機器視覺在煙支外觀檢測中的應用

　　隨著科技的發展，視覺系統在各個領域也有了一定的發展，采用視覺檢測的高性能傳感器，在部分關鍵的、特殊的場合逐漸取代了傳統的光電傳感器、顏色傳感器。目前，隨著煙草行業對產品質量的要求越來越嚴格，煙草設備的部分檢測系統中也逐步引入了此類視覺系統。如制絲車間煙葉除雜設備、包裝機的小包外觀檢測、大條外觀檢測等等。

　　 隨著煙廠對香煙質量、外觀要求的進一步加強，對煙支外觀檢測的需求也顯現出來。煙支鋼印體現了卷煙的品牌，具有一定的品牌凝聚力和象征性，尤其對于高檔香煙，煙支鋼印的品牌宣傳作用就顯得更加重要。因此，針對目前卷煙設備中存在的鋼印模糊、圖案缺少、位置跑偏、圖案及鋼號使用錯誤等質量問題，大樹公司開發出基于CCD圖像視覺系統的鋼印檢測裝置，用于解決上述問題。

　　設計特點及檢測原理

　　1 設計特點

　　采用高速CCD影像視覺傳感器，運用AVR高速微型單片機進行控制，從而具有性能穩定、操作簡單，安裝方便等特點；

　　本裝置是一套高速、高性能、獨立的控制系統，可存儲32個不同品牌圖像，滿足每4至6根煙抽檢一次的高抽檢率；

　　該裝置設計中體現了現場整體性、美觀性、不影響操作習慣的思路，將控制箱體安裝在原機操作面板與煙絲斗空余空間處，無需另外打孔外掛控制箱體，不但對原機的運行沒有任何影響，在外觀上也具有統一性。

　　2 檢測原理

　　 根據PROTOS卷接機電氣系統的工作原理，編碼器會產生增量、索引兩種頻率的脈沖，每一單支煙會對應64個脈沖，因此根據編碼器產生脈沖可以對煙支鋼印進行準確的定位。首先,把標準的鋼印圖像及所設置檢測區域存儲于視覺系統中，當機器運行時,根據軸編碼器脈沖對盤紙（打過鋼印后）進行定點拍照，對當前所拍圖像和存儲的標準圖像進行比較，若像素值、相似度、圖像位置坐標（X ,Y）在設置的公差之內，表示此鋼印圖像合格，否則判為不合格。當連續出現不合格鋼印圖案時報警停車，等待人工參與解決故障。

　　2.3 系統圖及工作流程圖

圖 1 視覺系統外觀圖(采用高速高性能相機及控制器)

圖2 為該視覺系統所拍煙支鋼印圖案

圖3 硬件系統圖

圖4 工作流程圖

　　 先存入正確的圖案，讀取PROTOS機軸編碼器信號，用于跟蹤煙支鋼印位置，攝像頭拍攝盤紙上鋼印圖案，將拍攝圖案與存入的正確圖案進行比對，得出結果，當連續出現的壞煙數與設定支數相同時，給出停車報警信號。

　　面板功能及按鍵說明

　 　1 功能鍵：通過功能按鍵可對進入各參數的修改狀態，如品牌、拍照偏移步數、剔除步數；

　　 2：當參數修改完畢后，按此鍵即保存所修改的參數；

　　 3：加按鍵，在參數修改模式下，按下此按鍵可增大設定數；

　　 4：減按鍵，在參數修改模式下，按下此按鍵可減小設定數；

　　 5：信號狀態指示燈；

　　 6 電源開關：該系統總電源開關；

　　 7 液晶顯示屏主要顯示當前鋼印圖像、當前檢測模式；

　　 8 設定/顯示窗體：顯示設定參數、停機次數。

　　安裝及維護

　　1 安裝位置

　　 本裝置的檢測攝像頭安裝在垂直拉伸盤紙側，用于檢測盤紙上的鋼印。控制箱體和面板安裝在原機SRM箱位置空面板內，與原機渾然一體。編碼器信號、工作電源、停車信號從原機端子內引入，與原機線號相同，便于維護。現場安裝只需2-3小時。安裝位置具體如下圖所示：

　　2 日常維護

　　經常檢查檢測鏡頭,保持檢測鏡頭清潔干凈；

　　同步信號調校完畢之后,不要再去調校.如果要調校,設置的檢測參數也要重新校正；

　　鏡頭焦距,和光圈安裝時已經調試好,不需要經常調試。

　　使用后的經濟效益

　　 當前煙支鋼印圖案的檢測方式，是通過機臺工作人員不定時地對成品煙支進行少量抽檢，從而達到控制質量的目的。在實際生產中，這種檢測方式有很大的弊病：PROTOS卷接機一般保持在7000支/分的高速生產中，每秒鐘就有近120支的成品煙支流出生產線，如果機臺工作人員每5分鐘抽查一次，當發現圖標不合格時，生產線上已有3萬多支煙流出生產線，這必將給企業造成很大的損耗，且降低了有效作業率。使用本公司研制的鋼印圖案檢測裝置后，可以達到在線4至6根煙抽檢一次，抽檢頻率超過國內其他廠家同類產品，當連續出現不合格信號且達到用戶設定的臨界值時，檢測裝置立即向卷接機發出停機信號，并顯示報警信息提示機臺工作人員及時進行人工處理，不僅為企業降低損失，同時也為企業提供了品質保障，具有良好的經濟效益。