專利名稱：用于煙草行業(yè)的圓周在線光學(xué)投影檢測機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種對圓柱形物體截面圓周長進(jìn)行測量的檢測裝置，尤其涉及一種用于煙草行業(yè)的圓周在線光學(xué)投影檢測機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
在煙草行業(yè)中，煙支或濾嘴棒圓周及圓度是卷煙廠產(chǎn)品質(zhì)量十分重要的指標(biāo)之一，卷煙工藝規(guī)范要求產(chǎn)品圓周指標(biāo)與允差為設(shè)計值±0.20mm，圓度指標(biāo)與允差為≤0.35mm。
目前卷煙廠主要采用兩種方法對產(chǎn)品圓周及圓度進(jìn)行檢測(1)試驗室離線檢測，檢測人員從機(jī)臺上抽取樣本后送往實驗室用檢測儀器進(jìn)行檢測，此種方法主要問題是，不能適時在線對機(jī)臺上所產(chǎn)生的每支產(chǎn)品指標(biāo)進(jìn)行檢測和顯示，不能很好協(xié)助機(jī)臺操作人員發(fā)現(xiàn)圓周質(zhì)量問題并適時進(jìn)行調(diào)整；(2)機(jī)臺在線氣壓式檢測，其原理是利用圓周變化所引起氣室內(nèi)氣壓變化來檢測圓周，主要問題是圓周變化所引起的氣壓變化值非常微弱，檢測信號易受干擾，再加上現(xiàn)場所提供的氣體壓力隨時都在波動，因此常使得檢測分辨精度不夠，檢測結(jié)果可靠性、穩(wěn)定性差。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種改進(jìn)的用于煙草行業(yè)的圓周在線光學(xué)投影檢測機(jī)構(gòu)，它能不受現(xiàn)場振動、噪音、溫度、粉塵和氣壓波動等各種干擾因素影響，并且檢測結(jié)果準(zhǔn)確、穩(wěn)定、可靠，而且能適用于各型號卷接機(jī)組和濾嘴成型機(jī)組產(chǎn)品圓周和圓度在線檢測和顯示。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的一種用于煙草行業(yè)的圓周在線光學(xué)投影檢測機(jī)構(gòu)，包括光源，與光源進(jìn)行光連接的是一光路檢測機(jī)構(gòu)，在光路檢測機(jī)構(gòu)的被測端設(shè)置被測物件B，在光路檢測機(jī)構(gòu)的檢測端設(shè)置攝像裝置，與攝像裝置信號連接的是一圖形采集卡，與圖形采集卡信號連接的且進(jìn)行圖形處理與數(shù)據(jù)運算的是一計算機(jī)，控制光路檢測機(jī)構(gòu)中光源和攝像裝置工作的同步電路；其特點是所述的光路檢測機(jī)構(gòu)包括，一照明系統(tǒng)構(gòu)件和一成像系統(tǒng)構(gòu)件；照明系統(tǒng)構(gòu)件和成像系統(tǒng)構(gòu)件連接呈中間貫通的L形狀；所述的照明系統(tǒng)構(gòu)件的一端設(shè)置一光源，在光源后側(cè)的是前透鏡組件；在所述的L形狀的照明系統(tǒng)構(gòu)件和成像系統(tǒng)構(gòu)件的轉(zhuǎn)折端設(shè)置一反光鏡；在反光鏡后側(cè)即位于成像系統(tǒng)構(gòu)件前端的是后透鏡組件，在后透鏡組件的后側(cè)設(shè)置一光闌，所述的攝像裝置設(shè)置在成像系統(tǒng)構(gòu)件的后端部。
在上述的用于煙草行業(yè)的圓周在線光學(xué)投影檢測機(jī)構(gòu)中，其中，所述的前透鏡組件由第一透鏡和第二透鏡組成，第一透鏡是一凸透鏡，第二透鏡是一凹透鏡。
在上述的用于煙草行業(yè)的圓周在線光學(xué)投影檢測機(jī)構(gòu)中，其中，在所述的第一透鏡和第二透鏡之間設(shè)置一光闌。
在上述的用于煙草行業(yè)的圓周在線光學(xué)投影檢測機(jī)構(gòu)中，其中，所述的反光鏡是一半透半反射鏡。
在上述的用于煙草行業(yè)的圓周在線光學(xué)投影檢測機(jī)構(gòu)中，其中，所述的后透鏡組件由第三、四、五透鏡組成，第三、四、五透鏡均是凸透鏡。
