第一篇：機(jī)器視覺技術(shù)在條包煙外觀質(zhì)量檢測上的應(yīng)用.

技術(shù)與應(yīng)用

機(jī)器視覺技術(shù)在條包煙 外觀質(zhì)量檢測上的應(yīng)用 孫 軍1 甘益員1 肖 榮2（1．湖南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司四平卷煙廠，吉林 四平136001； 2.大樹智能科技（南京）有限公司，南京 211100）

摘要 提出了一種基于機(jī)器視覺技術(shù)和可編程控制器（S7-200）的條包煙外觀質(zhì)量檢測的解決方案，結(jié)合應(yīng)用實際，具體介紹了系統(tǒng)的工作原理、成像系統(tǒng)運行流程、系統(tǒng)硬件設(shè)計、圖像處理軟件設(shè)計[2以及PLC 程序設(shè)計等。

關(guān)鍵詞：機(jī)器視覺技術(shù)[1]；控制系統(tǒng)；條包煙；剔除

Machine Vision Technology in the Appearance of Pack of Cigarettes on the Application of Quality Inspection Sun Jun1 Gan Yiyuan1 Xiao Rong2（1.Tobacco Hu’nan Industrial Co., Ltd.Siping Cigarette Factory, Siping, Jilin 136001；

2.Tree Smart Technology(Nanjing Co., Ltd, Nanjing 211100）1 引言

Abstract Proposed based on machine vision technology and programmable controllers(S7-200 pack of cigarettes in the appearance of quality testing solutions, combined with actual application, described the working principle of the system, imaging system running processes, system hardware design, image processing software design and PLC program design, etc.Key words：machine vision technology；control ；pack of cigarettes；excluding 包煙，更好地樹立產(chǎn)品品牌形象。

隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，煙草行業(yè)改革的步伐也十分的迅速，要想在國內(nèi)外的市場上取得長遠(yuǎn)發(fā)展，必須保證卷煙產(chǎn)品的質(zhì)量。目前，國內(nèi)外許多煙機(jī)制造企業(yè)在設(shè)備上均沒有應(yīng)用先進(jìn)的機(jī)器視覺技術(shù)，尤其現(xiàn)在大多數(shù)煙廠已經(jīng)使用自動裝封箱機(jī)，但由于原設(shè)備上沒有條包煙缺陷質(zhì)量檢測器，完全依靠人工來檢測條包煙外包裝質(zhì)量，卷煙產(chǎn)品的次品揀出率受人為因素影響較大，條包煙包裝質(zhì)量缺陷事故偶爾發(fā)生，影響企業(yè)產(chǎn)品商業(yè)信譽(yù)。傳統(tǒng)的人工來缺陷檢測遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足精細(xì)生產(chǎn)的需要。當(dāng)前，機(jī)器視覺技術(shù)和圖像處理技術(shù)的在線檢測系統(tǒng)正好能完成重復(fù)性強(qiáng)，檢測精度高的工作。它綜合應(yīng)用了電氣、電子、光學(xué)、自動控制、計算機(jī)、圖像處理、機(jī)械等相關(guān)技術(shù)，來實現(xiàn)條包煙外觀質(zhì)量、噴碼質(zhì)量的自動檢測和控制，剔除缺陷條 系統(tǒng)工作原理、成像系統(tǒng)運行的流程圖 2.1 工作原理

條包煙圖像檢測系統(tǒng)基本原理是：在生產(chǎn)檢測狀態(tài)下，條包煙到達(dá)預(yù)定位置時，同步傳感器產(chǎn)生觸發(fā)信號，通過視覺圖像傳感器和圖像采集卡采集條包煙外觀圖像，經(jīng)圖像處理軟件對圖像進(jìn)行分析，在下一條包煙到達(dá)之前，完成上一條包煙的全部分析處理，而噴碼的質(zhì)量檢測是由智能相機(jī)來采集，并對采集的數(shù)碼進(jìn)行智能化處理判斷，這兩部分檢測均給出合格或者不合格的結(jié)論，傳送至PLC 控制系統(tǒng)，如果是不合格品，則由PLC 驅(qū)動高速氣缸將不合格條包煙剔除。

