專利名稱：濾棒數(shù)量檢測(cè)方法及檢測(cè)儀器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利涉及應(yīng)用機(jī)器視覺處理技術(shù)和計(jì)算機(jī)數(shù)字處理技術(shù)，對(duì)煙草行業(yè)中的濾棒數(shù)量的檢測(cè)，用于生產(chǎn)控制和管理，即一種濾棒數(shù)量檢測(cè)方法及檢測(cè)儀器。
背景技術(shù)：
濾棒是指以過濾材料(如纖維絲束、增塑劑等)、成型材料(如濾棒卷紙、結(jié)合劑等)為原料，加工卷制成具有過濾性能的一定長(zhǎng)度的圓形棒。濾棒主要用來提供給卷煙廠制作卷煙濾嘴，卷煙濾嘴對(duì)煙氣粒相物有一定的過濾作用，可部分地濾去煙氣中的一些成份，如焦油、煙堿等，減少煙氣中的有害物質(zhì)，從而緩解吸煙與健康的矛盾。消費(fèi)者接受濾嘴卷煙的另一個(gè)原因是濾嘴避免了香煙末粘在嘴唇上引起的不適感。濾棒由濾棒成型機(jī)加工而成，濾棒在成型后需要裝箱套膜再送到卷煙廠，現(xiàn)在的濾棒成型機(jī)有自動(dòng)裝箱和沒有自動(dòng)裝箱功能，每箱的數(shù)量按照標(biāo)準(zhǔn)是4000只，濾棒加工廠按照4000只每箱的數(shù)量交付給卷煙廠，而濾棒成型機(jī)沒有對(duì)每箱濾棒的數(shù)量進(jìn)行檢測(cè)的裝置，不能準(zhǔn)確核算每箱的濾棒數(shù)量，只是機(jī)械或人工裝滿為止，裝箱后工廠就套膜交付客戶，由于濾棒數(shù)量多，無法用人工的方法來數(shù)數(shù)，而且一個(gè)濾棒生產(chǎn)廠每年的濾棒數(shù)量都在幾百億只左右，每小箱的濾棒數(shù)量差異會(huì)造成總量的誤差很大，容易引起客戶的不信任。為此需要設(shè)計(jì)一種能快速準(zhǔn)確地檢測(cè)出整箱的濾棒數(shù)量，主要應(yīng)用如濾棒生產(chǎn)廠的產(chǎn)品控制和卷煙生產(chǎn)廠的濾棒入庫(kù)數(shù)量檢測(cè)。當(dāng)今國(guó)內(nèi)國(guó)際上測(cè)量小箱濾棒的數(shù)量上還沒有一種現(xiàn)成方法和儀器設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決快速而且準(zhǔn)確的測(cè)量整箱濾棒的數(shù)量問題，采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理技術(shù)和視覺處理技術(shù)，對(duì)整箱濾棒采用CCD相機(jī)進(jìn)行拍攝，制作小箱濾棒數(shù)量檢測(cè)儀。由數(shù)字相機(jī)(CCD)進(jìn)行一次拍攝，編譯專用的算法軟件自動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)與計(jì)算，自動(dòng)顯示此箱濾棒數(shù)量和累計(jì)濾棒數(shù)量以及和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量偏差值。數(shù)據(jù)處理速度在幾微秒內(nèi)，整個(gè)檢測(cè)時(shí)間相當(dāng)短，本發(fā)明提出了一種測(cè)量小箱濾棒數(shù)量的方法。實(shí)現(xiàn)了測(cè)量的準(zhǔn)確性和快速性。這種濾棒數(shù)量檢測(cè)方法，其特征在于，用CCD將小箱濾棒的端面圖象進(jìn)行拍攝，通過計(jì)算機(jī)將相機(jī)采集到的圖象數(shù)字信號(hào)數(shù)據(jù)經(jīng)過濾棒數(shù)量檢測(cè)軟件，計(jì)算出小箱濾棒的數(shù)量。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)
1、適用范圍廣,對(duì)各種形狀如溝槽濾棒、空心濾棒；各種材質(zhì)如醋酸纖維濾棒、聚丙烯纖維濾棒、復(fù)合濾棒等都能準(zhǔn)確的測(cè)量；
2、操作簡(jiǎn)便，不需要接觸和翻動(dòng)小箱中的濾棒。整個(gè)儀器封閉，體積小，結(jié)構(gòu)緊湊牢固、 無噪音、小巧，達(dá)到工業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，維護(hù)保養(yǎng)方便；
