拍攝被檢測(cè)煙支；（5）照明系統(tǒng)：為圖像拍攝提供照明；（6）剔除裝置：驅(qū)動(dòng)剔除閥，實(shí)現(xiàn)對(duì)缺陷煙支的剔除；（7）告警、停機(jī)模塊：提示系統(tǒng)的故障信息。

（二）檢測(cè)原理。（1）檢測(cè)流程。系統(tǒng)檢測(cè)流程如圖3所示

（2）圖像處理。卷接機(jī)組啟動(dòng)后，煙支鋼印檢測(cè)系統(tǒng)通過實(shí)時(shí)監(jiān)控卷接機(jī)組的SCP（單支煙脈沖）判斷煙支鋼印所在位置，當(dāng)鋼印運(yùn)行到CCD鏡頭位置時(shí)觸發(fā)拍攝，拍攝的圖像以數(shù)字形式傳輸?shù)綀D像處理系統(tǒng)進(jìn)行分析處理，處理方法主要有模型搜索與面積檢測(cè)兩種。①模型搜索。其輸出結(jié)果包括檢測(cè)個(gè)數(shù)、相似度、檢測(cè)位置、傾斜角度，如圖4所示。

通過模型搜索，可以實(shí)時(shí)檢測(cè)鋼印不合格煙支。如圖5所示，左邊為合格煙支鋼印檢測(cè)結(jié)果，右邊為鋼印套色不合格煙支，其檢測(cè)結(jié)果為NG，判斷為不合格。

②面積檢測(cè)。面積檢測(cè)是將CCD拍攝到的圖像進(jìn)行二值化（黑白化），然后檢測(cè)白色或者黑色面積。面積檢測(cè)的輸出結(jié)果以像素?cái)?shù)輸出，如果檢測(cè)值超過指定的公差（上限或者下限），則判斷為不合格。

圖像二值化就是將圖像上的像素點(diǎn)的灰度值設(shè)置為0或255，也就是將整個(gè)圖像呈現(xiàn)出明顯的黑白效果。如圖7所示，右邊的圖片是圖像的波形圖，設(shè)置好合理的閥值后，可以清晰地將需要檢測(cè)的圖像顯現(xiàn)出來（如左下圖中的禾穗鋼?。?。

圖像二值化后還要進(jìn)行差分處理，差分可以輸出重合注冊(cè)圖像和當(dāng)前圖像而成的灰度差的減法圖像，從而抽出污點(diǎn)、過濃、過淡等和原來注冊(cè)圖像不同的地方。如圖8所示，最左邊是正常禾穗鋼印及其二值化后的圖片，后三幅圖片分別為禾穗過淡、禾穗過濃、禾穗污點(diǎn)的鋼印及二值化后的圖片。從圖中可以看出，圖片二值化后，不合格鋼印與合格鋼印的像素點(diǎn)差別很大，通過差分處理便可判別出不合格鋼印的煙支。

（三）不合格品剔除。煙支鋼印檢測(cè)系統(tǒng)不合格品的剔除利用原機(jī)的不合格煙支剔除電磁閥，通過實(shí)時(shí)監(jiān)控卷接機(jī)組SCP同步脈沖計(jì)算從鋼印拍攝到煙支剔除閥的步數(shù)，當(dāng)不合格煙支到達(dá)剔除工位時(shí)，煙支鋼印檢測(cè)系統(tǒng)輸出剔除信號(hào)給剔除電磁閥實(shí)現(xiàn)不合格煙支的剔除。

結(jié)語：本文探討基于機(jī)器視覺技術(shù)卷接機(jī)組煙支鋼印質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)。通過對(duì)系統(tǒng)的介紹，列舉和闡述了圖像搜索、圖像灰度處理等方法。機(jī)器視覺的誕生和應(yīng)用，極大地解放了人類生產(chǎn)力，提高了生產(chǎn)自動(dòng)化水平。隨著煙草行業(yè)提質(zhì)降耗工程的全面實(shí)施，它將越來越多地應(yīng)用于煙草生產(chǎn)質(zhì)量的檢測(cè)和監(jiān)控領(lǐng)域，為提升煙草企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力做出更大的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

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