2.2 成像系統(tǒng)運行的流程圖（見圖2）

根據(jù)包裝機(jī)的生產(chǎn)工藝流程，采用順序檢測進(jìn)行控制，系統(tǒng)程序流程見圖1。同步觸發(fā)傳感器信

技術(shù)與應(yīng)用

號到達(dá)后，視覺圖像傳感器和智能相機(jī)采集煙條外觀圖像，經(jīng)圖像處理軟件對圖像進(jìn)行分析，對采集的數(shù)碼進(jìn)行智能化處理判斷，進(jìn)行缺陷判定和統(tǒng)計，并將檢測結(jié)果信號傳送至PLC [3]控制系統(tǒng)。

機(jī)使用工業(yè)以太網(wǎng)和TCP/IP通信協(xié)議通信，在Windows-XP 下通過運行FrameWork 軟件編制調(diào)試智能相機(jī)參數(shù)程序。

（4）分離裝置由電機(jī)驅(qū)動，將條包煙減速通過并分離。

（5）觸發(fā)傳感器、光源、電磁閥分別為，光纖放大器FS-21R，光纖探頭FU35-FA 和NF-DB04，光源組為可變色譜LED 攝影燈，噴碼檢測光源為紅色光源，剔除電磁閥選用MAC 公司35A 系列產(chǎn)品。圖像處理軟件設(shè)計 4.1 圖像處理軟件算法

圖像處理軟件開發(fā)基于Windows XP 下的VC6.0++,圖像處理函數(shù)庫采用Coreco 公司的Sapera5.3。

下面針對幾種特定的檢測功能，簡單介紹圖像處理軟件算法設(shè)計原理。（1）錯牌檢測

錯牌是指其它品牌的煙條偶爾混入到當(dāng)前流水線中，這是一種嚴(yán)重缺陷，要求接近100%的剔除概率。針對這種缺陷，采取模板匹配的圖像處理方式進(jìn)行檢測，實踐證明識別準(zhǔn)確率比較理想，能夠滿足實際生產(chǎn)要求，它的做法是，事先采集相應(yīng)品牌的特征圖片，作為標(biāo)準(zhǔn)模板進(jìn)行保存，系統(tǒng)工作時，每條經(jīng)過檢測的煙條圖片都和標(biāo)準(zhǔn)圖片進(jìn)行模板匹配運算識別，得到當(dāng)前的相似度系數(shù)，通過與預(yù)先設(shè)定的相似度門限值進(jìn)行比較，從而判斷是否出現(xiàn)錯牌缺陷。

模板匹配的數(shù)學(xué)原理是將模板（子圖）與目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行二維相關(guān)運算，在設(shè)定范圍內(nèi)搜索出相關(guān)系數(shù)的最大值，再與設(shè)定值比較，從而可以判斷是否匹配成功，如果匹配成功說明在目標(biāo)區(qū)域存在與標(biāo)準(zhǔn)模板相近似的圖案。每一種品牌的煙包裝都存在獨特的牌號圖案，所以一般截取該圖案作為該品牌煙條的標(biāo)準(zhǔn)模板。

模板匹配在Sapera 函數(shù)類庫中位于CProSearchArea 類和CProSearchEdge 類，具體使用涉及幾十個成員函數(shù)[5]。

（2）表面異常檢測

表面異常缺陷是指煙條表面像素出現(xiàn)超出正常范圍的灰度值分布，這種情況往往表示煙條表面出現(xiàn)了一定程度的表面缺陷，由于個別像素正常情況下也會出現(xiàn)比較大的波動，因此采用統(tǒng)計指標(biāo)（均

圖1 成像系統(tǒng)運行流程圖

圖2 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖 3 系統(tǒng)硬件設(shè)備及其功能

根據(jù)卷煙制品包裝質(zhì)量控制系統(tǒng)的要求，設(shè)計了圖2所示煙包質(zhì)量控制系統(tǒng)。整個系統(tǒng)由上位機(jī)、觸摸屏、視覺圖像傳感器、圖像采集卡、智能相機(jī)、分離裝置、觸發(fā)傳感器、LED 光源、電磁閥等組成，如圖2所示。