在上述的用于煙草行業(yè)的圓周在線光學(xué)投影檢測機(jī)構(gòu)中，其中，所述的設(shè)置在后透鏡組件后側(cè)的光闌的光通孔的直徑范圍是8至12毫米。
在上述的用于煙草行業(yè)的圓周在線光學(xué)投影檢測機(jī)構(gòu)中，其中，所述的成像系統(tǒng)構(gòu)件的連接端即L形狀的照明系統(tǒng)構(gòu)件和成像系統(tǒng)構(gòu)件的轉(zhuǎn)折端設(shè)置為被測端，在該被測端處設(shè)置一玻璃罩，該玻璃罩與被測端密封連接；所述的被測物件B與照明系統(tǒng)構(gòu)件的同一軸心。
在上述的用于煙草行業(yè)的圓周在線光學(xué)投影檢測機(jī)構(gòu)中，其中，所述的攝像裝置包括，套設(shè)在成像系統(tǒng)構(gòu)件后端部的CCD攝像裝置連接件，鑲嵌在CCD攝像裝置連接件中的攝像頭。
本實用新型用于煙草行業(yè)的圓周在線光學(xué)投影檢測機(jī)構(gòu)由于采用了上述的技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點和積極效果1.本實用新型由于在光路系統(tǒng)中采用了對物距偏移不敏感的反射式投影測量方法，即在光路系統(tǒng)中設(shè)計了L形狀的光路構(gòu)件，在L形狀光路構(gòu)件的轉(zhuǎn)折端設(shè)置一半透半反射鏡，從而克服了物距偏移帶來光學(xué)放大倍數(shù)變化而引起的測量誤差；2.本實用新型由于采用了控制光源和攝像頭工作的同步電路，從而克服了被測物體以一定速度在傳輸帶上運動，使運動物體成像產(chǎn)生拖影而造成的測量誤差，由此提高了測量精度；3.本實用新型由于在光學(xué)系統(tǒng)中充分利用CCD攝像裝置的成像面積來每次容納一個以上測量端面，從而保證每次測量均可捕捉到一個完整的端面，為計算機(jī)圖像處理和數(shù)據(jù)運算提供了完整的測量端面幾何尺寸，為調(diào)整產(chǎn)生打下基礎(chǔ)。


通過以下對本實用新型用于煙草行業(yè)的圓周在線光學(xué)投影檢測機(jī)構(gòu)的一實施例結(jié)合其附圖的描述，可以進(jìn)一步理解本實用新型的目的、具體結(jié)構(gòu)特征和優(yōu)點。其中，附圖為圖1是本實用新型用于煙草行業(yè)的圓周在線光學(xué)投影檢測機(jī)構(gòu)的測量原理框圖；圖2是圖1中光路檢測機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖2中光路檢測機(jī)構(gòu)的光路原理示意圖。
具體實施方式
請參見圖1所示，這是本實用新型用于煙草行業(yè)的圓周在線光學(xué)投影檢測機(jī)構(gòu)的測量原理框圖。本實用新型圓周在線光學(xué)投影檢測機(jī)構(gòu)，包括光源10，在本實施例中，光源10采用的是型號為LYQ12-50的儀用鹵鎢燈；與鹵鎢燈光源10進(jìn)行光連接的是一光路檢測機(jī)構(gòu)20，所需進(jìn)行在線檢測的被測物件B(香煙)位于光路檢測機(jī)構(gòu)20的被測端，在光路檢測機(jī)構(gòu)20的檢測端設(shè)置攝像裝置30，光路檢測機(jī)構(gòu)20檢測香煙煙支或濾嘴棒的圓周及圓度變化情況，并將煙支或濾嘴棒的圓周及圓度變化情況提供攝像裝置30拍攝；與攝像裝置30信號連接的是一圖形采集卡40，與圖形采集卡40信號連接的且進(jìn)行圖形處理與數(shù)據(jù)運算的是一計算機(jī)50，在本實施例中，圖形采集卡40采用的是型號為OK-M10A的采集卡采集卡，該圖形采集卡40采集了煙支或濾嘴棒的圓周及圓度變化情況，并將上述圖像數(shù)據(jù)送至計算機(jī)50，由計算機(jī)50對上述煙支或濾嘴棒圓周及圓度變化的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行圖形處理與數(shù)據(jù)運算，并及時送出調(diào)整產(chǎn)品生產(chǎn)的指令；還包括一同步電路60，用于控制光路檢測機(jī)構(gòu)20中光源和攝像裝置30的動作。