3、檢測(cè)準(zhǔn)確率高，可以達(dá)到100%檢測(cè)準(zhǔn)確率；4、檢測(cè)速度快，在幾毫秒內(nèi)完成所有檢測(cè)和計(jì)算；
5、智能化程度高，使用能源只有電能，用戶界面顯示提供濾棒品種設(shè)定、實(shí)際包裝濾棒數(shù)量、實(shí)際數(shù)量與標(biāo)準(zhǔn)值誤差(需增減濾棒數(shù)量)、機(jī)臺(tái)編號(hào)、本機(jī)臺(tái)數(shù)量統(tǒng)計(jì)(統(tǒng)計(jì)時(shí)間范圍由用戶設(shè)定)、操作人編號(hào)(或者姓名)。對(duì)本儀器所檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，直接生成統(tǒng)計(jì)表。


圖I本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖 圖2電氣原理圖
圖3軟件流程圖 圖4單支濾棒邊緣相位圖 圖5單支濾棒位置相位圖 圖6單支濾棒去噪前的圖 圖7單支濾棒去噪后的圖
圖中1、濾棒箱；2、光源；3、(XD ;4、電腦；5、傳感器；6、濾棒。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
詳細(xì)說明如下
在圖I中，這種濾棒數(shù)量檢測(cè)儀器，包括一臺(tái)(XD3，(XD3位于所要檢測(cè)的濾棒箱I的上方，(XD3和照射濾棒的光源2、電腦4電連接，濾棒箱I旁邊還有一個(gè)傳感器5，傳感器5也和電腦4電連接。工作時(shí)，由操作人員將濾棒箱I放在(XD3下,靠近傳感器5,傳感器5發(fā)出開始檢測(cè)信號(hào)到電腦4后，電腦4發(fā)出控制信號(hào)，使光源2開始點(diǎn)亮，同時(shí)CCD3開始拍攝濾棒6的圖象數(shù)據(jù)，圖象數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)后傳輸?shù)诫娔X4，電腦4經(jīng)過程序計(jì)算得出濾棒數(shù)量，并在電腦屏上顯示出此小箱的濾棒數(shù)量。操作人員輸入所測(cè)量濾棒類型后，電腦4將濾棒數(shù)據(jù)存儲(chǔ)待后續(xù)查閱。在圖2中，傳感器、(XD、光源都和計(jì)算機(jī)電連接，傳感器、(XD、光源都是采用12V直流電源供電，傳感器、CCD、光源的電源接電腦的輸出端，傳感器、CCD、光源的信號(hào)線接電腦的輸入端。當(dāng)有小箱時(shí)，傳感器的端電壓為正12伏，輸出到電腦的接口端，同時(shí)開啟光源和(XD，CXD捕捉到的濾棒圖像信息通過USB端口向電腦傳輸，同時(shí)電腦也經(jīng)過USB數(shù)據(jù)線控制光源的亮度。在圖3中，本濾棒數(shù)量檢測(cè)軟件建立在通用的windows視窗操作系統(tǒng)上，采用C++語言開發(fā)而成，軟件流程如下
電腦開機(jī)運(yùn)行后，操作系統(tǒng)初始化，檢測(cè)軟件啟動(dòng)運(yùn)行，核對(duì)當(dāng)前時(shí)間是否準(zhǔn)確；
軟件開始運(yùn)行后，相機(jī)數(shù)據(jù)采集程序做為后臺(tái)程序開始運(yùn)行，檢測(cè)軟件在前臺(tái)運(yùn)行，輸入待檢測(cè)濾棒的型號(hào)、操作人員名單、檢測(cè)機(jī)臺(tái)號(hào)信息；
當(dāng)傳感器檢測(cè)到有小箱濾棒時(shí)，控制系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)給光源，使光源發(fā)光照色到濾棒上面，CCD開始工作，進(jìn)行圖像采集，并把圖像轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)后傳輸給電腦；
檢測(cè)軟件就讀取相機(jī)數(shù)據(jù)，進(jìn)行圖像預(yù)處理；圖像預(yù)處理主要是對(duì)輸入圖像進(jìn)行邊緣檢測(cè)、圖像細(xì)化、特征提取、特征參數(shù)計(jì)算、標(biāo)志識(shí)別、圖像分割和匹配前所進(jìn)行的處理，圖像預(yù)處理的主要目的是消除圖像中無關(guān)的信息，恢復(fù)有用的真實(shí)信息，增強(qiáng)有關(guān)信息的可檢測(cè)性和最大限度地簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)，從而改進(jìn)特征提取、圖像分割、匹配和識(shí)別的可靠性，預(yù)處理過程有數(shù)字化、歸一化、平滑、復(fù)原和增強(qiáng)步驟；
