一种能够抗干扰的烟支外观质量在线检测装置的制作方法

本实用新型涉及烟支在线检测领域，特别涉及一种能够抗干扰的烟支外观质量在线检测装置。

背景技术：

在现代卷烟生产过程中，生产速度越来越快，企业对产品质量的要求也越来越严格，烟支外观质量的好坏在一定程度上影响着消费者的选择，但在烟支实际生产中，由于机器故障，烟支容易出现污点、烟纸破损、烟梗穿出、拼接不良、无印花、印花位置偏移、印墨污染等不良产品。在机器视觉检测技术用于检测烟支外观之前，烟支的外观质量只能靠人工观察，并且主要是抽检的方式，由于卷烟机生产速度很快，人工不可能及时发现问题也不能及时解决问题，造成比较大的质量隐患，而卷烟的质量就体现了卷烟的品牌价值。人工抽检的主要作用是对该批次产品总体质量的一个粗略评价，不能完全说明该批次产品详细质量情况，因此，采用人工抽检存在很大不确定因素。每个人的反应能力和检验状态也有差别，对烟支进行质量检测时，有时会出现烟支错检、漏检的情况，有质量缺陷的烟支流入下道生产工序最终达到消费者手中。人工抽检产品质量的工作方法还属于初始质量检测方法，即浪费人力物力，又不能保证产品质量被全部检测，企业产品质量和经济效益不能得到较好保障，企业产品市场竞争力受到束缚。

基于机器视觉技术的发展，有人想到用相机拍照来判断烟支外观是否有缺陷，以代替人工检测效率低的技术问题，但是一直存在以下问题：1)当相机的镜头附着杂物的时候，那么将会把所有的烟支都认定为有缺陷的烟支，将所有烟支全部剔除，烟支的烟丝端在高速旋转鼓轮的带动下，飞沫和杂物很多，将不可避免；2)相机镜头与烟支之间不可避免的存在飞沫，摄像机会将飞沫当作烟支缺陷，从而剔除正常的烟支。基于以上原因，烟支的误剔率一直居高不下。因此在很长一段时间内，烟厂以及设备供应商一直存在一个技术偏见，那就是用相机在线检测烟支外观缺陷不能在卷烟机上实际使用，一直无法克服误剔率高的问题。因此及其视觉技术在烟草领域只用来检测香烟小包中缺支、缺嘴、空头、反支等。

因此，经过大量试验研究，提供一种既能够避免将正常烟支误判为有缺陷烟支又能够准确识别烟支外观缺陷、精确率高、检测效率高、易于维护与检修的能够抗飞沫、杂物干扰的烟支外观质量在线检测装置，是本实用新型的创研动机。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种既能够避免将正常烟支误判为有缺陷烟支又能够准确识别烟支外观缺陷、精确率高、检测效率高、易于维护与检修的能够抗飞沫、杂物干扰的烟支外观质量在线检测装置。

本实用新型提供的一种能够抗干扰的烟支外观质量在线检测装置，其技术方案为：

一种能够抗干扰的烟支外观质量在线检测装置，包括第一检测模块、第二检测模块、第一传送鼓轮和第二传送鼓轮，所述第一传送鼓轮和所述第二传送鼓轮相邻，所述第一检测模块安装在第一传送鼓轮的侧面，所述第一检测模块用于对同一烟支的一个侧面在不同位置拍摄两幅或两幅以上的照片，两幅或两幅以上的照片具有重合面积；所述第二检测模块安装在所述第二传送鼓轮的侧面，所述第二检测模块用于对同一烟支的另一个侧面在不同位置拍摄两幅或两幅以上的照片，两幅或两幅以上的照片具有重合面积；所述第一检测模块和所述第二检测模块均包括外罩。

优选地，同一烟支同一侧面的图片采集方向之间的夹角小于75度。

优选地，同一烟支同一侧面的图片采集方向之间的夹角为3-18度；同一烟支同一侧面拍摄得到的两幅图片具有80％以上的重合面积。

优选地，所述第一检测模块包括用于照射烟支的光源、用于拍摄烟支的第一拍照装置和第二拍照装置，所述第一拍照装置和所述第二拍照装置设置在一个外罩内；所述第二检测模块包括用于照射烟支的光源、用于拍摄烟支的第三拍照装置和第四拍照装置，所述第三拍照装置和所述第四拍照装置设置在一个外罩内；所述第一拍照装置和所述第二拍照装置分别在第一传送鼓轮的不同位置对同一烟支的一个侧面进行拍照；所述第三拍照装置和所述第四拍照装置分别在第二传送鼓轮的不同位置对同一烟支的另一个侧面进行拍照。

