專利名稱：基于機器視覺技術(shù)的濾紙缺陷檢測系統(tǒng)及其檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于機器視覺技術(shù)的濾紙缺陷檢測系統(tǒng)及其檢測方法，用于對濾紙缺陷的在線檢測處理。
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，而體積相對較大的固態(tài)粒子則不能通過。濾紙的這種性質(zhì)應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、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。現(xiàn)有技術(shù)中大多數(shù)缺陷檢測系統(tǒng)采用硅光電池檢測光信號，其缺點是分辨率低， 對于較小孔徑的缺陷識別能力差。同時，它的光學系統(tǒng)成像質(zhì)量差，光路不能調(diào)整，成像一致性較差。另外，采用硅光電池檢測光信號，需要增加信號檢測、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。機器視覺技術(shù)目前多運用于半導體和集成電路行業(yè)生產(chǎn)和檢測，國內(nèi)方面剛剛起步，基本都在視覺圖像處理、色差檢測方面。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(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器視覺技術(shù)的濾紙缺陷檢測系統(tǒng)，其能夠?qū)崟r在線穩(wěn)定準確高效識別濾紙缺陷，自動定位坐標進行缺陷標志打印，自動進行報警，自動統(tǒng)計分析濾紙質(zhì)量，實時顯示檢測結(jié)果。本發(fā)明為實現(xiàn)其目的所采取的技術(shù)方案是基于機器視覺技術(shù)的濾紙缺陷檢測系統(tǒng)，包括機架、機器視覺裝置、工控機和缺陷標志打印機；所述機器視覺裝置包括光源和若干臺高速相機；所述工控機包括內(nèi)置嵌入式圖像處理軟件的中央微處理器和顯示器；所述缺陷標志打印機包括編碼器和若干個缺陷標志打印機；所述高速相機、編碼器、顯示器和缺陷標志打印機均與工控機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)置在所述機架的面板下方；所述高速相機采用線陣或面陣CCD相機，固定在所述機架的上橫桿上，并通過相機上設(shè)置的接口與所述工控機通訊；所述工控機設(shè)置于機架的底板上；所述缺陷標志打印機包括印章和氣缸，印章固定在氣缸活塞桿端頭，氣缸固定在所述機架的下橫梁上；所述編碼器設(shè)線速度檢測滾輪，設(shè)置在所要檢測的濾紙上側(cè)。本發(fā)明的另一目的是提供一種濾紙缺陷檢測系統(tǒng)的檢測方法，包括下述步驟
1)、通過編碼器測量濾紙的行進距離，并將濾紙的行進距離發(fā)送給工控機；
2)、工控機獲得濾紙的行進距離后，由工控機的中央微處理器控制高速相機進行拍眧.
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3)、中央微處理器從高速相機讀取拍下的照片，拼接成圖片并與其設(shè)定的閾值比對，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志打印機，在濾紙相應存在缺陷位置的區(qū)域上打下標記；
5)、中央微處理器實時記錄缺陷數(shù)據(jù)，自動進行報警，自動統(tǒng)計分析紙張質(zhì)量，實時顯示檢測結(jié)果。本發(fā)明工作流程
該系統(tǒng)上電，啟動工控機，中央微處理器運行，打開光源，濾紙介質(zhì)開始走動，編碼器隨著濾紙的走動傳送行進距離給工控機，由中央微處理器控制高速相機進行拍照，實時讀取高速相機內(nèi)圖像數(shù)據(jù)，拼接成圖片并與其設(shè)定的閾值比對，判斷是否有缺陷，如濾紙出現(xiàn)通孔、薄區(qū)、爛邊、污點、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志打印機打印缺陷標志對該區(qū)域濾紙進行缺陷標識。
本發(fā)明的有益效果利用機器視覺技術(shù)快速采集濾紙的圖像信息，實時在線穩(wěn)定準確高效進行濾紙的缺陷識別，自動定位坐標由缺陷標志打印機打印缺陷標志，該系統(tǒng)還設(shè)自動報警，自動統(tǒng)計分析濾紙質(zhì)量，實時顯示檢測結(jié)果，實現(xiàn)濾紙缺陷識別處理的自動化。
以下結(jié)合附圖和具作實施方式對本發(fā)明作進一步說明。

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，2-機架，3-氣缸，4-編碼器，5-線速度檢測滾輪，6-穩(wěn)壓電源， 7-顯示器，8-報警器，9-印章，10-光源，11-工控機，12-濾紙。
具體實施例方式
如圖1-4所示，本發(fā)明包括機架2、機器視覺裝置、工控機11和缺陷標志打印機； 機器視覺裝置包括光源10和若干臺高速相機1 ；工控機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 ；缺陷標志打印機包括編碼器4和若干個缺陷標志打印機。高速相機1、編碼器4、顯示器7和缺陷標志打印機均與工控機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)置在機架2的面板下方。高速相機1采用線陣或面陣CCD相機，固定在機架2的上橫桿上，并通過高速相機上設(shè)置的接口與工控機通訊；工控機主機設(shè)置于機架2的底板上；缺陷標志打印機包括印章9和氣缸3，印章9固定在氣缸活塞桿端頭， 氣缸9固定在機架2的下橫梁上；編碼器4設(shè)線速度檢測滾輪5，設(shè)置在所要檢測的濾紙上側(cè)。