《基于机器视觉的烟箱缺条检测系统设计》
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摘 要：随着卷烟生产企业对卷烟产品质量的日愈重视,烟箱缺条是属于非常严重的A类缺陷,为杜绝有缺陷的产品流入市场,因此十分有必要增加烟箱缺条的检验.而机器视觉技术与检测系统的有效结合,能够从根本上解决烟箱缺条的问题,避免了传统的检测缺陷,相对于称重式和射线式具有独特的优势.本文基于机器视觉的烟箱缺条检测系统设计,将机器视觉与检测系统进行结合,使得检测系统趋于稳定,为烟箱缺条检测系统的进一步完善提供一定参考依据.
关键词：机器视觉;烟箱缺条;检测系统;设计
随着社会经济的全球化进程不断推进,我国的生产也逐渐智能化现代化和自动化的发展趋势,紧紧跟着工业4.0发展的脚步,与时俱进,不断地完善人们对于生活物质的需求.而卷烟在装箱打包的过程中,常常会出现烟箱缺条的情况,一旦流入市场,势必会对企业的声誉造成严重的影响,因此为了完善卷烟生产过程,势必需要对装条的情况进行优化,以此提高的装箱效果,减小企业的不良影响.
一直以来在解决缺条检测的问题中,人们提出了称重式和射线式等方法,其中,称重式的方法常常受到湿度的影响,由于的含水量不是一个标准的参考值,这样烟草的质量并非一个准确值,也会出现漏检和误检等情况;射线式的方法主要依靠射线的原理对烟箱缺条进行检测,但是射线对员工的正常生产的环境和身体造成一定的影响,实际效果也没有达到最佳的状态.
为解决烟箱缺条的问题,寻找最佳的检测系统,本文采用基于机器视觉的检测系统,以此对烟箱缺条问题进行全面检测.机器视觉是将光学、图像处理、先进制造技术等科技集于一体,有机地形成一个新的学科,通过应用机器视觉与机械系统构建成了检测系统,对烟箱缺条的情况进行很好识别,并将包装不合格的产品从生产线上剔出或报警停机,提高了烟箱装条的生产效率、降低了卷烟市场的投诉率.
1.机器视觉的工作原理
随着社会发展至今天,机器视觉越来越引起人们的重视,并广泛应用于航空航天、深海探测、自动化流水生产线和显微医疗器具等领域.机器视觉是一门包含图像处理、图像识别、人工智能、计算机科学、神经生物学等多个方面的综合性学科.伴随着现代计算机技术和人工智能的发展,机器视觉已经形成的一套稳定的系统框架.该计算机视觉是以计算机作为应用的载体,通过模拟仿真人类的视觉行为模式,捕获、处理并分析客观事物的图像信息,并将获得的数据结果投入实际的检测和控制过程中.机器视觉可以对尺寸、角度、个数、有无进行检测,其机器视觉系统的结构框图如图1所示.
机器视觉系统相对于称重式、射线式等方法而言,机器视觉没有受到外界条件的限制,也不需要考虑劳动强度,其检测精度較高,甚至在危险的工况也能发挥稳定的作用,避免因为卷烟的水分而影响检测的精度.
2.基于机器视觉的烟箱缺条检测系统设计
机器视觉作为绿色环保、无污染的新型技术为自动化生产带来了生机,合理运用机器视觉对卷烟的装箱过程进行检测,这样为的制造奠定良好的基础.可将烟箱缺条的检测系统大致分为CCD工业相机、红外照明电源、I/O控制板、工控机、条码阅读器等部分,每个部分的介绍如下：
（1）工控机
工控机主要采用的西门子的品牌,通过多次的编写与修改软件程序,有效地将装封箱机的人机操作界面和缺条视觉检测系统融合在一起,为操作人员提供了一个更加简洁和方便的人机交互界面.与此同时,配置相对较高的硬件,CPU和内存也需要提供较好的性能,为运算速度和储存打下坚实的基础.
（2）I/O 控制板
I/O控制板主要负责上位机与执行机构的信号通信,不但能够读取 PLC 程序地址信号,掌握封箱机的运行状态,而且可以在系统检测到缺条图像时将声光报警和强制
（3）CCD 工业相机
对于图像的采集,需要选用一台千兆以太网高速红外工业相机,以此来保障每个图像的精度,为计算机的图像处理提供更多有价值的信息,更好的保障检测的检测精度.
（4）红外照明光源
照明光源对图像采集是至关重要的,其光源的好坏直接决定着图像采集的品质和精度.照明系统由多条红外LED光源构成,从烟条堆垛入口处的左右两侧照明,主要为 CCD 工业相机提供均匀且足够亮度的场景和环境.
对于检测系统的软件,其处理流程如下：
当检测系统开始运行后,系统进行初始化,并与CCD相机与I/O接口建立通讯连接,然后用千兆以太网同步接收由相机采集的数字图像数据,与此同时,将采集的图像通过计算机内进行处理,并与实际的情况进行判断,是否存在烟箱缺条的情况.如果烟箱出现缺条的情况,则会发出指令,告知装封箱机发送报警停机信号,强制停止设备运行,等待操作工处理.如果不存在烟箱缺条的情况,则通知接口板进行封箱.基本流程图如下：
目前,通过对机器视觉的烟箱缺条检测系统情况的分析研究,能够完全避免传统的生产方式,提高烟箱缺条的检测精度,降低了工人的劳动强度,使检测逐步的趋于自动化,智能化,更加符合工业4.0的发展趋势.
3总结
随着经济建设的不断发展,智能化技术的发展已成为主要潮流.机器视觉的应用将是未来工业发展的一个重要趋势.机器视觉技术在自动控制领域具有广阔的应用前景,其与检测系统的结合,使得检测系统具有安装方便、维护简单、绿色环保等先天性优势.伴随着检测系统和视觉系统硬件技术的不断发展,逐步提升了控制系统功能性能与精度.本文通过利用机器视觉的方式来优化烟箱缺条的问题,提高缺条系统的检测性能,降低人工劳动强度和失误率,对提高烟草行业监测效率,降低了企业的生产成本.
参考文献
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本文点评，该文是一篇关于检测系统方面的大学硕士和本科毕业论文范文,可作为系统设计和机器视觉相关论文开题报告写作参考和职称论文写作文献资料.
系统设计和机器视觉引用文献:
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[2] 系统设计和视觉传达毕业论文的格式范文 系统设计和视觉传达有关在职开题报告范文2000字
[3] 机器人和系统设计毕业论文提纲范文 关于机器人和系统设计类学年毕业论文范文3000字