优选地，所述第一拍照装置和所述第二拍照装置同时对处于第一位置和第二位置上的两支烟支同时进行拍照，所述第三拍照装置和所述第四拍照装置同时对处于第三位置和第四位置上的两支烟支同时进行拍照，一次性可以拍摄两支烟支的照片。

优选地，所述第一检测模块和所述第二检测模块分别包括用于照射烟支的光源、用于拍摄烟支的一个拍照装置；所述第一检测模块的拍照装置在第一传送鼓轮的不同位置对同一烟支的一个侧面进行两次以上拍照；所述第二检测模块的拍照装置在第二传送鼓轮的不同位置对同一烟支的另一个侧面进行两次以上拍照。

优选地，拍照装置是线阵ccd相机或者面阵ccd相机。

优选地，相机周围设置有两支led条状光源。

优选地，所述检测装置还包括气吹装置，所述气吹装置包括出气口和通气管路，所述通气管路连接到安装检测模块的腔体中；

所述第一检测模块和所述第二检测模块均包括支架，所述第一检测模块和所述第二检测模块分别通过支架安装在传送鼓轮形成的间隙处。

本实用新型的实施包括以下技术效果：

本实用新型通过采用两个检测模块在检测同一烟支的两个侧面，每个检测模块内有两个拍照装置，两个相邻很近的拍照装置在极短时间内对同一支烟在不同位置先后进行采图，由于两个相机的图片采集方向之间的夹角小于75度，在两幅图片中必然存在“重合”的部分，如果相机与烟支之间存在飞沫，飞沫的运动速度运动方向和烟机带动烟支的运动速度和方向不会一致，所以在有时间差或空间差的两幅图片里，可以通过图片斑点的位置变动大小来区分飞沫和缺陷(例如图片斑点在烟支的不同位置，则认定为飞沫，虽然两幅图片上都有缺陷，但还是认定为正常烟支)。另一方面，飞沫在相机与烟支之间，两相机位置不同，飞沫投影在烟支上的位置也会有变化(例如一张图片有污渍，一张没有，则认定为飞沫，虽然其中一幅图片上有缺陷，但还是认定为正常烟支)。此外如果任一一个相机镜头上附着杂物，那么一张图片有黑点，另一张图片没有黑点，此种情况下也认定为正常烟支。如果两个相机上都存在杂物，那么两幅图片的黑点位置不一样，同样认定为正常烟支。通过本实用新型的技术方案能够避免误检。也就是说只有采集的图片有“重合”，通过“重合”的图片才能识别镜头表面附着杂物或取像的空间存在的烟沫灰尘，避免将没有外观缺陷的烟支剔除，降低误剔率，从而提高该装置的检测精度及检测率。

通过设置气吹装置，可以吹走飞沫、杂物，降低干扰，还利于散热。

本实用新型的检测装置检测效率高，最高每分钟能够检测1.2万支(5毫秒/支)，缺陷烟支的剔除率高，误剔除率小。采用机器视觉技术，实现对成品烟支外观质量的在线实时全面检测，将有缺陷的烟支及时剔除。可以大大降低检验人员的劳动强度，提高产品的质量，减少烟厂的人力成本和管理成本，改善企业形象。

附图说明

图1为本实用新型实施例的一种能够抗干扰的烟支外观质量在线检测装置侧面结构示意图。

图2为本实用新型实施例的一种能够抗干扰的烟支外观质量在线检测装置立体示意图。

图3为第一拍照装置在第一传送鼓轮的第一位置拍摄同一烟支图片示意图。

图4为第二拍照装置在第一传送鼓轮的第二位置拍摄同一烟支图片示意图。

图5为第三拍照装置在第二传送鼓轮的第三位置拍摄同一烟支图片示意图。

图6为第四拍照装置在第二传送鼓轮的第四位置拍摄同一烟支图片示意图。

图7为安装有气吹装置的在线检测装置安装侧面结构示意图。

图8为检测装置拍摄同一烟支的图片示意图(8a为同一支烟支a面，8b为同一支烟支b面)。

图9为检测烟支的缺陷类型示意图。

图中：1、第一检测模块；2、第二检测模块；3、第一传送鼓轮；4、第二传送鼓轮；5、第一位置；6、第二位置；7、第三位置；8、第四位置；9、压缩空气产生装置；10、通气管路；11、重合面积；a1、第一拍照装置得到的照片；a2、第二拍照装置得到的照片；b1、第三拍照装置得到的照片；b2、第四拍照装置得到的照片。

