專利名稱：基于機(jī)器視覺技術(shù)的濾紙缺陷檢測(cè)系統(tǒng)及其檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于機(jī)器視覺技術(shù)的濾紙缺陷檢測(cè)系統(tǒng)及其檢測(cè)方法，用于對(duì)濾紙缺陷的在線檢測(cè)處理。
背景技術(shù)：
棉質(zhì)纖維的濾紙常作為濾芯的主要材料，是過濾器的關(guān)鍵部件。這種濾紙的表面有無數(shù)小孔可供液態(tài)粒子或氣態(tài)粒子通過，而體積相對(duì)較大的固態(tài)粒子則不能通過。濾紙的這種性質(zhì)應(yīng)用于混合在一起的液態(tài)、固態(tài)物質(zhì)分離及混合在一起的氣態(tài)、固態(tài)物質(zhì)分離， 所以濾紙質(zhì)量好壞直接影響過濾器的質(zhì)量。針對(duì)濾紙材料的缺陷，如通孔、薄區(qū)(非透通，但是屬于非正常厚度)、爛邊、污點(diǎn)、破裂、色差、缺失、拉絲、斜紋、破洞等，基本都采用人眼判斷法，或無法判斷，不使用檢驗(yàn)手段或免檢等。顯然，人眼判斷存在精度、效率低、漏檢率高等缺點(diǎn)。現(xiàn)有技術(shù)中大多數(shù)缺陷檢測(cè)系統(tǒng)采用硅光電池檢測(cè)光信號(hào)，其缺點(diǎn)是分辨率低， 對(duì)于較小孔徑的缺陷識(shí)別能力差。同時(shí)，它的光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量差，光路不能調(diào)整，成像一致性較差。另外，采用硅光電池檢測(cè)光信號(hào)，需要增加信號(hào)檢測(cè)、轉(zhuǎn)換、放大和處理系統(tǒng)，電路的元器件數(shù)據(jù)龐大，電路板數(shù)量多，降低了系統(tǒng)的可靠性，設(shè)備穩(wěn)定性較差。機(jī)器視覺技術(shù)目前多運(yùn)用于半導(dǎo)體和集成電路行業(yè)生產(chǎn)和檢測(cè)，國內(nèi)方面剛剛起步，基本都在視覺圖像處理、色差檢測(cè)方面。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于機(jī)器視覺技術(shù)的濾紙缺陷檢測(cè)系統(tǒng)，其能夠?qū)崟r(shí)在線穩(wěn)定準(zhǔn)確高效識(shí)別濾紙缺陷，自動(dòng)定位坐標(biāo)進(jìn)行缺陷標(biāo)志打印，自動(dòng)進(jìn)行報(bào)警，自動(dòng)統(tǒng)計(jì)分析濾紙質(zhì)量，實(shí)時(shí)顯示檢測(cè)結(jié)果。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)其目的所采取的技術(shù)方案是基于機(jī)器視覺技術(shù)的濾紙缺陷檢測(cè)系統(tǒng)，包括機(jī)架、機(jī)器視覺裝置、工控機(jī)和缺陷標(biāo)志打印機(jī)；所述機(jī)器視覺裝置包括光源和若干臺(tái)高速相機(jī)；所述工控機(jī)包括內(nèi)置嵌入式圖像處理軟件的中央微處理器和顯示器；所述缺陷標(biāo)志打印機(jī)包括編碼器和若干個(gè)缺陷標(biāo)志打印機(jī)；所述高速相機(jī)、編碼器、顯示器和缺陷標(biāo)志打印機(jī)均與工控機(jī)的中央微處理器相連接。所述光源采用LED或其他線性光源，設(shè)置在所述機(jī)架的面板下方；所述高速相機(jī)采用線陣或面陣CCD相機(jī)，固定在所述機(jī)架的上橫桿上，并通過相機(jī)上設(shè)置的接口與所述工控機(jī)通訊；所述工控機(jī)設(shè)置于機(jī)架的底板上；所述缺陷標(biāo)志打印機(jī)包括印章和氣缸，印章固定在氣缸活塞桿端頭，氣缸固定在所述機(jī)架的下橫梁上；所述編碼器設(shè)線速度檢測(cè)滾輪，設(shè)置在所要檢測(cè)的濾紙上側(cè)。本發(fā)明的另一目的是提供一種濾紙缺陷檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)方法，包括下述步驟
1)、通過編碼器測(cè)量濾紙的行進(jìn)距離，并將濾紙的行進(jìn)距離發(fā)送給工控機(jī)；
2)、工控機(jī)獲得濾紙的行進(jìn)距離后，由工控機(jī)的中央微處理器控制高速相機(jī)進(jìn)行拍眧.