（1）圖像采集硬件采用丹麥相機(jī)JAI-CV-A11和加拿大CORECO 公司的圖像采集卡PC2-VISION，噴碼檢測采用康耐視DVT 智能相機(jī)ISXS-5RC，它們將采集的信號傳送給貝加萊工控機(jī)APC620。

（2）觸摸屏與貝加萊工控機(jī)APC620的RS485口通信，實時顯示系統(tǒng)運行信息，可設(shè)置參數(shù)，以及提供多種操作方式。

（3）檢測噴碼智能相機(jī)與貝加萊工業(yè)控制計算 技術(shù)與應(yīng)用

值、方差）來衡量表面異常的程度，根據(jù)正常煙條的指標(biāo)范圍設(shè)定門限，當(dāng)出現(xiàn)超過范圍的煙條時，系統(tǒng)可以自動判斷并剔除。

統(tǒng)計指標(biāo)計算函數(shù)在Sapera 函數(shù)類庫中位于CProBasic 類，函數(shù) bool Stats(CProImage& in , float *mean , float *sd , float *min , float *max。

各參數(shù)函義：in 是待計算的圖像，mean,sd,min, max 分別是均值、方差、最小值和最大值。

（3）拉線缺陷檢測

拉線缺陷包括拉線缺失、拉線歪斜和拉線錯牙等幾種情況，本系統(tǒng)中采集到的正常拉線的圖像特征表現(xiàn)為垂直的線，因此可以通過在設(shè)定區(qū)域?qū)ふ抑本€的圖像處理算法來檢查拉線的完好情況，判斷直線的方法一般采用Hough 變換來實現(xiàn)，通過Hough 變換可以找出設(shè)定區(qū)域內(nèi)直線是否存在以及直線的斜率、數(shù)量等參數(shù)，綜合運用這些參數(shù)就可以判斷出拉線的各種缺陷。

例如：Hough 變換在Sapera 函數(shù)類庫中位于CproBasic 類，Hough 變換函數(shù)形式為：

bool Hough(CProImage& in , CProImage& out , XformDir direction , int startAngle , int endAngle , float angleIncr , HoughAccumMode accumulate [6]。

以幫助人工比較快的找出合適的門限值。自動建模的工作原理是先打開自動建模功能，然后讓一定數(shù)量的合格條包煙通過檢測器，軟件將自動計算和統(tǒng)計該批條包煙的每項指標(biāo)的分布范圍，再按照經(jīng)驗系數(shù)自動分配好每個檢測門限的默認(rèn)值，一般情況下再經(jīng)過人工的簡單修正就可以投入使用。PLC 程序流程圖

PLC 控制系統(tǒng)實時采集輸入點信號，并將有缺陷條包煙的結(jié)果保持在寄存器LR 和HR 中，同步移位后進(jìn)行剔除，如此反復(fù)進(jìn)行完成每條條包煙的自動檢測控制工作（見圖3）。

4.2 防偽噴碼檢測

針對條包煙上噴印防偽數(shù)碼過程中出現(xiàn)的“漏噴、模糊、缺字、移位”等質(zhì)量問題，本系統(tǒng)通過智能相機(jī)獲取噴印在BOPP 包裝膜上的防偽數(shù)碼圖象并將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，采用工控機(jī)和軟件（FrameWork）技術(shù)對圖象數(shù)字信號進(jìn)行處理，實現(xiàn)模式識別，坐標(biāo)計算，灰度分布圖、OCR 識別、測量等，從而得到所需要的各種目標(biāo)圖象特征值，再通過系統(tǒng)OCR 軟傳感器對組成數(shù)碼的每一位字符的形態(tài)，特征、像素等參數(shù)進(jìn)行計算測定，并在容許度和其他設(shè)定的參數(shù)條件范圍內(nèi)通過系統(tǒng)所具有的智能化學(xué)習(xí)功能對字符的特征進(jìn)行學(xué)習(xí)處理，以判別噴印的防偽數(shù)碼字符的正常表現(xiàn)形態(tài)。并將智能化處理判斷結(jié)果傳給PLC 控制系統(tǒng)，由PLC 運行用戶程序?qū)π盘栠M(jìn)行邏輯處理，控制高速電磁閥驅(qū)動高速氣缸，從而控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成對超出檢測設(shè)定的參數(shù)條件的不合格條包煙的剔除并報警。4.3 自動建模功能

