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      煙絲長寬尺寸分布自動檢測方法及檢測系統(tǒng)與流程

      文檔序號:12443443閱讀:1069來源:國知局
      煙絲長寬尺寸分布自動檢測方法及檢測系統(tǒng)與流程
      本發(fā)明涉及一種煙草行業(yè)煙絲長寬度尺寸分布測量系統(tǒng),尤其是一種煙絲長寬尺寸分布自動檢測方法及檢測系統(tǒng)。
      背景技術(shù)
      :煙絲尺寸分布狀態(tài)是影響卷煙物理指標(biāo)的主要因素之一,快速準(zhǔn)確的表征煙絲尺寸分布對煙絲加工具有很好的指導(dǎo)意義。現(xiàn)有的煙絲結(jié)構(gòu)檢測多采用煙絲振動分選篩,即將一定質(zhì)量的樣品煙絲均勻分布在若干層不同孔徑的篩網(wǎng)上,通過振動將煙絲分離,之后將所得各種不同結(jié)構(gòu)煙絲的質(zhì)量分別與所取樣品的總質(zhì)量相比,即得到若干種不同結(jié)構(gòu)尺寸煙絲的比例。該方法存在檢測精度較差,分析不夠準(zhǔn)確的問題。專利號為201520677098.4的實(shí)用新型專利公開了一種煙絲長寬度自動測量系統(tǒng),文獻(xiàn)“基于圖像處理技術(shù)的煙絲檢測系統(tǒng)”公開出基于圖像處理的煙絲結(jié)構(gòu)檢測方法,然而兩者對煙絲分散方面均存在一定的缺陷,尤其對纏繞煙絲無法有效分離,影響了檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種能快速準(zhǔn)確地測量出每根煙絲的長度和寬度值,并能夠分析煙絲尺寸的分布狀態(tài)的煙絲長寬尺寸分布自動檢測方法及檢測系統(tǒng)。為了解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明中的煙絲長寬尺寸分布自動檢測方法包括以下步驟:1)煙絲分離,在煙絲底部產(chǎn)生持續(xù)風(fēng)力將煙絲吹起,在煙絲的周圍及上端間斷噴射強(qiáng)氣流對煙絲進(jìn)行沖擊,將纏繞的煙絲分離,并使煙絲達(dá)到懸浮狀態(tài);2)通過多個三維掃描傳感器從不同角度掃描煙絲,對分散、懸浮狀的煙絲實(shí)現(xiàn)自動多維成像,采集煙絲原始圖像數(shù)據(jù);3)通過數(shù)控箱將采集的煙絲原始圖像數(shù)據(jù)傳送至計(jì)算機(jī)并生成點(diǎn)云數(shù)據(jù);4)通過點(diǎn)云數(shù)據(jù)還原煙絲三維模型;5)通過還原的煙絲三維模型進(jìn)行聚合、分割,引入超體體素概念用來定義單位煙絲的特征子,找到相同超體特征并聚合,則可分割出若干單位煙絲對象,聚合、分割后,計(jì)算各單個對象的曲率,按一定變化比確定關(guān)鍵點(diǎn),并計(jì)算關(guān)鍵點(diǎn)的三維距離,得出長、寬數(shù)據(jù),統(tǒng)計(jì)煙絲長寬尺寸分布狀況;6)數(shù)據(jù)展示,原料煙絲經(jīng)過采集和計(jì)算后,將其點(diǎn)云數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫,由展示系統(tǒng)使通過圖表方式展示統(tǒng)計(jì)、分析的結(jié)果,并輸出煙絲的長寬尺寸分布圖形。另外,在將點(diǎn)云數(shù)據(jù)還原煙絲三維模型時,需要進(jìn)行除噪過濾和曲面重建;所述除噪過濾是將在采集的數(shù)據(jù)中出現(xiàn)的非物體反射光數(shù)據(jù)剔除;所述曲面重建是將實(shí)際物體點(diǎn)的坐標(biāo)連接為均勻連續(xù)的曲線,其中曲面重建通過最小二乘法確定每個像素點(diǎn)的法線,并生成凹凸構(gòu)造面后,通過最小三角構(gòu)建平滑表面曲線。