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3)、中央微處理器從高速相機(jī)讀取拍下的照片，拼接成圖片并與其設(shè)定的閾值比對(duì)，判斷是否有缺陷；
4)、如果有缺陷，由中央微處理器控制缺陷標(biāo)志打印機(jī)，在濾紙相應(yīng)存在缺陷位置的區(qū)域上打下標(biāo)記；
5)、中央微處理器實(shí)時(shí)記錄缺陷數(shù)據(jù)，自動(dòng)進(jìn)行報(bào)警，自動(dòng)統(tǒng)計(jì)分析紙張質(zhì)量，實(shí)時(shí)顯示檢測(cè)結(jié)果。本發(fā)明工作流程
該系統(tǒng)上電，啟動(dòng)工控機(jī)，中央微處理器運(yùn)行，打開光源，濾紙介質(zhì)開始走動(dòng)，編碼器隨著濾紙的走動(dòng)傳送行進(jìn)距離給工控機(jī)，由中央微處理器控制高速相機(jī)進(jìn)行拍照，實(shí)時(shí)讀取高速相機(jī)內(nèi)圖像數(shù)據(jù)，拼接成圖片并與其設(shè)定的閾值比對(duì)，判斷是否有缺陷，如濾紙出現(xiàn)通孔、薄區(qū)、爛邊、污點(diǎn)、破裂、色差、缺失、拉絲、斜紋、破洞等缺陷，由中央微處理器控制缺陷標(biāo)志打印機(jī)打印缺陷標(biāo)志對(duì)該區(qū)域?yàn)V紙進(jìn)行缺陷標(biāo)識(shí)。
本發(fā)明的有益效果利用機(jī)器視覺技術(shù)快速采集濾紙的圖像信息，實(shí)時(shí)在線穩(wěn)定準(zhǔn)確高效進(jìn)行濾紙的缺陷識(shí)別，自動(dòng)定位坐標(biāo)由缺陷標(biāo)志打印機(jī)打印缺陷標(biāo)志，該系統(tǒng)還設(shè)自動(dòng)報(bào)警，自動(dòng)統(tǒng)計(jì)分析濾紙質(zhì)量，實(shí)時(shí)顯示檢測(cè)結(jié)果，實(shí)現(xiàn)濾紙缺陷識(shí)別處理的自動(dòng)化。
以下結(jié)合附圖和具作實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

圖1為本發(fā)明主視結(jié)構(gòu)布置示意圖； 圖2為本發(fā)明立體結(jié)構(gòu)布置示意圖3為本發(fā)明在線檢測(cè)示意圖； 圖4為本發(fā)明連接結(jié)構(gòu)框圖； 圖5為本發(fā)明工作流程框圖。圖中1-高速相機(jī)，2-機(jī)架，3-氣缸，4-編碼器，5-線速度檢測(cè)滾輪，6-穩(wěn)壓電源， 7-顯示器，8-報(bào)警器，9-印章，10-光源，11-工控機(jī)，12-濾紙。
具體實(shí)施例方式
如圖1-4所示，本發(fā)明包括機(jī)架2、機(jī)器視覺裝置、工控機(jī)11和缺陷標(biāo)志打印機(jī)； 機(jī)器視覺裝置包括光源10和若干臺(tái)高速相機(jī)1 ；工控機(jī)11包括內(nèi)置嵌入式圖像處理軟件的中央微處理器、顯示器7 ；缺陷標(biāo)志打印機(jī)包括編碼器4和若干個(gè)缺陷標(biāo)志打印機(jī)。高速相機(jī)1、編碼器4、顯示器7和缺陷標(biāo)志打印機(jī)均與工控機(jī)11的中央微處理器相連接。光源采用LED或其他線性光源，設(shè)置在機(jī)架2的面板下方。高速相機(jī)1采用線陣或面陣CCD相機(jī)，固定在機(jī)架2的上橫桿上，并通過高速相機(jī)上設(shè)置的接口與工控機(jī)通訊；工控機(jī)主機(jī)設(shè)置于機(jī)架2的底板上；缺陷標(biāo)志打印機(jī)包括印章9和氣缸3，印章9固定在氣缸活塞桿端頭， 氣缸9固定在機(jī)架2的下橫梁上；編碼器4設(shè)線速度檢測(cè)滾輪5，設(shè)置在所要檢測(cè)的濾紙上側(cè)。整個(gè)系統(tǒng)通過穩(wěn)壓電源6供電。圖像在成像、數(shù)字化和傳輸?shù)倪^程中難免會(huì)有各種干擾，形成噪聲。這些噪聲使得圖像上的像素點(diǎn)灰度值不能正確反映空間物體對(duì)應(yīng)點(diǎn)的光強(qiáng)值，降低了圖像的質(zhì)量。