整個系統(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^程中難免會有各種干擾，形成噪聲。這些噪聲使得圖像上的像素點灰度值不能正確反映空間物體對應點的光強值，降低了圖像的質(zhì)量。攝像機產(chǎn)生的噪聲是成像系統(tǒng)中的主要噪聲之一，視頻信號數(shù)字化過程中產(chǎn)生的像素抖動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，提高被檢測物體特征的位置精度，獲得較高的檢測精度。圖像處理軟件通過分析圖像象素灰度矩陣信息，提取出圖像的獨立統(tǒng)計特征量， 建立起相應的圖像統(tǒng)計特征模型空間，計算出各圖像類的相似系數(shù)矩陣，運用聚類分析的方法，實現(xiàn)對缺陷的識別，當紙張缺陷大于設(shè)定的閾值時，輸出處理信號通過工控機控制缺陷標志打印機在濾紙缺陷位置區(qū)域打上標志。如圖5所示，濾紙缺陷的檢測方法包括下述步驟
1)、通過編碼器測量濾紙的行進距離，并將濾紙的行進距離發(fā)送給工控機；
2)、工控機獲得濾紙的行進距離后，由中央微處理器控制高速相機進行拍照；
3)、中央微處理器從高速相機讀取拍下的照片，拼接成圖片并與其設(shè)定的閾值比對，判斷是否有缺陷；
4)、如果有缺陷，中央微處理器控制缺陷標志打印機，在濾紙相應存在缺陷位置的區(qū)域上打下標記。5)、中央微處理器實時記錄缺陷數(shù)據(jù)，自動進行報警，自動統(tǒng)計分析紙張質(zhì)量，實時顯示檢測結(jié)果。本發(fā)明系統(tǒng)的在線檢測，能穩(wěn)定準確高效檢測出濾紙缺陷，包含通孔、薄區(qū)(非透通，但是是屬于非正常厚度)、爛邊、污點、破裂、色差、缺失、拉絲、斜紋、破洞等，自動定位坐標進行缺陷標志打印，自動進行報警，實時顯示檢測結(jié)果，提高產(chǎn)品的品質(zhì)，替代人工檢測的不準確性，實現(xiàn)自動化智能化的現(xiàn)代化生產(chǎn)。本發(fā)明依據(jù)被檢測產(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，對產(chǎn)品進行其圖像的缺陷識別。高速相機對被檢測物料進行特征拾取，通過中央微處理器軟件處理后控制缺陷標志打印機。本發(fā)明判斷與控制指標
a、超短時間0.35秒內(nèi)檢測出缺陷是否存在；
b、檢測精度0.5mm ；
C、曝光量和增益多級可調(diào)；
d、具有記錄、分類、統(tǒng)計、缺陷的存儲、查詢功能；
e、具有快速啟動、檢測、停止、緊急停止等功能；
f、底層驅(qū)動精確標記功能；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)級控制電腦人機友好界面。 本發(fā)明可用于濾紙制造、濾紙的應用行業(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.基于機器視覺技術(shù)的濾紙缺陷檢測系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括機架、機器視覺裝置、工控機和缺陷標志打印機；所述機器視覺裝置包括光源和若干臺高速相機；所述工控機包括內(nèi)置嵌入式圖像處理軟件的中央微處理器和顯示器；所述缺陷標志打印機包括編碼器和若干個缺陷標志打印機；所述高速相機、編碼器、顯示器和缺陷標志打印機均與工控機的中央微處理器相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機器視覺技術(shù)的濾紙缺陷檢測系統(tǒng)，其特征在于所述光源采用LED線性光源，設(shè)置在所述機架的面板下方；所述高速相機采用線陣或面陣CCD相機，固定在所述機架的上橫桿上，并通過相機上設(shè)置的接口與所述工控機通訊；所述工控機設(shè)置于機架的底板上；所述缺陷標志打印機包括印章和氣缸，印章固定在氣缸活塞桿端頭， 氣缸固定在所述機架的下橫梁上；所述編碼器設(shè)線速度檢測滾輪，設(shè)置在所要檢測的濾紙上側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機器視覺技術(shù)的濾紙缺陷檢測系統(tǒng)的檢測方法，其特征在于包括下述步驟1)、通過編碼器測量濾紙的行進距離，并將濾紙的行進距離發(fā)送給工控機；2)、工控機獲得濾紙的行進距離后，由工控機的中央微處理器控制高速相機進行拍照。3)、中央微處理器從高速相機讀取拍下的照片，拼接成圖片并與其設(shè)定的閾值比對，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志打印機，在濾紙相應存在缺陷位置的區(qū)域上打下標記；5)、中央微處理器實時記錄缺陷數(shù)據(jù)，自動進行報警，自動統(tǒng)計分析紙張質(zhì)量，實時顯示檢測結(jié)果。
全文摘要
本發(fā)明涉及基于機器視覺技術(shù)的濾紙缺陷檢測系統(tǒng)及其檢測方法，該系統(tǒng)包括機架、機器視覺裝置、工控機和缺陷標志打印機；所述機器視覺裝置包括光源和若干臺高速相機；所述工控機包括內(nèi)置嵌入式圖像處理軟件的中央微處理器和顯示器；所述缺陷標志打印機包括編碼器和若干個缺陷標志打印機。本發(fā)明依據(jù)被檢測產(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，對產(chǎn)品進行其圖像的缺陷識別，高速相機對被檢測物料進行特征拾取，通過中央微處理器控制缺陷標志打印機。本發(fā)明能實時在線穩(wěn)定準確高效檢測出濾紙缺陷，自動定位坐標進行缺陷標志打印，自動報警，實時顯示檢測結(jié)果。
文檔編號G01N21/89GK102323272SQ201110227240
公開日2012年1月18日 申請日期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 申請人:合肥望遠電子科技有限公司, 閆清泉