一種用于實(shí)現(xiàn)煙絲長寬尺寸分布自動檢測方法的檢測系統(tǒng),包括煙絲分離缸、頂罩、風(fēng)量調(diào)節(jié)缸、送風(fēng)管道、風(fēng)機(jī)、空壓機(jī)、數(shù)控箱以及計(jì)算機(jī);所述煙絲分離缸上端豎直可拆卸地連通安裝有頂罩,所述頂罩內(nèi)部設(shè)有第一濾網(wǎng);所述煙絲分離缸下端豎直可拆卸地連通安裝有風(fēng)量調(diào)節(jié)缸,所述送風(fēng)管道連接在風(fēng)量調(diào)節(jié)缸和風(fēng)機(jī)之間,所述風(fēng)量調(diào)節(jié)缸在數(shù)控箱的控制下能夠調(diào)整進(jìn)入到煙絲分離缸內(nèi)的風(fēng)量大小;所述煙絲分離缸上端及內(nèi)壁上設(shè)有多個氣嘴,每個所述氣嘴分別通過一軟管與所述空壓機(jī)連通,其中氣嘴在數(shù)控箱和空壓機(jī)的控制下能夠噴射強(qiáng)氣流以將纏繞的煙絲分離;所述煙絲分離缸內(nèi)側(cè)周壁上均布設(shè)有多個三維掃描傳感器,每個所述三維掃描傳感器均與計(jì)算機(jī)和控制箱電連接;所述煙絲分離缸內(nèi)部下端還設(shè)有第二濾網(wǎng)。所述煙絲分離缸內(nèi)壁上部還設(shè)有LED光源。所述煙絲分離缸底部通過快裝夾與所述風(fēng)量調(diào)節(jié)缸實(shí)現(xiàn)可拆卸地連接。所述煙絲分離缸外壁底部還設(shè)有把手。本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明在應(yīng)用后實(shí)現(xiàn)了對煙絲長寬尺寸分布的準(zhǔn)確測量,測量精度達(dá)到0.1mm。與現(xiàn)有行業(yè)煙絲結(jié)構(gòu)檢測方式相比,極大的提高了檢測精度,為煙絲結(jié)構(gòu)的分析提供了一套準(zhǔn)確、快速的檢測系統(tǒng)。附圖說明圖1為本發(fā)明中的檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖;圖2為本發(fā)明中煙絲分離缸的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明:本發(fā)明研發(fā)思路如下:第一步,通過分散系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)煙絲的初步柔性分離,并使煙絲在某特定數(shù)據(jù)采集時點(diǎn)達(dá)到懸浮狀態(tài)。第二步,對分散、懸浮狀的煙絲實(shí)現(xiàn)自動多維成像,采集煙絲圖像數(shù)據(jù)。第三步,對煙絲圖像進(jìn)行分析和轉(zhuǎn)換處理,還原成三維數(shù)據(jù)。第四步,將三維數(shù)據(jù)映射為數(shù)學(xué)模型,實(shí)現(xiàn)煙絲長寬尺寸的定量分析。本發(fā)明中的煙絲長寬尺寸分布自動檢測方法具體包括以下步驟:1)煙絲分離,在煙絲底部產(chǎn)生持續(xù)風(fēng)力將煙絲吹起,在煙絲的周圍及上端間斷噴射強(qiáng)氣流對煙絲進(jìn)行沖擊,將纏繞的煙絲分離,并使煙絲達(dá)到懸浮狀態(tài)。為對投料煙絲進(jìn)行精確測量,需要將測量對象進(jìn)行最大程度分離,便于確保后續(xù)數(shù)據(jù)采集時三維數(shù)據(jù)掃描結(jié)果的準(zhǔn)確度。原料煙絲具有單位質(zhì)量輕,易折斷等物理特性,本發(fā)明采用風(fēng)動方式利用定額功率風(fēng)機(jī)在工作缸體底部產(chǎn)生持續(xù)風(fēng)力將原料吹起,同時頂端和缸體壁上設(shè)置多個氣柱間斷噴射強(qiáng)氣流對煙絲進(jìn)行沖擊,將纏繞煙絲分離。具體參數(shù):底部風(fēng)機(jī)功率——0~600W可調(diào)節(jié);缸體半徑——40厘米;風(fēng)動缸體高——80厘米;氣柱壓力——1~1.56大氣壓氣柱角度——90°、45°運(yùn)行方式——單位時間(可設(shè)定)間隔循環(huán)多次2)通過多個三維掃描傳感器從不同角度掃描煙絲,對分散、懸浮狀的煙絲實(shí)現(xiàn)自動多維成像,采集煙絲原始圖像數(shù)據(jù)。三維掃描傳感器參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)如下:缸體的數(shù)控系統(tǒng)按固定時間間隔關(guān)閉風(fēng)動分離裝置,導(dǎo)出已采集的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。