攝像機(jī)產(chǎn)生的噪聲是成像系統(tǒng)中的主要噪聲之一，視頻信號(hào)數(shù)字化過程中產(chǎn)生的像素抖動(dòng)誤差也是一種主要噪聲來源。中央微處理器內(nèi)置的嵌入式圖像處理軟件采用二維零均值離散高斯函數(shù)作平滑濾波去除噪聲和基于屋頂狀邊緣亞像素定位算法，提高被檢測(cè)物體特征的位置精度，獲得較高的檢測(cè)精度。圖像處理軟件通過分析圖像象素灰度矩陣信息，提取出圖像的獨(dú)立統(tǒng)計(jì)特征量， 建立起相應(yīng)的圖像統(tǒng)計(jì)特征模型空間，計(jì)算出各圖像類的相似系數(shù)矩陣，運(yùn)用聚類分析的方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)缺陷的識(shí)別，當(dāng)紙張缺陷大于設(shè)定的閾值時(shí)，輸出處理信號(hào)通過工控機(jī)控制缺陷標(biāo)志打印機(jī)在濾紙缺陷位置區(qū)域打上標(biāo)志。如圖5所示，濾紙缺陷的檢測(cè)方法包括下述步驟
1)、通過編碼器測(cè)量濾紙的行進(jìn)距離，并將濾紙的行進(jìn)距離發(fā)送給工控機(jī)；
2)、工控機(jī)獲得濾紙的行進(jìn)距離后，由中央微處理器控制高速相機(jī)進(jìn)行拍照；
3)、中央微處理器從高速相機(jī)讀取拍下的照片，拼接成圖片并與其設(shè)定的閾值比對(duì)，判斷是否有缺陷；
4)、如果有缺陷，中央微處理器控制缺陷標(biāo)志打印機(jī)，在濾紙相應(yīng)存在缺陷位置的區(qū)域上打下標(biāo)記。5)、中央微處理器實(shí)時(shí)記錄缺陷數(shù)據(jù)，自動(dòng)進(jìn)行報(bào)警，自動(dòng)統(tǒng)計(jì)分析紙張質(zhì)量，實(shí)時(shí)顯示檢測(cè)結(jié)果。本發(fā)明系統(tǒng)的在線檢測(cè)，能穩(wěn)定準(zhǔn)確高效檢測(cè)出濾紙缺陷，包含通孔、薄區(qū)(非透通，但是是屬于非正常厚度)、爛邊、污點(diǎn)、破裂、色差、缺失、拉絲、斜紋、破洞等，自動(dòng)定位坐標(biāo)進(jìn)行缺陷標(biāo)志打印，自動(dòng)進(jìn)行報(bào)警，實(shí)時(shí)顯示檢測(cè)結(jié)果，提高產(chǎn)品的品質(zhì)，替代人工檢測(cè)的不準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化智能化的現(xiàn)代化生產(chǎn)。本發(fā)明依據(jù)被檢測(cè)產(chǎn)品的特性，采用二維零均值離散高斯函數(shù)作平滑濾波去除噪聲和基于屋頂狀邊緣亞像素定位算法，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行其圖像的缺陷識(shí)別。高速相機(jī)對(duì)被檢測(cè)物料進(jìn)行特征拾取，通過中央微處理器軟件處理后控制缺陷標(biāo)志打印機(jī)。本發(fā)明判斷與控制指標(biāo)
a、超短時(shí)間0.35秒內(nèi)檢測(cè)出缺陷是否存在；
b、檢測(cè)精度0.5mm ；
C、曝光量和增益多級(jí)可調(diào)；
d、具有記錄、分類、統(tǒng)計(jì)、缺陷的存儲(chǔ)、查詢功能；
e、具有快速啟動(dòng)、檢測(cè)、停止、緊急停止等功能；
f、底層驅(qū)動(dòng)精確標(biāo)記功能；g、精度面積1mm2線寬0. 25mm ；
h、配備無污染高亮高壽命線性光源和人眼防炫界面；
