肖波 劉紅升

(吉林煙草工業(yè)有限責任公司長春卷煙廠 吉林長春 130031)

煙包視覺檢測系統(tǒng)可有效解決目前卷煙企業(yè)面臨的困擾，該檢測系統(tǒng)通過視覺能夠有效地檢測出散包缺陷，能夠檢測出煙包錯牌、倒置、無透明紙、散包等缺陷，保證透明紙包裝過程中的質量。

隨著機器視覺技術的進步，針對GD小包散包視覺檢測系統(tǒng)，本檢測系統(tǒng)采用“相機+PC圖像處理軟件+激光檢測”的檢測模式，該模式與以往的系統(tǒng)相比，性能指標和使用方便性、擴展升級能力等方面都有了比較大的提升，能夠適應不同用戶復雜多變的檢測需求，并且實現(xiàn)在線檢測，視覺檢測的同時，系統(tǒng)增加激光檢測用于復檢，提高檢測的準確性。

系統(tǒng)還能夠進行擴展，系統(tǒng)可將小包第六面檢測與散包視覺檢測進行集成在一起，減少裝置的固化。有效地獨立地控制各工位，全面地檢測出煙包外觀的缺陷，發(fā)揮較大的優(yōu)勢，實現(xiàn)對小包第六面檢測與透明紙檢測一體化。

1 系統(tǒng)原理與實現(xiàn)

1.1 檢測系統(tǒng)工作原理

首先，利用原機的編碼信號進行編碼，設置相機拍攝角度，判斷煙包到位，判斷小包煙位置信息，LED閃光，發(fā)送攝像脈沖給相機。工控機通過千兆網口相機，采集當前小包煙的圖像。

圖1 機械結構系統(tǒng)圖

然后，檢測軟件對香煙圖像進行識別，并和存儲的圖像模板相比較，如果圖案，顏色，相似度（FIT）,圖像位置坐標（X ,Y）在設置的公差之內，表示此包香煙外觀合格，否則是外觀不合格；與此同時，根據(jù)原機編碼信號，上下激光對煙包散包進行復檢，提高對小包透明紙檢測精度。信號輸入到單片機根據(jù)各檢測工位同步信號處理輸出結果。

最后，工控機給單片機發(fā)送好壞信號，單片機根據(jù)好壞信號，進行異步控制輸入給原機，由原機執(zhí)行剔除。

1.2 機械整體結構系統(tǒng)

采用分體式設計，相機檢測工位分開安裝，電控柜按廠方指定位置擺放。整體結構小巧、緊湊、美觀，不會改動原機設備結構及程序，安裝后與原機聯(lián)接匹配，不影響設備正常運行，也不影響現(xiàn)有設備相關部件的維護和更換，如圖1結構系統(tǒng)圖所示。

圖2 軟件操作界面圖

圖3 產品現(xiàn)場圖

1.3 控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)主要由工控機、I/O控制板、激光傳感器等構成。I/O控制板通過RS485與計算機進行通訊，將系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)實時反饋至監(jiān)控軟件，為判定系統(tǒng)穩(wěn)定性提供參考依據(jù)。

檢測根據(jù)激光傳感器進行系統(tǒng)采樣，數(shù)據(jù)實時反饋至監(jiān)控界面，相機采集圖像時間及軟件處理時間實時采樣，依據(jù)數(shù)據(jù)變化判定系統(tǒng)運行狀態(tài)。

補充激光傳感器檢測上下散包，與機械霍爾式檢測相比，激光可以實現(xiàn)煙包的全面檢測，以及不像機械霍爾式存在抖動問題，影響檢測精度。

1.4 軟件系統(tǒng)

檢測系統(tǒng)對香煙被檢測的部位進行圖像識別。首先把合格的香煙標準圖像存儲起來，生產過程中實時檢測小包香煙的圖像，并和存儲的圖像相比較。如果相似度（FIT）,圖像位置坐標（X ,Y）在設置的公差之內，表示此包香煙外觀合格，否則是外觀不合格。

本系統(tǒng)采用目前成熟的日本FAST和加拿大CORECO算法庫，庫中包含了大量的圖像處理基本函數(shù)，可以在這些函數(shù)的基礎上進行軟件設計。系統(tǒng)工作時，相機通過以太網將采集圖像傳輸至檢測軟件，檢測軟件通過算法分析實時在線處理，依次進行灰度化、二值化、中值濾波去除噪聲干擾，根據(jù)設定閾值分割圖像，最終通過計算所選區(qū)域白色或黑色像素點數(shù)目，與設定面積對比，判定此區(qū)域是否合格。圖2是軟件操作界面圖。

1.5 實際使用

本檢測系統(tǒng)具有完善的獨立電控系統(tǒng)，運行可靠、穩(wěn)定。對該裝置的所有基本操作都可以在其人機交互界面進行集中控制操作，具有界面良好、交互性強的特點，視覺成像質量不受生產環(huán)境影響、圖像信息豐富、直觀。

本系統(tǒng)成功應用到實際現(xiàn)場，效果符合煙草系統(tǒng)的檢測要求，能很好滿足工藝要求。圖3為產品現(xiàn)場實物圖。

2 結語

隨著工業(yè)技術，尤其是圖像與單片機技術的飛速發(fā)展，視覺圖像檢測系統(tǒng)也有了飛速的發(fā)展。本文介紹的基于視覺的卷煙小包外觀檢測，通過精密設計，成功將視覺與單片技術運用到實際，同時實際檢測效果也很優(yōu)異。