[发明专利]一种采用灰度差异法基于机器视觉的卷烟飞灰检测装置及检测方法

权利要求书

1.一种基于机器视觉的卷烟飞灰检测装置，其特征在于，其包括仿真人体抽吸动作机械手（1）、卷烟夹持器（2）、烟支抽吸管（3）、弹灰机构（4）、图像采集装置（5）和图像处理装置（6）；

仿真人体抽吸动作机械手（1）工作端处固定连接有卷烟夹持器（2）；

卷烟夹持器（2）与烟支抽吸管（3）相连；

弹灰机构（4）单独设于仿真人体抽吸动作机械手（1）外侧；

图像采集装置（5）也安装在仿真人体抽吸动作机械手（1）工作端；

图像处理装置（6）与图像采集装置（5）相连；

所述的仿真人体抽吸动作机械手（1）用于模拟人体抽烟动作；

所述的卷烟夹持器（2）用于夹持不同圆周的卷烟；

所述的烟支抽吸管（3）连接抽吸气缸，用于抽吸卷烟；

所述的弹灰机构（4）用于仿真抽吸过程中点弹卷烟，以点弹烟灰；

所述的图像采集装置（5）用于同步采集卷烟在抽吸过程中卷烟燃烧灰柱图像；

所述的图像处理装置（6）用于对所述的图像采集装置（5）在仿真抽吸过程中同步采集到的卷烟燃烧灰柱图像进行对比分析，对比不进行弹灰条件下的图像，通过图像中卷烟燃烧灰柱灰度的差异，来判断是否出现了飞灰，如两张卷烟燃烧灰柱图像中卷烟燃烧灰柱灰度有差异，则判断出现飞灰，根据两张卷烟燃烧灰柱图像中卷烟燃烧灰柱灰度的差异值来计算飞灰量；

其中，对比的两张卷烟燃烧灰柱图像之间不存在弹灰动作。

2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的卷烟飞灰检测装置，其特征在于，图像采集装置（5）包括N个摄像头，N≥2。

3.根据权利要求1所述的基于机器视觉的卷烟飞灰检测装置，其特征在于，弹灰机构（4）包括位于所述仿真人体抽吸动作机械手（1）外侧的弹烟支架（7），安装于弹烟支架（7）上的驱动电机（8），设置于驱动电机（8）输出端的拔杆（9），以及安装于弹烟支架（7）上用于扶正卷烟的、具有凹槽的支撑板（10）。

4.根据权利要求1所述的基于机器视觉的卷烟飞灰检测装置，其特征在于，仿真人体卷烟抽吸动作时，采用ISO、FTC、Massachusetts或加拿大深度抽吸模式。

5.根据权利要求1所述的基于机器视觉的卷烟飞灰检测装置，其特征在于，图像处理装置（6）在判断出现飞灰后，基于设定检测样品燃烧灰柱的长度，对检测样品的飞灰面积进行统计。

6.一种采用灰度差异法基于机器视觉的卷烟飞灰检测方法，采用权利要求1~5任意一项所述的基于机器视觉的卷烟飞灰检测装置进行测定，其特征在于，包括如下步骤：

步骤（1），将卷烟夹持在卷烟夹持器（2）上，调整卷烟夹持器（2）和图像采集装置（5）的位置，使得整支卷烟在图像采集装置（5）的摄像头采集的画面中；

步骤（2），点燃卷烟夹持器（2）上的卷烟，通过图像采集装置（5）实时采集卷烟在仿真抽吸过程中的图像，并将采集的图像传给图像处理装置（6）；

步骤（3），图像处理装置（6）对接收到的图像进行条件筛选后，对比不进行弹灰条件下的图像，通过图像中卷烟燃烧灰柱灰度的差异，来判断是否出现了飞灰，如果两张卷烟燃烧灰柱图像中卷烟燃烧灰柱灰度有差异，则判断出现飞灰，根据两张卷烟燃烧灰柱图像中卷烟燃烧灰柱的灰度存在差异的面积计算卷烟燃烧灰柱中出现飞灰的面积。

7.根据权利要求6所述的采用灰度差异法基于机器视觉的卷烟飞灰检测方法，其特征在于，步骤（3）的计算方法为：

（31）先对前后两张卷烟燃烧灰柱图像进行灰度化处理；

（32）将后张卷烟燃烧灰柱图像B减去前张卷烟燃烧灰柱图像A得到相减图像C，过滤掉灰度差值小于a的部分，剩余部分则为后张卷烟燃烧灰柱图像B相对于前张卷烟燃烧灰柱图像A出现飞灰的面积；

（33）按照上述步骤（32）对不同图像采集装置（5）采集的前后卷烟燃烧灰柱图像进行处理，并累加每组前后图像得到的出现飞灰的面积，得到相对于采集前张图像时的卷烟燃烧灰柱，采集后张图像时的卷烟燃烧灰柱上出现飞灰的总面积。