[发明专利]一种用于FOCKE包装机的复合型烟支检测装置及方法

权利要求书

1.一种用于FOCKE包装机的复合型烟支检测装置，由烟丝侧图像采集模块、烟丝侧光电采集模块、滤嘴侧图像采集模块、控制器和人机界面组成；

其中，所述烟丝侧图像采集模块与滤嘴侧图像采集模块包括LED光源和工业相机，所述烟丝侧光电采集模块包括发射二极管与接收二极管及信号放大电路，所述控制器包括核心控制单元以及图像采集通讯接口、光电采集通讯接口、输入输出接口和以太网通讯接口；

其特征为，控制器中的两个图像采集通讯接口分别与烟丝侧图像采集模块和滤嘴侧图像采集模块中的工业相机相连，光电采集通讯接口与烟丝侧光电采集模块中的接收二极管相连，三个接口又连接到控制器中的核心控制单元，核心控制单元还同时与控制器中的输入输出接口、核心处理模块以及以太网通讯接口连接，输入输出接口与包装机组控制系统连接，以太网通讯接口与以太网交换机连接，以太网交换机又与人机界面连接；

在双通道FOCKE包装机上，七边形转塔的每个边上安装有模盒，烟丝侧光电采集模块安装于原机械接触式传感器处，穿过烟丝挡板推齐烟支，跟随机械臂运动；烟丝侧图像采集模块与滤嘴侧图像采集模块分别静态固定于烟丝挡板上，对准同一工位的烟包；

所述烟丝侧光电采集模块，在壳体内，信号处理板、信号放大板、信号调制板、发射板以及接收板依次排列，并通过板间连接器固定，其中对于信号处理板、信号放大板和信号调制板，相邻板间焊接有铜垫柱，发射二极管和接收二极管分别焊接在发射板和接收板上，导光柱穿过接收板，一端与发射二极管相连，另一端与接收二极管相连；壳体的一端设置为8芯接口，另一端设置为滤光片；一个发射管对应一根导光棒，一根导光棒周围设置有4个接收管；将发射管嵌于发射塑料隔板内腔中，发射塑料隔板放置于发射板和接收板之间；将接收管嵌于接收塑料隔板内腔中，接收塑料隔板放置于接收板和壳体之间。

2.根据权利要求1所述的一种用于FOCKE包装机的复合型烟支检测装置，其特征为，在所述烟丝侧图像采集模块中，烟支烟丝端部位于玻璃窗左侧，平面镜铺设在下方，工业相机与平面镜呈一定角度，LED光源沿着工业相机拍照方向对烟支烟丝端部进行照明。

3.根据权利要求1所述的一种用于FOCKE包装机的复合型烟支检测装置，其特征为，在所述滤嘴侧图像采集模块中，烟支滤嘴端部位于玻璃窗左侧，LED光源与烟支滤嘴端成一定角度进行照明，工业相机垂直滤嘴端面安装。

4.根据权利要求1所述的一种用于FOCKE包装机的复合型烟支检测装置，其特征为，所述控制器由工控板和控制板组成，工控板上设有视觉检测控制器，控制板从上往下依次分布有以太网接口、USB接口、VGA接口和IO信号接口。

5.根据权利要求1所述的一种用于FOCKE包装机的复合型烟支检测装置，其特征为，所述人机界面中间为触摸显示屏，两侧从上往下分布有快捷键；其中触摸显示屏是10.4寸的彩色液晶触摸显示屏，分辨率为1024×768。

6.一种用于FOCKE包装机的复合型烟支检测方法，其特征在于：采用权利要求1所述的一种用于FOCKE包装机的复合型烟支检测装置，包括如下步骤：

步骤1：控制器的输入输出接口接收包装机组控制系统的触发信号后，核心控制单元控制烟丝侧图像采集模块、滤嘴侧图像采集模块和烟丝侧光电采集模块分别采集烟丝端部图像、滤嘴端部图像和烟丝端部电压，并将数据传输至核心处理模块进行图像分析；

步骤2：根据图像分析结果通过输入输出接口向包装机组控制系统发送相应剔除信号和诊断信号；

步骤3：控制器通过以太网交换机与人机界面进行通信，采集图像与电压数据，处理效果实时在人机界面显示；

步骤4：操作者通过人机界面显示屏查看系统运行的相关信息，并通过触摸屏设置系统的相关参数。

7.根据权利要求6所述的一种用于FOCKE包装机的复合型烟支检测方法，其特征为：步骤1中图像分析过程包括对烟丝端部图像、滤嘴端部图像和烟丝端部电压的处理：

其中，对烟丝端部图像和滤嘴端部图像的处理如下步骤所示：

步骤1.1.1：对烟丝与滤嘴端部图像进行预处理，包括滤波去噪、亮度补偿校正、畸变校正处理；

步骤1.1.2：在每个烟支位置设置比烟支直径大的兴趣区域，将烟支抖动范围包括进去；

步骤1.1.3：通过投影与距离变换相结合的烟支自动定位技术，在兴趣区域内将当前烟支准确的分离，依次进行灰度化、二值化、腐蚀、膨胀、查找并绘制烟丝和滤嘴轮廓；

步骤1.1.4：计算出轮廓面积即兴趣区域的像素数，也即目标的像素数，通过像素数判断是否存在空头和缺支；

其中，对烟丝端部电压的处理如下步骤所示：

步骤1.2.1：对烟丝端部电压进行电压数据图像虚拟化，将每个烟支的烟丝侧0～5V电压按256个灰度级进行0～255灰度值之间的转化；

步骤1.2.2：在空图像的对应烟支位置处画同烟支直径的圆，圆内以转化后的灰度值填充；

步骤1.2.3：按图像处理方法，进行灰度图像直方统计获取像素数最多的灰度值即为当前烟支的灰度值，通过灰度值判断是否存在空头缺陷。