請結(jié)合圖1參見圖2和圖3所示，它們分別是本實用新型中光路檢測機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖和光路原理示意圖。所述的光路檢測機(jī)構(gòu)20包括，一照明系統(tǒng)構(gòu)件21和一成像系統(tǒng)構(gòu)件22，照明系統(tǒng)構(gòu)件21和成像系統(tǒng)構(gòu)件22連接呈中間貫通的L形狀；位于成像系統(tǒng)構(gòu)件22的連接端即L形狀的照明系統(tǒng)構(gòu)件21和成像系統(tǒng)構(gòu)件22的轉(zhuǎn)折端設(shè)置為被測端，在該被測端處設(shè)置一玻璃罩27，該玻璃罩27與被測端密封連接；所述的被測物件B(香煙)設(shè)置在照明系統(tǒng)構(gòu)件2 1和成像系統(tǒng)構(gòu)件22的轉(zhuǎn)折端外的被測端，該被測物件B(香煙)與照明系統(tǒng)構(gòu)件21的同一軸心。
在所述的呈L形狀的照明系統(tǒng)構(gòu)件21和成像系統(tǒng)構(gòu)件22中設(shè)置了檢測的光學(xué)部件。其中在所述的照明系統(tǒng)構(gòu)件21的一端設(shè)置一鹵鎢燈光源10，在鹵鎢燈光源10后側(cè)的是前透鏡組件23，在本實施例中，前透鏡組件23由第一透鏡231和第二透鏡232組成，第一透鏡231是一凸透鏡，用于將鹵鎢燈光源10發(fā)出的光進(jìn)行適當(dāng)?shù)木酃?見圖3中L1)，第二透鏡232是一凹透鏡，用于將經(jīng)第一透鏡23 1適當(dāng)聚光后的光源進(jìn)行擴(kuò)束(見圖3中L2)，使光源均衡，為了能使第二透鏡232出來的光源更為均衡，可以在第一透鏡231和第二透鏡232之間設(shè)置一光闌233(請參見圖1所示)，該光闌233攔住了第一透鏡231出來的邊緣發(fā)散的光(見圖3中P1)，使進(jìn)入第二透鏡232的光相對集中，從而可達(dá)到經(jīng)第二透鏡232出來的光源更為均衡；在所述的L形狀的照明系統(tǒng)構(gòu)件21和成像系統(tǒng)構(gòu)件22的轉(zhuǎn)折端設(shè)置一反光鏡24；在本實用新型中，該反光鏡24采用的是一半透半反射鏡，它既能允許第二透鏡232的光通過，又能將被測物件B(香煙)的圖像信息反射出來(圖3中AB為被測物件的物面)；在所述的成像系統(tǒng)構(gòu)件22的前端即位于反光鏡24后側(cè)設(shè)置有后透鏡組件25，在本實施例中，后透鏡組件25由第三透鏡251、第四透鏡252、第五透鏡253組成，第三、四、五透鏡均是凸透鏡，用以將第二透鏡232的光和被測物件B的圖像信息清晰反映出來；在后透鏡組件25后側(cè)設(shè)置一光闌26，該光闌26的光通孔261的直徑范圍是8至12毫米，該光闌26及其光通孔261可以攔住第五透鏡253出來的邊緣發(fā)散的光(見圖3中P2)；設(shè)置在光闌26后側(cè)的攝像裝置30包括，套設(shè)在成像系統(tǒng)構(gòu)件22后端部的CCD攝像裝置連接件31，鑲嵌在CCD攝像裝置連接件31中的攝像頭32，在本實施例中，攝像頭32采用的是型號為MTV1881EX的攝像頭，它能有效將被測物件B(香煙)的圖像信息拍攝下來(圖3中A’B’是像面，2y’是像面高度)，以便圖形采集卡40有效采集相關(guān)的圖像信息且送至計算機(jī)50進(jìn)行圖形處理與數(shù)據(jù)運算。
由上述可見，本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點和積極效果1.具有合理的光路系統(tǒng)。
本實用新型為達(dá)到端面在線檢測精度的要求，將光路系統(tǒng)設(shè)計成盡量減少運動中香煙圓柱端面X軸方向上下移動造成的測量誤差，為此，檢測系統(tǒng)采用柯拉照相和物方遠(yuǎn)心光路。
2.照明與攝像機(jī)同步。