小箱濾棒的灰度值是空間變量，即位置連續(xù)值的連續(xù)函數(shù)，在MXN點(diǎn)陣上對(duì)照片灰度采樣并加以量化，為2b個(gè)灰度等級(jí)之一，得到計(jì)算機(jī)能夠處理的數(shù)字圖像，為了使數(shù)字圖像能重建原來的圖像，對(duì)M、N和b值的大小就有一定的要求，在接收裝置的空間和灰度分辨能力范圍內(nèi)，M、N和b的數(shù)值越大，重建圖像的質(zhì)量就越好，由于M、N和b三者的乘積決定一幅圖像在計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)量，因此在存儲(chǔ)量一定的條件下需要根據(jù)圖像的不同性質(zhì)選擇合適的M、N和b值，以獲取最好的處理效果；
根據(jù)小箱濾棒圖像的的面積和周長(zhǎng)，清除小箱的外筐圖像，校正各種原因所造成的圖像退化，使重建或估計(jì)得到的圖像盡可能逼近于理想無退化的像場(chǎng)；
對(duì)圖像中的信息有選擇地加強(qiáng)和抑制，以改善圖像的視覺效果，將圖像轉(zhuǎn)變?yōu)楦m合于機(jī)器處理的形式，以便于數(shù)據(jù)提取或識(shí)別，通過高通濾波反差展寬、對(duì)數(shù)變換、密度分層和直方綠幫衡等改變圖像灰調(diào)和突出細(xì)節(jié)、突出圖像的輪廓線，從而使軟件能夠測(cè)量每只濾棒輪廓線的形狀和周長(zhǎng)； 經(jīng)過邊緣輪廓提取和雜質(zhì)剔除后，單個(gè)濾棒圖象就非常清晰，見圖4、圖5、圖6和圖7，經(jīng)過前面的圖象處理后，能獲得完整而且清晰的所有濾棒的圖象位圖信息，在實(shí)際的計(jì)算過程中，利用分水領(lǐng)算法計(jì)算出濾棒數(shù)量，并輸出結(jié)果，將所檢測(cè)濾棒數(shù)量信息存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中；
檢測(cè)工作完成后，系統(tǒng)等待傳感器信號(hào)。
權(quán)利要求
1.濾棒數(shù)量檢測(cè)方法，其特征在于，使用濾棒數(shù)量檢測(cè)儀器，用CCD將小箱濾棒的端面圖象進(jìn)行拍攝，通過計(jì)算機(jī)將相機(jī)采集到的圖象數(shù)字信號(hào)數(shù)據(jù)經(jīng)過濾棒數(shù)量檢測(cè)軟件，計(jì)算出小箱濾棒的數(shù)量。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的濾棒數(shù)量檢測(cè)儀器，包括一臺(tái)CCD，其特征在于，CCD位于所要檢測(cè)的濾棒箱的上方，CCD和照射濾棒的光源、電腦電連接，濾棒箱旁邊還有一個(gè)傳感器，傳感器也和電腦電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的濾棒數(shù)量檢測(cè)儀器，其特征在于，傳感器、CCD、光源都和計(jì)算機(jī)電連接，傳感器、CCD、光源都是采用12V直流電源供電，傳感器、CCD、光源的電源接電腦的輸出端，傳感器、CCD、光源的信號(hào)線接電腦的輸入端。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的濾棒數(shù)量檢測(cè)方法，其特征在于，本濾棒數(shù)量檢測(cè)軟件建立在通用的windows視窗操作系統(tǒng)上，采用C++語言開發(fā)而成，軟件流程如下 電腦開機(jī)運(yùn)行后，操作系統(tǒng)初始化，檢測(cè)軟件啟動(dòng)運(yùn)行，核對(duì)當(dāng)前時(shí)間是否準(zhǔn)確； 軟件開始運(yùn)行后，相機(jī)數(shù)據(jù)采集程序做為后臺(tái)程序開始運(yùn)行，檢測(cè)軟件在前臺(tái)運(yùn)行，輸入待檢測(cè)濾棒的型號(hào)、操作人員名單、檢測(cè)機(jī)臺(tái)號(hào)信息； 當(dāng)傳感器檢測(cè)到有小箱濾棒時(shí)，控制系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)給光源，使光源發(fā)光照色到濾棒上面，CCD開始工作，進(jìn)行圖像采集，并把圖像轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)后傳輸給電腦； 