姚景揚

摘 要：基于機器視覺技術的煙支鋼印檢測系統(tǒng)能夠?qū)崟r對煙支鋼印質(zhì)量檢測監(jiān)控，通過圖像搜索、圖像灰度處理等方法判別出鋼印不合格的煙支并剔除，實現(xiàn)煙支鋼印質(zhì)量的全自動檢測，極大地釋放了勞動力，保障了產(chǎn)品質(zhì)量。

關鍵詞：機器視覺；煙支鋼??；圖像處理

一、前言

在現(xiàn)代化的卷煙生產(chǎn)中，隨著科技的不斷進步，卷煙企業(yè)對煙支的外觀瑕疵會有嚴格的控制，煙支鋼印質(zhì)量是缺陷檢測的一個重點。在傳統(tǒng)的煙支鋼印缺陷檢測工序中，都是依靠人工對煙支鋼印質(zhì)量進行檢測，效率非常低，工作強度非常大。為降低工人的勞動強度，提高產(chǎn)品出廠的質(zhì)量，減少工廠的人力成本和管理成本，采用機器視覺技術對煙支鋼印進行全面檢測已是必然。就國內(nèi)而言，“相機+PC圖像處理軟件”（PC-BASE）的檢測模式已成發(fā)展趨勢。該模式綜合利用了光學、機械、電子、控制和自動化各學科的先進技術，可以有效地檢測出煙支鋼印常見缺陷，并將鋼印不合格的產(chǎn)品從生產(chǎn)線上剔出。

二、概述

（1）機器視覺技術。機器視覺技術，是一門涉及人工智能、神經(jīng)生物學、心理物理學、計算機科學、圖像處理、模式識別等諸多領域的交叉學科。機器視覺系統(tǒng)是指通過機器視覺產(chǎn)品把圖像抓取到，然后將該圖像傳送至處理單元，通過數(shù)字化處理，根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，來進行尺寸、形狀、顏色等的判別。進而根據(jù)判別的結果來控制現(xiàn)場的設備動作。（2）煙支鋼印。煙支鋼印在某種程度上體現(xiàn)了卷煙的品牌特征，這個品牌通過煙支鋼印印刷在煙支上，相當于一個產(chǎn)品的銘牌。因此，煙支鋼印的質(zhì)量，在一定程度上表明了品牌香煙的質(zhì)量和品質(zhì)。

三、煙支鋼印檢測系統(tǒng)

（一）系統(tǒng)結構。其系統(tǒng)結構主要包括以下幾個方面：（1）影像控制系統(tǒng)：實現(xiàn)圖像信號的分析、處理，圖像存儲；（2）工控機：監(jiān)控實時圖片、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析；（3）控制處理系統(tǒng)：實現(xiàn)影像控制系統(tǒng)與機組的同步處理，對NG圖片進行剔除、連續(xù)NG圖片告警停機；（4）CCD系統(tǒng)：實時拍攝被檢測煙支；（5）照明系統(tǒng)：為圖像拍攝提供照明；（6）剔除裝置：驅(qū)動剔除閥，實現(xiàn)對缺陷煙支的剔除；（7）告警、停機模塊：提示系統(tǒng)的故障信息。

（二）檢測原理。（1）檢測流程。系統(tǒng)檢測流程如圖3所示

（2）圖像處理。卷接機組啟動后，煙支鋼印檢測系統(tǒng)通過實時監(jiān)控卷接機組的SCP（單支煙脈沖）判斷煙支鋼印所在位置，當鋼印運行到CCD鏡頭位置時觸發(fā)拍攝，拍攝的圖像以數(shù)字形式傳輸?shù)綀D像處理系統(tǒng)進行分析處理，處理方法主要有模型搜索與面積檢測兩種。①模型搜索。其輸出結果包括檢測個數(shù)、相似度、檢測位置、傾斜角度，如圖4所示。

通過模型搜索，可以實時檢測鋼印不合格煙支。如圖5所示，左邊為合格煙支鋼印檢測結果，右邊為鋼印套色不合格煙支，其檢測結果為NG，判斷為不合格。

②面積檢測。面積檢測是將CCD拍攝到的圖像進行二值化（黑白化），然后檢測白色或者黑色面積。面積檢測的輸出結果以像素數(shù)輸出，如果檢測值超過指定的公差（上限或者下限），則判斷為不合格。

圖像二值化就是將圖像上的像素點的灰度值設置為0或255，也就是將整個圖像呈現(xiàn)出明顯的黑白效果。如圖7所示，右邊的圖片是圖像的波形圖，設置好合理的閥值后，可以清晰地將需要檢測的圖像顯現(xiàn)出來（如左下圖中的禾穗鋼?。?。

圖像二值化后還要進行差分處理，差分可以輸出重合注冊圖像和當前圖像而成的灰度差的減法圖像，從而抽出污點、過濃、過淡等和原來注冊圖像不同的地方。如圖8所示，最左邊是正常禾穗鋼印及其二值化后的圖片，后三幅圖片分別為禾穗過淡、禾穗過濃、禾穗污點的鋼印及二值化后的圖片。從圖中可以看出，圖片二值化后，不合格鋼印與合格鋼印的像素點差別很大，通過差分處理便可判別出不合格鋼印的煙支。

（三）不合格品剔除。煙支鋼印檢測系統(tǒng)不合格品的剔除利用原機的不合格煙支剔除電磁閥，通過實時監(jiān)控卷接機組SCP同步脈沖計算從鋼印拍攝到煙支剔除閥的步數(shù)，當不合格煙支到達剔除工位時，煙支鋼印檢測系統(tǒng)輸出剔除信號給剔除電磁閥實現(xiàn)不合格煙支的剔除。

結語：本文探討基于機器視覺技術卷接機組煙支鋼印質(zhì)量檢測系統(tǒng)。通過對系統(tǒng)的介紹，列舉和闡述了圖像搜索、圖像灰度處理等方法。機器視覺的誕生和應用，極大地解放了人類生產(chǎn)力，提高了生產(chǎn)自動化水平。隨著煙草行業(yè)提質(zhì)降耗工程的全面實施，它將越來越多地應用于煙草生產(chǎn)質(zhì)量的檢測和監(jiān)控領域，為提升煙草企業(yè)的市場競爭力做出更大的貢獻。

參考文獻：

[1] 趙鵬，《機器視覺理論及應用》，電子工業(yè)出版社，2011.

[2] 孫正，《數(shù)字圖像處理與識別》，機械工業(yè)出版社，2014.