由于圓柱端面以一定速度運動，且在運動中端面間上下不齊，用普通成像系統(tǒng)難于獲得圖像處理所必須的清晰圖像，根據(jù)高速攝影和光學(xué)成像技術(shù)，采用同步頻閃光源照明和對目標(biāo)移動不敏感的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計，并采用高速靜片攝影的方法，即在極短曝光時間下獲得照片，使得運動物體在此一瞬間相對于CCD攝像裝置的光敏面可視為靜止，曝光時間根據(jù)運動速度和頻閃光源的亮度來選擇，除了選用曝光時間較短的頻閃光源照明，還要考慮光源輸出光譜與CCD攝像裝置的光譜響應(yīng)特性，為保證光源有效時間正好是CCD攝像裝置的光積分周期，采取了同步技術(shù)的措施，使每次頻閃都可獲得進(jìn)行下一步圖像處理的有效圖像，為此在本實用新型中采用同步電路來完成，即從攝像機(jī)中引出CCD攝像裝置驅(qū)動電路的場同步信號，從而實現(xiàn)光源照明與CCD攝像裝置接收的同時性。
3.計算機(jī)軟件進(jìn)行圖像處理。包括圖像預(yù)處理對圖像進(jìn)行除噪和邊緣增加處理；圖像亞像素邊緣提取在圖像測量系統(tǒng)中，圖像邊緣檢測是測量的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。由于原始圖像往往包含有噪聲，而圖像邊緣和噪聲在空間域卻表現(xiàn)為灰度有較大的起落，在頻率域同步反映為高頻分量，給邊緣檢測帶來困難。為滿足圖像測量的需要采用具有保持邊緣特征和濾波功能，且能適應(yīng)非均勻照明的邊緣檢測算法，利用計算機(jī)軟件進(jìn)行圖像處理，使圖像邊緣精確定位在一個象素上，并在此基礎(chǔ)上利用像圖像目標(biāo)亞像素處理技術(shù)，從而提高測量精度；目標(biāo)幾何中尺寸亞像素的計算在目標(biāo)亞像素邊緣提取的基礎(chǔ)上，設(shè)計目標(biāo)幾何尺寸的亞像素計算方法，計算出圓周長、圓度，直徑等幾何尺寸。
綜上所述，本實用新型用于煙草行業(yè)的圓周在線光學(xué)投影檢測機(jī)構(gòu)由于在光路系統(tǒng)中采用了反射式投影測量方法，克服了物距偏移帶來光學(xué)放大倍數(shù)變化而引起的測量誤差；同時，由于采用了同步頻閃光源照明和攝像裝置接收的同時性，提高了測量精度；并且，用以利用CCD攝像裝置的成像面積保證每次測量均可捕捉到一個完整的端面，為計算機(jī)圖像處理和數(shù)據(jù)運算提供了測量端面幾何尺寸的基礎(chǔ)；另外，本實用新型可安裝在煙草行業(yè)多種生產(chǎn)設(shè)備卷制成型產(chǎn)品出口處皮帶輸送線上進(jìn)行生產(chǎn)過程中產(chǎn)品圓周在線檢測及顯示，因此極為實用。
權(quán)利要求1.一種用于煙草行業(yè)的圓周在線光學(xué)投影檢測機(jī)構(gòu)，包括光源(10)，與光源(10)進(jìn)行光連接的是一光路檢測機(jī)構(gòu)(20)，在光路檢測機(jī)構(gòu)(20)被測端設(shè)置被測物件(B)，在光路檢測機(jī)構(gòu)(20)的檢測端設(shè)置攝像裝置(30)，與攝像裝置(30)信號連接的是一圖形采集卡(40)，與圖形采集卡(40)信號連接的且進(jìn)行圖形處理與數(shù)據(jù)運算的是一計算機(jī)(50)，控制光路檢測機(jī)構(gòu)(20)中光源和攝像裝置(30)工作的同步電路(60)；其特征在于所述的光路檢測機(jī)構(gòu)(20)包括，一照明系統(tǒng)構(gòu)件(21)和一成像系統(tǒng)構(gòu)件(22)；照明系統(tǒng)構(gòu)件(21)和成像系統(tǒng)構(gòu)件(22)連接呈中間貫通的L形狀；所述的照明系統(tǒng)構(gòu)件(21)的一端設(shè)置一光源(10)，在光源(10)后側(cè)的是前透鏡組件(23)；在所述的L形狀的照明系統(tǒng)構(gòu)件(21)和成像系統(tǒng)構(gòu)件(22)的轉(zhuǎn)折端設(shè)置一反光鏡(24)；在反光鏡(24)后側(cè)即位于成像系統(tǒng)構(gòu)件(22)前端的是后透鏡組件(25)，在后透鏡組件(25)的后側(cè)設(shè)置一光闌(26)，所述的攝像裝置(30)設(shè)置在成像系統(tǒng)構(gòu)件(22)的后端部。
