專利名稱：濾棒數(shù)量檢測方法及檢測儀器的制作方法
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)和計算機(jī)數(shù)字處理技術(shù)，對煙草行業(yè)中的濾棒數(shù)量的檢測，用于生產(chǎn)控制和管理，即一種濾棒數(shù)量檢測方法及檢測儀器。
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)有自動裝箱和沒有自動裝箱功能，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)沒有對每箱濾棒的數(shù)量進(jìn)行檢測的裝置，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)計一種能快速準(zhǔn)確地檢測出整箱的濾棒數(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)廠的濾棒入庫數(shù)量檢測。當(dāng)今國內(nèi)國際上測量小箱濾棒的數(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)確的測量整箱濾棒的數(shù)量問題，采用先進(jìn)的計算機(jī)數(shù)據(jù)處理技術(shù)和視覺處理技術(shù)，對整箱濾棒采用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進(jìn)行檢測與計算，自動顯示此箱濾棒數(shù)量和累計濾棒數(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)，整個檢測時間相當(dāng)短，本發(fā)明提出了一種測量小箱濾棒數(shù)量的方法。實(shí)現(xiàn)了測量的準(zhǔn)確性和快速性。這種濾棒數(shù)量檢測方法，其特征在于，用CCD將小箱濾棒的端面圖象進(jìn)行拍攝，通過計算機(jī)將相機(jī)采集到的圖象數(shù)字信號數(shù)據(jù)經(jīng)過濾棒數(shù)量檢測軟件，計算出小箱濾棒的數(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)確的測量；
2、操作簡便，不需要接觸和翻動小箱中的濾棒。整個儀器封閉，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、檢測準(zhǔn)確率高，可以達(dá)到100%檢測準(zhǔn)確率；4、檢測速度快，在幾毫秒內(nèi)完成所有檢測和計算；
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)臺編號、本機(jī)臺數(shù)量統(tǒng)計(統(tǒng)計時間范圍由用戶設(shè)定)、操作人編號(或者姓名)。對本儀器所檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計，直接生成統(tǒng)計表。


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)量檢測儀器，包括一臺(XD3，(XD3位于所要檢測的濾棒箱I的上方，(XD3和照射濾棒的光源2、電腦4電連接，濾棒箱I旁邊還有一個傳感器5，傳感器5也和電腦4電連接。工作時，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)出開始檢測信號到電腦4后，電腦4發(fā)出控制信號，使光源2開始點(diǎn)亮，同時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)字信號后傳輸?shù)诫娔X4，電腦4經(jīng)過程序計算得出濾棒數(shù)量，并在電腦屏上顯示出此小箱的濾棒數(shù)量。操作人員輸入所測量濾棒類型后，電腦4將濾棒數(shù)據(jù)存儲待后續(xù)查閱。在圖2中，傳感器、(XD、光源都和計算機(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、光源的信號線接電腦的輸入端。當(dāng)有小箱時，傳感器的端電壓為正12伏，輸出到電腦的接口端，同時開啟光源和(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，檢測軟件啟動運(yùn)行，核對當(dāng)前時間是否準(zhǔn)確；
軟件開始運(yùn)行后，相機(jī)數(shù)據(jù)采集程序做為后臺程序開始運(yùn)行，檢測軟件在前臺運(yùn)行，輸入待檢測濾棒的型號、操作人員名單、檢測機(jī)臺號信息；
當(dāng)傳感器檢測到有小箱濾棒時，控制系統(tǒng)發(fā)出信號給光源，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)字信號后傳輸給電腦；
檢測軟件就讀取相機(jī)數(shù)據(jù)，進(jìn)行圖像預(yù)處理；圖像預(yù)處理主要是對輸入圖像進(jìn)行邊緣檢測、圖像細(xì)化、特征提取、特征參數(shù)計算、標(biāo)志識別、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)信息的可檢測性和最大限度地簡化數(shù)據(jù)，從而改進(jìn)特征提取、圖像分割、匹配和識別的可靠性，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)陣上對照片灰度采樣并加以量化，為2b個灰度等級之一，得到計算機(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算機(jī)中的存儲量，因此在存儲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，清除小箱的外筐圖像，校正各種原因所造成的圖像退化，使重建或估計得到的圖像盡可能逼近于理想無退化的像場；