檢測(cè)軟件就讀取相機(jī)數(shù)據(jù)，進(jìn)行圖像預(yù)處理；圖像預(yù)處理主要是對(duì)輸入圖像進(jìn)行邊緣檢測(cè)、圖像細(xì)化、特征提取、特征參數(shù)計(jì)算、標(biāo)志識(shí)別、圖像分割和匹配前所進(jìn)行的處理，圖像預(yù)處理的主要目的是消除圖像中無關(guān)的信息，恢復(fù)有用的真實(shí)信息，增強(qiáng)有關(guān)信息的可檢測(cè)性和最大限度地簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)，從而改進(jìn)特征提取、圖像分割、匹配和識(shí)別的可靠性，預(yù)處理過程有數(shù)字化、歸一化、平滑、復(fù)原和增強(qiáng)步驟； 小箱濾棒的灰度值是空間變量，即位置連續(xù)值的連續(xù)函數(shù)，在MXN點(diǎn)陣上對(duì)照片灰度采樣并加以量化，為2b個(gè)灰度等級(jí)之一，得到計(jì)算機(jī)能夠處理的數(shù)字圖像，為了使數(shù)字圖像能重建原來的圖像，對(duì)M、N和b值的大小就有一定的要求，在接收裝置的空間和灰度分辨能力范圍內(nèi)，M、N和b的數(shù)值越大，重建圖像的質(zhì)量就越好，由于M、N和b三者的乘積決定一幅圖像在計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)量，因此在存儲(chǔ)量一定的條件下需要根據(jù)圖像的不同性質(zhì)選擇合適的M、N和b值，以獲取最好的處理效果； 根據(jù)小箱濾棒圖像的的面積和周長(zhǎng)，清除小箱的外筐圖像，校正各種原因所造成的圖像退化，使重建或估計(jì)得到的圖像盡可能逼近于理想無退化的像場(chǎng)； 對(duì)圖像中的信息有選擇地加強(qiáng)和抑制，以改善圖像的視覺效果，將圖像轉(zhuǎn)變?yōu)楦m合于機(jī)器處理的形式，以便于數(shù)據(jù)提取或識(shí)別，通過高通濾波反差展寬、對(duì)數(shù)變換、密度分層和直方綠幫衡等改變圖像灰調(diào)和突出細(xì)節(jié)、突出圖像的輪廓線，從而使軟件能夠測(cè)量每只濾棒輪廓線的形狀和周長(zhǎng)； 經(jīng)過邊緣輪廓提取和雜質(zhì)剔除后，單個(gè)濾棒圖象就非常清晰，經(jīng)過前面的圖象處理后，能獲得完整而且清晰的所有濾棒的圖象位圖信息，在實(shí)際的計(jì)算過程中，利用分水領(lǐng)算法計(jì)算出濾棒數(shù)量，并輸出結(jié)果，將所檢測(cè)濾棒數(shù)量信息存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中； 檢測(cè)工作完成后，系統(tǒng)等待傳感器信號(hào)。
全文摘要
濾棒數(shù)量檢測(cè)方法及檢測(cè)儀器，是用CCD將小箱濾棒的端面圖象進(jìn)行拍攝，通過計(jì)算機(jī)將相機(jī)采集到的圖象數(shù)字信號(hào)數(shù)據(jù)經(jīng)過濾棒數(shù)量檢測(cè)軟件，計(jì)算出小箱濾棒的數(shù)量。包括一臺(tái)CCD，CCD位于所要檢測(cè)的濾棒箱的上方，CCD和照射濾棒的光源、電腦電連接，濾棒箱旁邊還有一個(gè)傳感器，傳感器也和電腦電連接。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1、適用范圍廣；2、操作簡(jiǎn)便，維護(hù)保養(yǎng)方便；3、檢測(cè)準(zhǔn)確率高；4、檢測(cè)速度快；5、智能化程度高，能對(duì)本儀器所檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，直接生成統(tǒng)計(jì)表。
文檔編號(hào)A24C5/34GK102613698SQ20121008245
公開日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月27日
發(fā)明者周明方, 張燦, 李洪, 楊娟, 樊華, 王建石, 蔡?hào)|, 詹德清, 陳群英, 龔獻(xiàn)忠 申請(qǐng)人:常德市宏通機(jī)電技術(shù)有限公司