具体实施方式

下面将结合实施例以及附图对本实用新型加以详细说明，需要指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本实用新型的理解，而对其不起任何限定作用。

在卷烟生产过程中，会有大量散碎的烟沫掉落并到处飞溅，这是无法解决的现实问题。当飞沫在相机与烟支之间时，单看一副图是无法区分到底都是飞沫还是烟支表面缺陷的。还有，如果任意一个相机的镜头表面附着杂物，则合成后的图片反馈至计算机就存在缺陷，与正常烟支图片有差别，会被计算机误判为不合格的烟支，而此问题就会导致大批量合格烟支均被判定为不合格，直至技术员发现该问题，并清理相机镜头后才能恢复正常，期间大量合格烟支被误判为不合格；不但造成企业生产成本增加，还会降低生产效率。烟厂对这种情况是深恶痛绝的。

针对上述技术问题，本实施例提供了一种能够抗干扰的烟支外观质量在线检测装置，参见图1和图2所示，包括第一检测模块1、第二检测模块2、第一传送鼓轮3、第二传送鼓轮4，第一传送鼓轮3和第二传送鼓轮4相邻，第一检测模块1安装在第一传送鼓轮3的侧面，第一检测模块1用于对同一烟支的一个侧面在不同位置拍摄两幅或两幅以上的照片，两幅或两幅以上的照片具有重合面积11，第二检测模块2安装在第二传送鼓轮4的侧面，第二检测模块2用于对同一烟支的另一个侧面在不同位置拍摄两幅或两幅以上的照片，两幅或两幅以上的照片具有重合面积11；所述第一检测模块和所述第二检测模块均包括外罩。优选地，同一烟支同一侧面的图片采集方向之间的夹角为75度，可选择3-18度，限定图片采集方向之间的夹角为锐角，具体为小于75度，两幅图中真正烟支缺陷的变动小，可以更好的在处理图片中进行标定，选定取像角度之后烟支缺陷的变动是有规律的，反之，杂物或烟沫的变动是没有规律的；同一烟支同一侧面拍摄得到的两幅图片具有80％以上的重合面积11。

作为多相机检测的实施方式，第一检测模块1包括用于照射烟支的光源、用于拍摄烟支的第一拍照装置和第二拍照装置，第一拍照装置和第二拍照装置设置在一个外罩内；第二检测模块2包括用于照射烟支的光源、用于拍摄烟支的第三拍照装置和第四拍照装置，第三拍照装置和第四拍照装置设置在一个外罩内；第一拍照装置和第二拍照装置分别在第一传送鼓轮3的不同位置对同一烟支的一个侧面进行拍照；第三拍照装置和第四拍照装置分别在第二传送鼓轮4的不同位置对同一烟支的另一个侧面进行拍照。图8中，图8a为同一支烟支a面的两幅图片，a1为第一拍照装置得到的照片，a2为第二拍照装置得到的照片，两幅图片组合后具有重合面积11，利用重合面积11能够识别烟沫和杂物干扰，两幅图片也能够得到尽量全的烟支图片，找出有缺陷的烟支；图8b为同一支烟支b面的两幅图片，b1为第一拍照装置得到的照片，b2为第二拍照装置得到的照片，两幅图片组合后具有重合面积11，利用重合面积11能够识别烟沫和杂物干扰，两幅图片也能够得到尽量全的烟支图片，找出有缺陷的烟支。

作为单相机两次成像的检测实施方式，第一检测模块1和第二检测模块2分别包括用于照射烟支的光源、用于拍摄烟支的一个拍照装置；第一检测模块1的拍照装置在第一传送鼓轮3的不同位置对同一烟支的一个侧面进行两次以上拍照；第二检测模块2的拍照装置在第二传送鼓轮4的不同位置对同一烟支的另一个侧面进行两次以上拍照。

