[实用新型]卷烟滤棒端面形状质量检测的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及烟支滤棒端面外观质量检测以及机器视觉测量领域，具体的是卷烟滤棒的生产环节中，在生产末端通过光机电一体化装置，采用机器视觉非接触式测量方法，在线实时检测滤棒端面外观参数，并在线剔除次品滤棒。

背景技术

视觉功能复合滤棒是一种二元复合滤棒，一方面给予消费者感官享受（视觉、口感）享受的同时也给予消费者低焦油低危害安全保障。它的表现形式多样化，可以是进唇端采用视觉新颖型的滤段，如圆柱空管、图案文字空腔、沟槽、香线等等。

视觉功能复合滤棒的主要特点是：精确的形状、新颖的外观，有利于给消费者视觉上的享受。而由于制造工艺方面的原因，难于生产，目前国内只有高端香烟使用，并且滤棒主要依靠进口。

视觉功能复合滤棒由于制造工艺和产品本身特点等多方面原因，所生产产品不可避免的会产生一定缺陷，缺陷种类主要包括：滤棒空腔图案形心与外圆圆心不同心，滤棒空腔图案形状变形，外圆不圆度高，滤棒空腔图案或外圆产生毛丝、缺口等。

国内在此种滤棒端面外观检测上目前还处于空白，对缺陷产品进行检测只能依靠人工筛选。

目前已有的对滤棒外圆周和圆度检测方法主要采用激光测距，通过滤棒在激光测距传感器前旋转一周，连续测量滤棒与传感器距离，从而测量滤棒圆周和圆度。此种方法对于滤棒空腔图案难以实现检测。

在烟支质量检测领域，已有的一些基于机器视觉的检测方法，主要是对烟身某一局部进行外观检查。但是没有对端面进行外观检测的方法或设备。

人工筛选主要依赖于肉眼观察，存在标准不明确、易误判、效率低下、工人劳动强度大、易产生二次污染和损伤等劣势。而目前已有的自动化检测方法难以实现滤棒空腔图案检测，并且传统的接触式测量方法难以实现在线高速检测。

发明内容

本实用新型是一种基于机器视觉测量技术的卷烟滤棒端面形状质量检测的方法及其装置。旨在实现卷烟滤棒端面形状全自动在线检测，剔除次品滤棒，检测速度大于2500支/分钟。同时获取全部所生产滤棒的端面形状参数数据，为前端生产设备改进工艺和生产调试提供科学严谨的数据支撑。

本实用新型的方法；

    在滤棒生产末端，使用两个已事先进行高精度标定的高速摄像机对滤棒端面轮流取像，通过计算机及其软件进行图像分析和测量；测量滤棒空腔图案形心与滤棒外圆圆心的同心度、滤棒空腔图案与标准图案相似度、滤棒外圆圆度，以及滤棒空腔图案、滤棒外圆的毛丝和缺口；通过测量结果，结合检测标准，判断滤棒是否合格；在线剔除次品滤棒。

本实用新型的方法，步骤如下：

1）摄像机标定：

系统停机状态下进行，使用长宽均为a毫米的棋盘格标定板，标定板内共有bXb个黑白相间的方格图案，每个方格大小c毫米，标定盘加工精度d毫米，把标定板放置在传递过程中滤棒端面所在位置上，软件提取棋盘格角点，并进行迭代解算，通过计算得到图像平像与测量平面之间的投影变换关系P；

上述a=8，b=11，c=0.5，d=0.001；

2）滤棒规整与传递：

分页轮与滤棒生产设备末端对接，生产设备生产出的滤棒依次进入分页轮轮上的凹槽，用气压将滤棒吹到分页轮前端，通过分页轮前端的定位环使滤棒端面所在位置整齐，分页轮凹槽上的负压装置吸住滤棒，并传递到拍照位鼓轮、剔除位鼓轮和收料鼓轮，上述三个鼓轮在转动的过程中在不同的位置得到不同负压，滤棒在上述三个鼓轮的转动中由于负压差的存在，使得滤棒可以在上述三个鼓轮中直接高速传递；

3）滤棒端面取像：

    在拍照位鼓轮上，安装有光电码盘，每转动一定位置，即向主计算机上的信号采集卡发送一个信号，两个高速摄像机1、2分别安装在适合位置，该位置所在拍照位鼓轮圆周位置在机械安装时已知，当奇数序号滤棒转动至高速摄像机1所在位置时，主计算机向高速摄像机1发送取像信号；当偶数序号滤棒转动至高速摄像机2所在位置时，主计算机向高速摄像机2发送取像信号，即实现两个高速摄像机对滤棒端面轮流拍照；采用2个高速摄像机原因是，单个高速摄像机难以满足检测速度要求；

4）滤棒端面图像分析：

主计算机对步骤3)得到的滤棒端面图像，采用亚像素轮廓提取技术，通过图像平滑滤波、图像二值化、边缘检测、边缘连接、边缘灰度梯度计算、边缘亚像素精确定位、噪声轮廓剔除等步骤获得滤棒端面外圆轮廓和滤棒空腔图案轮廓；