i、配備工業(yè)級(jí)控制電腦人機(jī)友好界面。 本發(fā)明可用于濾紙制造、濾紙的應(yīng)用行業(yè)，也可用于同類產(chǎn)品或其他產(chǎn)品行業(yè)，如布匹紡織、制罐業(yè)、造紙業(yè)、皮革、印染、玻璃、無紡布等產(chǎn)品領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1.基于機(jī)器視覺技術(shù)的濾紙缺陷檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括機(jī)架、機(jī)器視覺裝置、工控機(jī)和缺陷標(biāo)志打印機(jī)；所述機(jī)器視覺裝置包括光源和若干臺(tái)高速相機(jī)；所述工控機(jī)包括內(nèi)置嵌入式圖像處理軟件的中央微處理器和顯示器；所述缺陷標(biāo)志打印機(jī)包括編碼器和若干個(gè)缺陷標(biāo)志打印機(jī)；所述高速相機(jī)、編碼器、顯示器和缺陷標(biāo)志打印機(jī)均與工控機(jī)的中央微處理器相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器視覺技術(shù)的濾紙缺陷檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述光源采用LED線性光源，設(shè)置在所述機(jī)架的面板下方；所述高速相機(jī)采用線陣或面陣CCD相機(jī)，固定在所述機(jī)架的上橫桿上，并通過相機(jī)上設(shè)置的接口與所述工控機(jī)通訊；所述工控機(jī)設(shè)置于機(jī)架的底板上；所述缺陷標(biāo)志打印機(jī)包括印章和氣缸，印章固定在氣缸活塞桿端頭， 氣缸固定在所述機(jī)架的下橫梁上；所述編碼器設(shè)線速度檢測(cè)滾輪，設(shè)置在所要檢測(cè)的濾紙上側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器視覺技術(shù)的濾紙缺陷檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)方法，其特征在于包括下述步驟1)、通過編碼器測(cè)量濾紙的行進(jìn)距離，并將濾紙的行進(jìn)距離發(fā)送給工控機(jī)；2)、工控機(jī)獲得濾紙的行進(jìn)距離后，由工控機(jī)的中央微處理器控制高速相機(jī)進(jìn)行拍照。3)、中央微處理器從高速相機(jī)讀取拍下的照片，拼接成圖片并與其設(shè)定的閾值比對(duì)，判斷是否有缺陷；4)、如果有缺陷，由中央微處理器控制缺陷標(biāo)志打印機(jī)，在濾紙相應(yīng)存在缺陷位置的區(qū)域上打下標(biāo)記；5)、中央微處理器實(shí)時(shí)記錄缺陷數(shù)據(jù)，自動(dòng)進(jìn)行報(bào)警，自動(dòng)統(tǒng)計(jì)分析紙張質(zhì)量，實(shí)時(shí)顯示檢測(cè)結(jié)果。
全文摘要
本發(fā)明涉及基于機(jī)器視覺技術(shù)的濾紙缺陷檢測(cè)系統(tǒng)及其檢測(cè)方法，該系統(tǒng)包括機(jī)架、機(jī)器視覺裝置、工控機(jī)和缺陷標(biāo)志打印機(jī)；所述機(jī)器視覺裝置包括光源和若干臺(tái)高速相機(jī)；所述工控機(jī)包括內(nèi)置嵌入式圖像處理軟件的中央微處理器和顯示器；所述缺陷標(biāo)志打印機(jī)包括編碼器和若干個(gè)缺陷標(biāo)志打印機(jī)。本發(fā)明依據(jù)被檢測(cè)產(chǎn)品的特性，采用二維零均值離散高斯函數(shù)作平滑濾波去除噪聲和基于屋頂狀邊緣亞像素定位算法，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行其圖像的缺陷識(shí)別，高速相機(jī)對(duì)被檢測(cè)物料進(jìn)行特征拾取，通過中央微處理器控制缺陷標(biāo)志打印機(jī)。本發(fā)明能實(shí)時(shí)在線穩(wěn)定準(zhǔn)確高效檢測(cè)出濾紙缺陷，自動(dòng)定位坐標(biāo)進(jìn)行缺陷標(biāo)志打印，自動(dòng)報(bào)警，實(shí)時(shí)顯示檢測(cè)結(jié)果。
文檔編號(hào)G01N21/89GK102323272SQ201110227240
公開日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月10日
發(fā)明者閆清泉 申請(qǐng)人:合肥望遠(yuǎn)電子科技有限公司, 閆清泉