重復(fù)上述采集過程,直至放入的原料煙絲點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集完成。3)通過數(shù)控箱將采集的煙絲原始圖像數(shù)據(jù)傳送至計(jì)算機(jī)并生成點(diǎn)云數(shù)據(jù)。4)通過點(diǎn)云數(shù)據(jù)還原煙絲三維模型;在將點(diǎn)云數(shù)據(jù)還原煙絲三維模型時,需要進(jìn)行除噪過濾和曲面重建。攝像頭采集數(shù)據(jù)時,由紅外發(fā)射器照射到物體表面,反射回近紅外圖像傳感器接收圖像數(shù)據(jù)。受光線反射、干擾和運(yùn)動延遲等因素影響,在采集的數(shù)據(jù)中將出現(xiàn)非物體反射光數(shù)據(jù),在進(jìn)行三維還原時,需將該部分?jǐn)?shù)據(jù)剔除。此過程稱為除噪過濾。除噪過濾分為靜態(tài)過濾、有效采樣、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換等過程,具體參數(shù)如下:有效坐標(biāo)數(shù)據(jù)范圍參數(shù)設(shè)定:X——±400;Y——±400高斯雙邊濾波參數(shù)設(shè)定:0.01變換矩陣參數(shù)設(shè)定:±120°近鄰搜索半徑參數(shù)設(shè)定;0.01濾波點(diǎn)云下采樣:有效偏離半徑——0.02~0.05所述曲面重建是將實(shí)際物體點(diǎn)的坐標(biāo)連接為均勻連續(xù)的曲線。采樣、轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)只是坐標(biāo)點(diǎn)的集合(此處為640×480×3),為還原成實(shí)際的三維模型,需將實(shí)際物體點(diǎn)的坐標(biāo)連接為均勻連續(xù)的曲線,為物體分割、邊界確定等處理準(zhǔn)備點(diǎn)云數(shù)據(jù)。曲面重建通過最小二乘法確定每個像素點(diǎn)的法線,并生成凹凸構(gòu)造面后,通過最小三角構(gòu)建平滑表面曲線,具體參數(shù)如下:ConvexHull參數(shù)設(shè)定:0.02EarClipping參數(shù)設(shè)定:0.03法線切線參數(shù)設(shè)定:最小二乘5)通過還原的煙絲三維模型進(jìn)行聚合、分割,引入超體體素概念用來定義單位煙絲的特征子,找到相同超體特征并聚合,則可分割出若干單位煙絲對象,聚合、分割后,計(jì)算各單個對象的曲率,按一定變化比確定關(guān)鍵點(diǎn),并計(jì)算關(guān)鍵點(diǎn)的三維距離,得出長、寬數(shù)據(jù),統(tǒng)計(jì)煙絲長寬尺寸分布狀況。重建后的三維模型由拍攝到的物體坐標(biāo)點(diǎn)云組成,在計(jì)算長度和寬度時,需將點(diǎn)云坐標(biāo)分解成以煙絲為單位的個體進(jìn)行。由于理論上每根煙絲對光線的反射吸收、曲率分布各不相同,若將單位煙絲的特征定義為特征子,煙絲對象則為自己本身特征子實(shí)例組成。此處引入超體體素概念用來定義單位煙絲的特征子。找到相同超體特征并聚合,則可分割出若干單位煙絲對象。具體參數(shù)如下:超體特征子參數(shù)設(shè)定:體素相關(guān)搜索半徑參數(shù)設(shè)定:0.02邊緣閥值參數(shù)設(shè)定:0.01主曲率參數(shù)設(shè)定:0.3密度半徑參數(shù)設(shè)定:0.05計(jì)算如下:關(guān)鍵點(diǎn)提取:曲率變化0.3(可調(diào)整)坐標(biāo)變化:矩陣平移、旋轉(zhuǎn)采用多線程:是(4)長寬計(jì)算:關(guān)鍵點(diǎn)間距計(jì)算6)數(shù)據(jù)展示,原料煙絲經(jīng)過采集和計(jì)算后,將其點(diǎn)云數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫,由展示系統(tǒng)使通過圖表方式展示統(tǒng)計(jì)、分析的結(jié)果,并輸出煙絲的長寬尺寸分布圖形。具體功能如下:序號系統(tǒng)功能輸出內(nèi)容格式1分析統(tǒng)計(jì)長度分布統(tǒng)計(jì)長度占比分析餅狀圖2寬度分布統(tǒng)計(jì)寬度占比分析餅狀圖3系統(tǒng)設(shè)置分布等級設(shè)置4歷史數(shù)據(jù)條件查詢某測量結(jié)果5詳細(xì)信息分布占比詳細(xì)信息6幫助系統(tǒng)功能概要說明其中展示系統(tǒng)即為計(jì)算機(jī)的顯示器。