摘要：在视觉检测系统的作用下，可以及时发现烟草包装中不合格的产品，这是一种提升卷烟包装质量的有效措施。本文从视觉检测系统基本情况入手，重点研究该系统在卷烟包装机中的运用措施，旨在及时发现不合格的烟包，并有效减少人工的投入，仅供相关人员参考。
关键词：视觉检测系统；卷烟包装机；应用
引言
在卷烟包装过程中，由于材料或设备的原因，经常会出现折叠、破损等外观缺陷。缺陷烟包如果流入消费者手中，将会对品牌形象和销量产生负面影响。因此，如何及时发现并剔除缺陷烟包一直是卷烟生产中所面临的重要问题。视觉检测系统的应用很好的解决了这一难点。在视觉检测系统的作用下，可以及时发现卷烟包装中不合格的产品，并控制剔除机构将缺陷烟包及时剔除。
1视觉检测系统简介
所谓的视觉检测系统，实际上就是用工业相机取代人眼实现正确识别。对于一般视觉检测系统来说，它主要由相机、镜头以及光源等部分构成。应用于卷烟包装机中的视觉检测系统多被安装在机器出口处，主要是借助包装机中的传送带控制烟包速度，保证烟包位置正确，以便为烟包正常检测奠定基础。在视觉检测系统的作用下，合格的烟包会自动进人到下一道工序，不合格的烟包则将被剔除，然后由相关工作人员进行处理。在视觉检测系统的作用下，卷烟包装工作得以顺利完成，有效提高了消费者对卷烟包装的满意度。
就视觉检测系统来看，其能够实现灰阶画面检测、方格画面检测以及纯白画面检测等。灰阶指显示画面从最亮到最暗不同亮度的层次等级，灰阶等级越多，所呈现的画面效果就越细腻。对该画面的判别要求是判断电子书是否正常显示该画面，而无需计算灰阶等级数。可截取部份画面分析处理。软件算法方面，可采用行扫和边界判别法，确定画面呈现直线型的边界。通过对行扫灰度值的计算，确定画面的灰度值呈现规律变化，从而迅速判断画面是否为灰阶画面。黑白方格画面常用于MTF的测试，用来计算显示黑白颜色的对比效果。对该画面的判别要求不要计算MTF，而只需要判别是否正常显示该画面。可截取某一部分画面做分析处理。软件计算方法，可通过边缘判定方法，确定画面是否呈现有规律的方形的边界。并通过对像素灰度值的计算，确定画面为黑白两色，从而确定画面为黑白方块画面。纯白画面测试常用于污点测试，测试方法是逐个比较相邻像素点的灰度值，如果发生突变，则认为出现污点。该测试需注意的是外界光源效果对测试结果的影响，以及边缘部份光强较弱导致的误判。这都必须在设备开发和软件计算时考虑进去。如果被测体是一个6-10寸的LCD屏，现有CCD无法一次型测量这么大的全部画面，而测试需求为整个画面都要测试，所以必须让产品或CCD在测试过程中移动多次。字符检测是目前机器视觉检测中很常见的一种测试，通常的方法是对所有阿拉伯数字和英文字母建立模型，然后通过模型匹配的方法进行检测，对规则清晰的字符，识别率可达99%以上。LED的颜色判定可通过直接计算画面指定位置的RGB值来判别。使用视觉检测系统能有效的提高生产流水线的检测速度和精度，大大提高产量和质量，降低人工成本，同时防止因为人眼疲劳而产生的误判。
2卷烟包装机中视觉检测系统的应用
2.1图像采集
对于图像采集来说，主要是通过摄像头与闪光灯收集相关信息，激光传感器在感受到烟包经过时，就会自动开启摄像头与闪光灯，并从多角度对烟包做检查，然后将所收集的到图像信息汇集在一起，最后将这些图像输人到处理器中，处理器就可以按照既定参数决定烟包的去留。为保证所采集到的图像信息足够清晰，应调整好摄像头参数，保证烟包在摄像头下经过时，摄像头可以全面检测烟包情况，只有这样才能更好的完成烟包动态图像管理。此外，在图像采集中，为确保烟包进入到检测系统时具有一致性，应保证烟包在传送带上的方向统一，避免因摆放杂乱导致无法正常检查，这是进行正常检测的前提条件。