對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)提取或識別，通過高通濾波反差展寬、對數(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，從而使軟件能夠測量每只濾棒輪廓線的形狀和周長； 經(jīng)過邊緣輪廓提取和雜質(zhì)剔除后，單個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)際的計算過程中，利用分水領(lǐng)算法計算出濾棒數(shù)量，并輸出結(jié)果，將所檢測濾棒數(shù)量信息存儲到數(shù)據(jù)庫中；
檢測工作完成后，系統(tǒng)等待傳感器信號。
權(quán)利要求
1.濾棒數(shù)量檢測方法，其特征在于，使用濾棒數(shù)量檢測儀器，用CCD將小箱濾棒的端面圖象進(jìn)行拍攝，通過計算機(jī)將相機(jī)采集到的圖象數(shù)字信號數(shù)據(jù)經(jīng)過濾棒數(shù)量檢測軟件，計算出小箱濾棒的數(shù)量。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的濾棒數(shù)量檢測儀器，包括一臺CCD，其特征在于，CCD位于所要檢測的濾棒箱的上方，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)量檢測儀器，其特征在于，傳感器、CCD、光源都和計算機(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)量檢測方法，其特征在于，本濾棒數(shù)量檢測軟件建立在通用的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，檢測軟件啟動運(yùn)行，核對當(dāng)前時間是否準(zhǔn)確； 軟件開始運(yùn)行后，相機(jī)數(shù)據(jù)采集程序做為后臺程序開始運(yùn)行，檢測軟件在前臺運(yùn)行，輸入待檢測濾棒的型號、操作人員名單、檢測機(jī)臺號信息； 當(dāng)傳感器檢測到有小箱濾棒時，控制系統(tǒng)發(fā)出信號給光源，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)字信號后傳輸給電腦； 檢測軟件就讀取相機(jī)數(shù)據(jù)，進(jìn)行圖像預(yù)處理；圖像預(yù)處理主要是對輸入圖像進(jìn)行邊緣檢測、圖像細(xì)化、特征提取、特征參數(shù)計算、標(biāo)志識別、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)信息的可檢測性和最大限度地簡化數(shù)據(jù)，從而改進(jìn)特征提取、圖像分割、匹配和識別的可靠性，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)陣上對照片灰度采樣并加以量化，為2b個灰度等級之一，得到計算機(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算機(jī)中的存儲量，因此在存儲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，清除小箱的外筐圖像，校正各種原因所造成的圖像退化，使重建或估計得到的圖像盡可能逼近于理想無退化的像場； 對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)提取或識別，通過高通濾波反差展寬、對數(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，從而使軟件能夠測量每只濾棒輪廓線的形狀和周長； 經(jīng)過邊緣輪廓提取和雜質(zhì)剔除后，單個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)際的計算過程中，利用分水領(lǐng)算法計算出濾棒數(shù)量，并輸出結(jié)果，將所檢測濾棒數(shù)量信息存儲到數(shù)據(jù)庫中； 檢測工作完成后，系統(tǒng)等待傳感器信號。
全文摘要
濾棒數(shù)量檢測方法及檢測儀器，是用CCD將小箱濾棒的端面圖象進(jìn)行拍攝，通過計算機(jī)將相機(jī)采集到的圖象數(shù)字信號數(shù)據(jù)經(jīng)過濾棒數(shù)量檢測軟件，計算出小箱濾棒的數(shù)量。包括一臺CCD，CCD位于所要檢測的濾棒箱的上方，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、操作簡便，維護(hù)保養(yǎng)方便；3、檢測準(zhǔn)確率高；4、檢測速度快；5、智能化程度高，能對本儀器所檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計，直接生成統(tǒng)計表。
文檔編號A24C5/34GK102613698SQ20121008245
公開日2012年8月1日 申請日期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, 蔡東, 詹德清, 陳群英, 龔獻(xiàn)忠 申請人:常德市宏通機(jī)電技術(shù)有限公司