2.如權(quán)利要求1所述的用于煙草行業(yè)的圓周在線光學(xué)投影檢測機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的前透鏡組件(23)由第一透鏡(231)和第二透鏡(232)組成，第一透鏡(231)是一凸透鏡，第二透鏡(232)是一凹透鏡。
3.如權(quán)利要求2所述的用于煙草行業(yè)的圓周在線光學(xué)投影檢測機(jī)構(gòu)，其特征在于在所述的第一透鏡(231)和第二透鏡(232)之間設(shè)置一光闌(233)。
4.如權(quán)利要求1所述的用于煙草行業(yè)的圓周在線光學(xué)投影檢測機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的反光鏡(24)是一半透半反射鏡。
5.如權(quán)利要求1所述的用于煙草行業(yè)的圓周在線光學(xué)投影檢測機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的后透鏡組件(25)由第三、四、五透鏡(251、252、253)組成，第三、四、五透鏡(251、252、253)均是凸透鏡。
6.如權(quán)利要求1所述的用于煙草行業(yè)的圓周在線光學(xué)投影檢測機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的設(shè)置在后透鏡組件(25)后側(cè)的光闌(26)的光通孔(261)的直徑范圍是8至12毫米。
7.如權(quán)利要求1所述的用于煙草行業(yè)的圓周在線光學(xué)投影檢測機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的成像系統(tǒng)構(gòu)件(22)的連接端即L形狀的照明系統(tǒng)構(gòu)件(21)和成像系統(tǒng)構(gòu)件(22)的轉(zhuǎn)折端設(shè)置為被測端，在該被測端處設(shè)置一玻璃罩(27)，該玻璃罩(27)與被測端密封連接；所述的被測物件(B)與照明系統(tǒng)構(gòu)件(21)的同一軸心。
8.如權(quán)利要求1所述的用于煙草行業(yè)的圓周在線光學(xué)投影檢測機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的攝像裝置(30)包括，套設(shè)在成像系統(tǒng)構(gòu)件(22)后端部的攝像裝置連接件(31)，鑲嵌在攝像裝置連接件(31)中的攝像頭(32)。
專利摘要本實用新型涉及一種用于煙草行業(yè)的圓周在線光學(xué)投影檢測機(jī)構(gòu)，包括光源和光路檢測機(jī)構(gòu)，光路檢測機(jī)構(gòu)的被測端設(shè)置被測物件、檢測端設(shè)置攝像裝置及其圖形采集卡、計算機(jī)，控制光源和攝像裝置的同步電路；其特點是光路檢測機(jī)構(gòu)包括，連接呈L狀中間貫通的照明系統(tǒng)構(gòu)件和成像系統(tǒng)構(gòu)件；照明系統(tǒng)構(gòu)件一端設(shè)置光源，光源后側(cè)是前透鏡組件；L狀構(gòu)件轉(zhuǎn)折端設(shè)置一反光鏡；反光鏡后側(cè)即成像系統(tǒng)構(gòu)件中設(shè)置后透鏡組件和光闌，攝像裝置位于光闌后部。由此本實用新型克服了物距偏移引起的測量誤差，且通過同步頻閃光源照明和攝像頭接收提高了測量精度，并利用攝像頭成像面積捕捉完整端面，為計算機(jī)數(shù)據(jù)處理提供了測量端面幾何尺寸的基礎(chǔ)，因此極為實用。
文檔編號A24C5/32GK2698097SQ200420022640

公開日2005年5月11日 申請日期2004年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月12日
發(fā)明者張躍武, 鄧春寧, 閔晨, 白紹光, 趙強 申請人:上海恒尚自動化設(shè)備有限公司