如圖1和圖2所示,一種用于實(shí)現(xiàn)煙絲長寬尺寸分布自動檢測方法的檢測系統(tǒng),包括煙絲分離缸1、頂罩2、風(fēng)量調(diào)節(jié)缸3、送風(fēng)管道4、風(fēng)機(jī)5、空壓機(jī)6、數(shù)控箱7以及計(jì)算機(jī)(圖中未示);還包括底架13,頂罩2、煙絲分離缸1和風(fēng)量調(diào)節(jié)缸3依次由上到下豎直設(shè)置在底架13上端面,數(shù)控箱7設(shè)置在底架13上端面,送風(fēng)管道4設(shè)置在底架13內(nèi)部,空壓機(jī)6和風(fēng)機(jī)5分置在底架13的兩側(cè)。所述煙絲分離缸1上端豎直可拆卸地連通安裝有頂罩2,所述頂罩2內(nèi)部設(shè)有第一濾網(wǎng);第一濾網(wǎng)的目的是可以排風(fēng)的同時還避免了煙絲向上被吹出。加入煙絲時,可打開頂罩2,在煙絲分離缸1上端開口處加入煙絲。所述煙絲分離缸1下端豎直可拆卸地連通安裝有風(fēng)量調(diào)節(jié)缸3,所述送風(fēng)管道4連接在風(fēng)量調(diào)節(jié)缸3和風(fēng)機(jī)5之間,所述風(fēng)量調(diào)節(jié)缸3在數(shù)控箱7的控制下能夠調(diào)整進(jìn)入到煙絲分離缸1內(nèi)的風(fēng)量大小。風(fēng)量調(diào)節(jié)缸3是由數(shù)控箱7控制以保持風(fēng)力從風(fēng)機(jī)至煙絲分離缸1無衰減。風(fēng)量調(diào)節(jié)缸3是較為成熟的技術(shù),在此不詳述其結(jié)構(gòu)。所述煙絲分離缸1上端及內(nèi)壁上設(shè)有多個氣嘴9,氣嘴9角度可調(diào),每個所述氣嘴9分別通過一軟管(圖中未示)與所述空壓機(jī)6連通,其中氣嘴9在數(shù)控箱7和空壓機(jī)6的控制下能夠噴射強(qiáng)氣流以將纏繞的煙絲分離。優(yōu)選地氣嘴的數(shù)量為六個,其中三個周向均布在煙絲分離缸1內(nèi)壁中部,另外三個周向均布在煙絲分離缸1內(nèi)壁上部。所述煙絲分離缸1內(nèi)側(cè)周壁上均布設(shè)有多個三維掃描傳感器8,每個所述三維掃描傳感器8均與計(jì)算機(jī)和控制箱7電連接。三維掃描傳感器8用于采集煙絲原始圖像數(shù)據(jù),并由計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)換成點(diǎn)云數(shù)據(jù),點(diǎn)云數(shù)據(jù)再經(jīng)過除噪過濾、曲面重建、特征聚合、分割后,對單位煙絲(根)的長度、寬度、面積進(jìn)行計(jì)算。所述煙絲分離缸1內(nèi)部下端還設(shè)有第二濾網(wǎng)10。第二濾網(wǎng)10的目的是可以進(jìn)風(fēng)的同時還可以防止放入到煙絲分離缸1內(nèi)的煙絲墜落到風(fēng)量調(diào)節(jié)缸3內(nèi)。所述煙絲分離缸1內(nèi)壁上部還設(shè)有LED光源11。LED光源11的設(shè)計(jì)以便于觀察煙絲分離缸1內(nèi)部的狀況。所述煙絲分離缸1底部通過快裝夾12與所述風(fēng)量調(diào)節(jié)缸3實(shí)現(xiàn)可拆卸地連接??煅b夾12的設(shè)計(jì)便于煙絲分離缸1與風(fēng)量調(diào)節(jié)缸3快速定位裝卸。所述煙絲分離缸1外壁底部還設(shè)有把手14。把手14的設(shè)計(jì)便于煙絲分離缸1拆裝。綜上所述,本發(fā)明的內(nèi)容并不局限在上述的實(shí)施例中,本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在本發(fā)明的技術(shù)指導(dǎo)思想之內(nèi)提出其他的實(shí)施例,但這些實(shí)施例都包括在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3 
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