具体地，参见图7所示，检测装置还包括气吹装置，气吹装置包括出气口和通气管路10，出气口通过通气管路10连接到压缩空气产生装置9，通气管路10连接到安装检测模块的腔体中，在拍摄烟支照片的同时，在检测腔体内通入外部压缩空气，在腔体内形成正压，使外面的灰尘、烟沫无法进入到检测腔体内；压缩空气通过出气口吹出，吹走拍照装置表面的烟沫、杂物，减少干扰，并利于散热。所述第一检测模块和所述第二检测模块均包括支架，所述第一检测模块和所述第二检测模块分别通过支架安装在传送鼓轮形成的间隙处，卷烟机上的多个传送鼓轮安装在鼓轮安装板上。

本实用新型通过采用两个检测模块在检测同一烟支的两个侧面，每个检测模块内有两个拍照装置，两个相邻很近的拍照装置在极短时间内对同一支烟在不同位置先后进行采图，由于两个相机的图片采集方向之间的夹角小于75度，在两幅图片中必然存在“重合”的部分，如果相机与烟支之间存在飞沫，飞沫的运动速度运动方向和烟机带动烟支的运动速度和方向不会一致，所以在有时间差或空间差的两幅图片里，可以通过图片斑点的位置变动大小来区分飞沫和缺陷(例如图片斑点在烟支的不同位置，则认定为飞沫，虽然两幅图片上都有缺陷，但还是认定为正常烟支)。另一方面，飞沫在相机与烟支之间，两相机位置不同，飞沫投影在烟支上的位置也会有变化(例如一张图片有污渍，一张没有，则认定为飞沫，虽然其中一幅图片上有缺陷，但还是认定为正常烟支)。此外如果任一一个相机镜头上附着杂物，那么一张图片有黑点，另一张图片没有黑点，此种情况下也认定为正常烟支。如果两个相机上都存在杂物，那么两幅图片的黑点位置不一样，同样认定为正常烟支。通过本实用新型的技术方案能够避免误检。也就是说只有采集的图片有“重合”，通过“重合”的图片才能识别镜头表面附着杂物或取像的空间存在的烟沫灰尘，避免将没有外观缺陷的烟支剔除，降低误剔率，从而提高该装置的检测精度及检测率。

限定为在不同位置进行拍照的原因是，使用两个相机在同一个位置对烟支拍两次照，如果烟沫离烟支很近的情况下，相同位置拍摄的照片上的烟沫的黑点图片也离得很近，那么会被认为是缺陷被误剔除，但是如果在不同的位置进行拍照，当烟支转到另外一个位置时，飞沫不会同步飞到另一位置的烟支上方，就能够得到一张有黑点，一张没有黑点的照片，那么就能够很好的识别飞沫，避免烟沫离烟支很近时的误检。

具体地，拍照装置选择线阵ccd相机或者面阵ccd相机。优选线阵ccd相机，由于检测对象为鼓轮上烟支，被测视野为细长的带状，烟支在检测鼓上高速旋转，可近似看作烟支相对相机视野高速平行移动(切线方向)，线阵相机可采集到完整清晰的烟支表面展开图，且线阵相机烟支的边缘成像效果优于面阵方式，高频率采集速度的线阵相机相对较多，易于器件选型。相机周围设置有两支led条状光源。采用两支led光源，对于刻线宽0.1mm可细化到5个像素，成像满足需求并具有一定提速空间。led条状光源易于安装，亮度高；散热好：线性光源的发光体一般为大功率led，当其工作时，大电流经过led芯片结使之发光，同时由于只有10％-15％的输入功率转化成为光能量输出，因而不会产生很高的热量。均匀性好：所选光源采用聚光透镜以增加光照度，并把光束宽度控制在合理范围，很好地权衡了安装的方便程度以及外部震动导致光束位置的偏移。线阵ccd采集到的图片质量，很大程度上取决于线性光源一维方向上的均匀度，同时考虑到工作过程中震动对光束的影响，对光束的中心到边缘上的均匀度要求也很高，不能因为光源位置的微小偏移而对采集图片的质量造成巨大的影响。