由于每完成一次完整的檢測需要人工設(shè)置比較多的超差門限參數(shù)，比較費時費力，給現(xiàn)場的使用帶來不便，因此軟件特別設(shè)計了自動建模功能，可

圖3 PLC 軟件程序框圖 6 結(jié)論

本文主要研究設(shè)計了基于機(jī)器視覺技術(shù)、工業(yè)控制機(jī)和觸摸屏的控制系統(tǒng)，完成了系統(tǒng)中軟件、硬件及人機(jī)界面設(shè)計，通過它們的結(jié)合，解決了條包煙外觀和噴碼質(zhì)量檢測的問題。在湖南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司四平卷煙廠YP11A 型裝封箱機(jī)上于2009年10月應(yīng)用后，系統(tǒng)對條包煙反包、包裝錯位、無透明紙、（下轉(zhuǎn)第91頁）技術(shù)與應(yīng)用

有脈沖輸入停止鈴響。在鈴響的同時相應(yīng)得光子亮顯示具體的需要處理的位置。

53-54,61.[3] 蘇小林, 孟濤.PLC 在發(fā)電廠變電所中央事故和預(yù)告信

號系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電站系統(tǒng)工程,2002,18(3:51-52.[4] 馬永翔.PLC 在發(fā)電廠及變電所中央事故和預(yù)告信

號系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電工技術(shù),2001,34(6:24-25.[5] 劉學(xué)軍, 宋印海, 孫鐵軍等.用PLC 設(shè)計大型變電

所中央事故和預(yù)告信號裝置[J].吉林化工學(xué)院學(xué)報,2004.21(3:42-44.6 結(jié)論

本文采用西門子S7-200PLC 實現(xiàn)了變電站中央事故和預(yù)告信號控制系統(tǒng)的設(shè)計。整個程序簡單易懂，具有很強(qiáng)的實用性。并且系統(tǒng)經(jīng)過調(diào)試運行，完全可以實現(xiàn)系統(tǒng)的所有功能。

參考文獻(xiàn)

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告信號系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].石油化工自動化,2002,38(1: 作者簡介

盧志剛（1979-），男，工程師，碩士研究生，研究方向為電力系統(tǒng)分析與控制。

（上接第78頁）5 結(jié)論

AVC 系統(tǒng)是一種新型的全局性的控制系統(tǒng)，對優(yōu)化電網(wǎng)無功分布，改善系統(tǒng)電壓水平起到了積極作用。但是，由于其控制模式與傳統(tǒng)的單機(jī)控制模式存在很大區(qū)別，給發(fā)電機(jī)組的安全運行帶來了一定的安全隱患。廠網(wǎng)可有針對性的采取應(yīng)對措施，消除AVC 系統(tǒng)對電廠的影響。

電壓控制系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范(試行,2007.[2] 李欽, 溫柏堅.廣東電網(wǎng)電廠AVC 子站建設(shè)研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2008,36(21:38-42.作者簡介

謝 鋒（1971-），男，工程師，工學(xué)碩士，主要從事發(fā)電廠電氣設(shè)備維護(hù)工作。

參考文獻(xiàn)

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無拉線、透明紙皺、條盒翹邊、錯牌號、噴碼漏噴、模糊、缺字、移位等多種質(zhì)量缺陷的條包煙，對不合格條包煙進(jìn)行剔除。經(jīng)過三個月的運行，十分穩(wěn)定，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，取得明顯的間接效益。

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孫 軍（1964-），男，工程師，主要從事電氣設(shè)備自動控制研究、煙草設(shè)備技術(shù)管理和革新改造工作。