对于视觉检测系统来说，它是以物体反射光强弱完成检测的，如果烟包表面的反射光过于强烈，那么就会对烟包处理产生一定影响，这样就会降低图像采集质量，不利于包装工作的正常开展。为避免这种情况的出现，应避免外部光源对检测系统的影响，将卷烟包装机中的视觉检测系统放置在相对封闭的环境中，至少做到无明光照射，这样也可以有效提升检测速度，顺利完成卷烟包装工作。
2.2检测执行顺序
（1）PLC（Programmable Logic Controller）或传感器 产生触发信号，图像采集开始。（2）CPU和DRV（LED照明灯的电流驱动器及I/O 扩展模块）管理照明灯的开启。（3）摄像头采集图像后发送到CPU。（4）CPU通过用户定义的检测程序处理图像。（5）CPU将图像处理结果通过DRV传输到管理合 格/废品信息的PLC上，利用剔除机构处理不合格烟 包。（6）CPU 管理来自 HMI（Human-Machine Interface）的请求，包括显示图像和修改检测参数等。检测执行顺序如图一所显示。
图一：检测执行顺序
2.2视觉检测
在卷烟包装机中，视觉检测主要应用的是CPU tactile MS处理设备，它的作用是完成图像处理，然后将处理结果归纳到处理单元中。在利用视觉检测时，首先应规划好检测流程，从图像采集开始，然后开启管理照明灯，将所收集到的图像进人到CPU中，这时CPU就会根据既有定义完成图像检测，并将图像处理结果传输到DRV系统中，若其中存在废品，就会将这些废品剔除，进一步做好烟包处理。在视觉检测中，主要是根据相似检测工具完成检测，看烟包是否存在外观缺陷情况。
在视觉检测中，为确保烟包图像与原始采样图像保持一致，这就需要计算好各个位置的相似度情况，确保函数相似度处理在合理范围。同时，在实际计算的过程中，还要全面监测烟包相似度量，这也是做好相似度比较的有效措施。此外，在视觉检测中，还要注意边缘检测原理的应用，找出各个烟包图像包装材料所在位置，设定好数值信息，明确相应的公差检测结果，设计好烟包长度与水平性等，对于图像梯度边缘检测来说，为做好烟包图像处理工作，可以将烟包图像灰度变化应用其中，以便更好的了解图像变化情况，这样不仅可以计算好图像灰度值，还可以有效避免灰度计算问题的出现。一般来讲，在图像灰度作用下，可以利用烟包图像灰度的大小了解烟包图像灰度变化情况。
3.3烟包处理
烟包处理工作的开展，是在烟包接受检测单元检测后，被送入到处理单元中以后完成的，对于处理单元来说，它主要接受的是来源于CPU的烟包信息。相关处理设备在检测到有烟包经过以后，就会将这些信息输入到相应的模块中，然后剔除器件也会迅速进人到工作状态，一旦发现有不合格的烟包，剔除器件就会将不合格烟包去除，它的剔除方式是利用气缸或压缩空气将不合格的烟包推到滑板上，并发出声光等剔除信息，这样相关工作人员就可以及时采取措施来处理被剔除的烟包。如果烟包合格就会自动进入到下一道工序。
3.4实机测试
通过对视觉检测系统的研究可以发现，视觉检测系统无论是被用作包装速度控制，还是包装类型控制，都不会出现差异，只要摄像头参数合理，所获得的结果都是相同的，即合格烟包继续包装，不合格烟包被剔除。可见，视觉检测系统已经成为卷烟包装中不可缺少的设备，因此，应重视视觉检测系统在卷烟包装中的应用。
结语
视觉检测系统在卷烟包装机中的应用，有效提升了烟包检测效率，避免了不合格烟包进人到销售领域，提高了消费者满意度。为进一步证明视觉检测系统在卷烟包装机中的作用，文章分析了利用视觉检测系统的应用措施，希望能为相关人士带来有效参考，真正发挥视觉检测系统应有作用。
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论文作者:丁天涛,师丽鹏,郭超
论文发表刊物:《基层建设》2019年第7期
论文发表时间:2019/6/24
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