参见图1和图2所示，本实施例提供一种能够抗干扰的烟支外观质量在线检测方法，第一检测模块1安装在第一传送鼓轮3的侧面，第二检测模块2安装在第二传送鼓轮4的侧面，第一传送鼓轮3与第二传送鼓轮4相邻，由于两个传送鼓轮间传递烟支吸附的是烟支相对表面，因此将检测模块设置在相邻传送鼓轮的两个侧面，对相邻鼓轮上的烟支进行拍照，即可获得整支烟支图片，第一检测模块1内部设置有第一拍照装置和第二拍照装置，用于拍摄同一支烟支一个侧面的图片；第二检测模块2内部设置有第三拍照装置和第四拍照装置，用于拍摄同一支烟支另一个侧面的图片，烟支被吸附在传送鼓轮的吸槽上，传送鼓轮的转动带动吸槽上的烟支顺次移动；

具体地，参见图3至图6所示，包括以下步骤：第一拍照装置在第一传送鼓轮3的第一位置5拍摄烟支一个侧面的一幅图片(如图3所示)，第二拍照装置在第一传送鼓轮3的第二位置6拍摄同一烟支一个侧面的一幅图片(如图4所示)，第一拍照装置和第二拍照装置拍摄得到的两幅图片具有重合面积11(如图8所示)，将两幅照片综合判断识别出烟支的一个侧面是否为真正的缺陷，如果有缺陷，发出剔除信号在剔除口剔除有缺陷的烟支；第三拍照装置在第二传送鼓轮4的第三位置7拍摄烟支另一个侧面的一幅图片(如图5所示)，第四拍照装置在第二传送鼓轮4的第四位置8拍摄烟支另一个侧面的一幅图片(如图6所示)，第一拍照装置和第二拍照装置拍摄得到的两幅图片具有重合面积11，将两幅照片综合判断识别出烟支的另一个侧面是否为真正的缺陷，如果有缺陷，发出剔除信号在剔除口剔除有缺陷的烟支。本实施的检测方法既能够识别飞沫、杂物的干扰，还能够有效剔除有缺陷的烟支。

优选地，为了提高拍摄效率，第一拍照装置和第二拍照装置同时对处于第一位置5和第二位置6上的两支烟支同时进行拍照，第三拍照装置和第四拍照装置同时对处于第三位置7和第四位置8上的两支烟支同时进行拍照(如图1所示)，一次性可以拍摄两支烟支的照片。

为了能够将飞沫和杂物吹走，作为另一种实施方式，参见图7所示，在拍摄烟支照片的同时，在检测腔体内通入外部压缩空气，以吹走烟沫、杂物，并利于散热。

为了实现更好的检测烟支缺陷，并能够有效识别干扰，第一拍照装置和第二拍照装置的图片采集方向之间的夹角小于75度；第三拍照装置和第四拍照装置的图片采集方向之间的夹角小于75度。进一步地，第一拍照装置和第二拍照装置的图片采集方向之间的夹角为3-60度；第三拍照装置和第四拍照装置的图片采集方向之间的夹角为3-60度。更进一步地，第一拍照装置和第二拍照装置的图片采集方向之间的夹角为3-18度；第三拍照装置和第四拍照装置的图片采集方向之间的夹角为3-18度。第一拍照装置和第二拍照装置的图片采集方向之间的夹角为22-70度；第三拍照装置和第四拍照装置的图片采集方向之间的夹角为22-70度。

第一拍照装置和第二拍照装置拍摄得到的两幅图片具有80％以上的重合面积11；第三拍照装置和第四拍照装置拍摄得到的两幅图片具有80％以上的重合面积11。进一步地，第一拍照装置和第二拍照装置拍摄得到的两幅图片具有90％以上的重合面积11；第三拍照装置和第四拍照装置拍摄得到的两幅图片具有90％以上的重合面积11。更进一步地，第一拍照装置和第二拍照装置拍摄得到的两幅图片具有95％以上的重合面积11；第三拍照装置和第四拍照装置拍摄得到的两幅图片具有95％以上的重合面积11。

本实用新型中，通过限定图片采集方向之间的夹角，除了能够通过比较两幅图片的重合面积11范围内的烟支图片来识别杂物和烟沫，还具有以下技术效果：卷烟机组接嘴机上的安装空间十分有限，角度小的相机方便安装；还能够取到足够全的烟支图片，以便于剔除有缺陷烟支。

参见图9所示，本实施例的在线检测装置能够有效检测滤嘴漏白、水松纸夹胶、滤嘴泡皱、滤嘴夹沫、烟支错牙、水松纸长短、烟棒刺破、烟棒斑点(夹沫)、烟棒污渍或烟支长短中的一种或全部。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

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