第二篇：視覺檢測系統(tǒng)在卷煙條盒外觀質(zhì)量檢測上的應(yīng)用

視覺檢測系統(tǒng)在卷煙條盒外觀質(zhì)量檢測上的應(yīng)用

本文通過對視覺檢測系統(tǒng)和以往傳統(tǒng)的外觀質(zhì)量檢測進(jìn)行對比，得出視覺檢測系統(tǒng)優(yōu)于以往傳統(tǒng)的外觀檢測方式。通過對視覺系統(tǒng)在卷煙條包外觀質(zhì)量檢測上的使用案例介紹，希望能和大家共同探討。

1.傳統(tǒng)的外觀質(zhì)量檢測的種類

據(jù)調(diào)查，傳統(tǒng)質(zhì)量檢測有以下幾類：

①機(jī)械探針式檢測，即條盒玻璃紙檢測利用玻璃紙破損后會離開條盒表面接觸到探針從而產(chǎn)生機(jī)械形變的原理來檢測玻璃紙是否破損，這是一種機(jī)械接觸式檢測方式，其缺點是檢測精度低。

②各類傳感器式檢測（包括電感，電容，光纖，色差，顏色等傳感器檢測），主要用于檢測條盒紙反盒?條盒紙翹邊等缺陷，但是對條盒破損?包裝錯位?條盒拉線錯牙?玻璃 紙無等缺陷難以識別檢測。

③視覺傳感器式檢測，這屬于智能相機(jī)式檢測方式，特點是體積小?功耗小?系統(tǒng)設(shè)置簡單，利用“傻瓜式”設(shè)置界面來設(shè)定幾個參數(shù)，從而達(dá)到檢測的目的，其缺點是：由于相機(jī)處理單元能力低，無法執(zhí)行復(fù)雜的圖像算法，所以檢測能力有限。

④“相機(jī)+板卡+工控機(jī)方式”利用了工控機(jī)具有高速CPU處理速度、大容量內(nèi)存和軟件可擴(kuò)展性等優(yōu)點，使系統(tǒng)可以滿足更高端的檢測需求，能夠檢測出更多產(chǎn)品種類及各種更微小的缺陷。而且檢測軟件是自主開發(fā)，擴(kuò)展性非常強(qiáng)，可以加入很多針對煙條某一類缺陷的檢測算法，升級和技術(shù)更新的空間非常大。

2.硬件結(jié)構(gòu)

在四種傳統(tǒng)的外觀質(zhì)量檢測中，“相機(jī)+板卡+工控機(jī)”檢測系統(tǒng)是利用現(xiàn)代機(jī)器仿生技術(shù)來完成的。該檢測可以有效地檢測出條盒包裝中常見的條盒紙無、條盒紙錯牌、條盒紙翹邊、條盒紙破損、玻璃紙錯牙、玻璃紙缺失等缺陷，并將外觀質(zhì)量不合格的煙條從生產(chǎn)線上剔除，從而有效避免不合格條盒煙包流入市場B下面是設(shè)計的過程：

2.1系統(tǒng)原理

本系統(tǒng)是一個包括計算機(jī)的機(jī)器視覺系統(tǒng)，工作原理如下：

2.1.1條煙通過條煙收集器收集后，輸送到分煙機(jī)構(gòu)，分煙機(jī)構(gòu)對緊鄰的條包進(jìn)行分離，使條煙的側(cè)面檢測位暴露出來，有利于進(jìn)行視覺檢測。

2.1.2當(dāng)條包穿過攝像機(jī)取景區(qū)時，燈光照明系統(tǒng)照亮條包。攝像機(jī)拍攝條包圖像。攝像機(jī)是面陣掃描相機(jī)；燈光是紅藍(lán)雙色 LED 光源搭配選擇以提供更好的成像效果。

2.1.3 這些信號通過專用數(shù)據(jù)線送入圖像采集卡，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后，送入CPU，對海量圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行實時處理，通過圖像算法并與建立的模板數(shù)據(jù)相比較，識別出不合格條包。先

進(jìn)的圖像處理軟件可方便識別不同牌號和顯示不同界面。

2.1.4 工控機(jī)CPU 經(jīng)協(xié)議轉(zhuǎn)換，再通過把相關(guān)數(shù)據(jù)送至 PLC，PLC 控制氣缸做出相應(yīng)的剔除動作，剔除動作是從側(cè)面把要剔除的條包推入回收軌道，使其脫離物流，正常條包則不受影響地通過。

2.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.2.1分煙機(jī)構(gòu)

由于生產(chǎn)線上的條煙經(jīng)過條包收集器后會變得連在一起，而接下來的視覺檢測卻需要檢測條煙的側(cè)面，因此必須把連在一起的煙條分離開來才能有效地檢測其側(cè)面，并對缺陷煙條進(jìn)行剔除。我們通過可調(diào)速電機(jī)對滾輪的控制，來改變相鄰煙條運動的速度，從而利用速度差把連在一起的煙條分離開來。

2.2.2燈光照明系統(tǒng)

照明是影響機(jī)器視覺系統(tǒng)輸入的重要因素，因為它直接影響圖像成像的質(zhì)量，最終影響輸入數(shù)據(jù)的質(zhì)量和應(yīng)用效果。我們選用了雙色（紅藍(lán)）LED光源的方式來打光，來適應(yīng)不同品牌的照明需求，系統(tǒng)使用直流 LED 光源，避免了交流頻閃對視頻的干擾。

2.2.3視覺檢測系統(tǒng)

視覺檢測系統(tǒng)包括煙條攝像位同步觸發(fā)光纖放大器、相機(jī)、圖像采集卡、工控機(jī)、條包檢測軟件。

條包通過條包收集器收集后，輸送到分煙機(jī)構(gòu)，分煙機(jī)構(gòu)對緊鄰的條包進(jìn)行分離，當(dāng)條包穿過攝像機(jī)取景區(qū)，左右觸發(fā)光纖放大器判斷到位并同步觸發(fā)，觸發(fā)信號送到面陣掃描相機(jī)，同時觸發(fā)雙色 LED燈光照明系統(tǒng)拍攝條煙圖像，得到的信號通過專用數(shù)據(jù)線送入圖像采集卡，檢測軟件對圖像經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后送入工控機(jī)，對海量圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行實時處理，通過圖像算法并與建立模版數(shù)據(jù)相比較，識別出缺陷條包。

2.2.4 剔除執(zhí)行機(jī)構(gòu)

剔出執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括 PLC?氣缸?剔除通道等，根據(jù)圖像處理單元輸出的剔出信號將生產(chǎn)線上的條煙（連續(xù)）剔除。

2.2.5人機(jī)操作界面

條煙視覺檢測軟件的人機(jī)操作界面，是顯示拍照圖象，創(chuàng)建品牌，設(shè)計窗口，建立模板等功能的17寸液晶觸摸屏，操作方便，實用。

第三篇：煙標(biāo)印刷質(zhì)量機(jī)器視覺檢測

煙標(biāo)印刷質(zhì)量機(jī)器視覺檢測

在機(jī)器視覺檢測中，每一種檢測都有其特殊性，對應(yīng)不同的檢測對象與檢測目的，需要不同的檢測方法。本文結(jié)合煙標(biāo)印刷質(zhì)量機(jī)器視覺檢測項目，介紹機(jī)器視覺檢測的具體方法。

1概述

1.1煙標(biāo)印刷的特點和煙標(biāo)印刷質(zhì)量檢測的現(xiàn)狀

煙標(biāo)印刷是技術(shù)含量與質(zhì)量要求最高的印刷之一。正是由于煙標(biāo)印刷有著嚴(yán)格的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，所以即使采用先進(jìn)的進(jìn)口印刷機(jī)械，產(chǎn)品也存在較多的次品。我國的煙標(biāo)印刷企業(yè)目前一般采用人工在印中抽樣及印后逐一目測的方法分揀次品。在煙標(biāo)印刷企業(yè)常常出現(xiàn)這樣一種現(xiàn)象：印刷車間，從國外進(jìn)口的高檔印刷機(jī)飛快的運轉(zhuǎn)，幾名工人輕松地注視著監(jiān)控儀器；而在一旁的印刷質(zhì)量檢測區(qū)，幾十上百的工人在緊張地對印好的成品作逐一檢測。可見目前的檢測方法效率低、成本高、工人勞動強(qiáng)度大，同時人工檢測主觀性強(qiáng)，容易造成檢測標(biāo)準(zhǔn)的不統(tǒng)一。印刷企業(yè)通常還需要對次品進(jìn)行統(tǒng)計，以便查找次品產(chǎn)生的原因，在采用人工檢測時只能對次品進(jìn)行抽樣統(tǒng)計，要想實現(xiàn)全部次品的分類統(tǒng)計是很困難甚至是不可實現(xiàn)的。如果采用機(jī)器視覺檢測，當(dāng)前煙標(biāo)印刷質(zhì)量檢測中存在的諸多問題便可迎刃而解。對煙標(biāo)印刷質(zhì)量機(jī)器視覺檢測的有關(guān)理論問題進(jìn)行研究，在此基礎(chǔ)上研制出一套可以代替人的視覺對煙標(biāo)印刷質(zhì)量進(jìn)行檢測的系統(tǒng)，將大大提高煙標(biāo)印刷企業(yè)的生產(chǎn)效率、生產(chǎn)質(zhì)量以及經(jīng)濟(jì)效益。

1.2煙標(biāo)印刷缺陷

煙標(biāo)可能存在多種的印刷缺陷,如重影,燙金殘缺,飛墨,墨色不均等,主要可歸為以下幾類:

1）套色缺陷。其表現(xiàn)為圖案邊緣出現(xiàn)重影，圖案之間相對位置偏移，實質(zhì)為印刷套色出現(xiàn)偏差。

2）燙金缺陷。其表現(xiàn)為燙金不全甚至沒有或燙金位置偏移。

3）污跡。其表現(xiàn)為表面浮臟，或是有墨跡。

4）壓凸缺陷。壓凸部分與對應(yīng)的文字或圖案沒有對準(zhǔn)，或壓凸的深度不符合要求。

以上幾類缺陷有的有著具體的檢測標(biāo)準(zhǔn)，如套色的偏差要求限制在0.2mm，而大多數(shù) 則是憑人的主觀判斷，如燙金污跡等。

（a）標(biāo)準(zhǔn)煙標(biāo)圖像

（b）有套色問題的煙標(biāo)圖像 圖1 標(biāo)準(zhǔn)煙標(biāo)圖像和有套色問題煙標(biāo)圖像的對比

（a）標(biāo)準(zhǔn)演變圖像

（b）有套色問題的煙標(biāo)圖像 圖2.標(biāo)準(zhǔn)煙標(biāo)圖像和有套色問題煙標(biāo)圖像的對比（高分辨率、局部）

圖1為標(biāo)準(zhǔn)煙標(biāo)和有套色問題的煙標(biāo)的對比圖像，不過由于分辨率的原因,兩幅圖像的差別很難分辨。圖2是局部對比圖,由于分辨率的提高,差異已經(jīng)可以容易的看到：問題煙標(biāo)的字跡不清,有重影，部分邊緣顏色錯誤。1.3機(jī)器視覺煙標(biāo)印刷質(zhì)量檢測的難點

機(jī)器視覺煙標(biāo)印刷質(zhì)量檢測有以下一些難點：

1、套色檢測精度高

煙標(biāo)印刷最大的特點就是精細(xì),質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)很高,套色的精度一般要求達(dá)到0.2mm所以在較低分辨率下很難顯示出套色問題(如圖1),這就需要提高分辨率。但隨著分辨率的提高,圖像尺寸也增加，圖像處理的運算量也大大提高，給圖像處理帶來了一些困難。

2、污跡分布隨機(jī)

由于污跡分布的隨機(jī)性,煙標(biāo)圖像的每一部分都必須進(jìn)行檢測，使得檢測的運算量很大，這在采用高分辨率圖像后顯得更為突出。

3、干擾因素多

煙標(biāo)并不是一個平面的印刷品，其上還有壓痕(為方便折疊而壓的凹槽)、切口(這會使得煙標(biāo)的某些部位上翹或下壓)，這些不規(guī)則的壓痕和切口會影響到煙標(biāo)圖案的相對位置，給檢測帶來困難。

4、各印刷缺陷互相干擾

如燙金圖案的缺損，可能會被誤判為污跡;當(dāng)污跡恰好覆蓋燙金圖案時，污跡也可能被誤判為燙金缺損。

2特征定位

煙標(biāo)的印刷質(zhì)量檢測主要就是檢測出套色,燙金,污跡等印刷缺陷,但是在進(jìn)行這些缺陷檢測之前需要作一些的工作，為這檢測提供必要的信息。這些工作主要包括：特征定位和圖像配準(zhǔn)。

有關(guān)位置的印刷缺陷檢測均需要位置信息，而通過特征定位則可以求得位置信息。特征定位的準(zhǔn)確程度直接關(guān)系到后續(xù)檢測的效果，所以特征定位是煙標(biāo)印刷質(zhì)量檢測的關(guān)鍵步驟之一。

2.1特征的類型

圖3為三種不同種類的煙標(biāo)圖像(圖3中標(biāo)注的英文字母對應(yīng)圖4中各煙標(biāo)特征在整幅煙標(biāo)圖像中的位置)。由這些圖像可以看出煙標(biāo)具有大量的特征，這些特征主要分為以下幾種類型：

1、水平邊緣

位于兩種不同顏色區(qū)域的水平連接處，如圖4（a）

2、水平雙邊緣

表現(xiàn)為水平細(xì)線，如圖4（b）

3、垂直邊緣

位于兩種不同顏色區(qū)域的垂直連接處，如圖4(c)

圖3 不同種類的煙標(biāo)

圖3中標(biāo)注的英文字母對應(yīng)圖4中各煙標(biāo)特征在整幅煙標(biāo)圖像中的位置。

圖4 不同類型的特征

2.2煙標(biāo)圖像特征定位的搜索范圍

煙標(biāo)圖像有三個重要的特點：一是圖像旋轉(zhuǎn)角很?。ㄈ鐖D3（b））的旋轉(zhuǎn)角僅為0.06度），所以在局部可以認(rèn)為沒有旋轉(zhuǎn)；二是圖像間比例尺差異很小(僅為千分之幾)；三是圖像間平移也很小。這三個特點決定了標(biāo)準(zhǔn)圖像和目標(biāo)圖像的對應(yīng)特征的位置（圖像坐標(biāo)）相差很小，這就意味著對目標(biāo)圖像特定特征的搜索可限制在一個較小的范圍內(nèi)，如果能求得目標(biāo)圖像對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)圖像的概略位置，則這個范圍更小。

煙標(biāo)圖像同時還有另外一些特點，這些特點又使得特征的搜索范圍必須變大。一是煙標(biāo)上存在的大量壓痕和切口，壓痕和切口的細(xì)微差別就會使特征的位置發(fā)生變化；二是煙標(biāo)的套色偏差，套色偏差會使特征的相對位置發(fā)生改變。

綜合以上，影響目標(biāo)圖像的特征搜索范圍的因素有：特征的概略位置精度，壓痕切口偏差,標(biāo)準(zhǔn)圖像套色偏差，目標(biāo)圖像套色偏差。特征的概略位置精度同采用的求法有關(guān)，本文下一節(jié)將對其進(jìn)行討論；壓痕切口偏差為經(jīng)驗值，可統(tǒng)計得到；套色偏差可采用本文4節(jié)方法求得。

3圖像配準(zhǔn)

圖像配準(zhǔn)是印刷缺陷檢測的基礎(chǔ)，套色、燙金、污跡等檢測只有在目標(biāo)煙標(biāo)圖像同標(biāo)準(zhǔn)煙標(biāo)圖像配準(zhǔn)的前提下才能進(jìn)行。

煙標(biāo)圖像有很多特點，其中一個就是有大量特征存在。圖像配準(zhǔn)的算法很多，如基于邊緣的配準(zhǔn)算法，基于角點檢測的配準(zhǔn)算法等等，本文則主要針對煙標(biāo)圖像的特點提出了一種基于特征定位的圖像配準(zhǔn)方法。該方法的基本步驟為：首先進(jìn)行特征定位，接著計算幾何變換參數(shù)，最后重采樣生成配準(zhǔn)圖像。3.1特征定位

特征定位的方法見第2節(jié)。特征選取應(yīng)注意：

1、優(yōu)先選取直角點。

2、水平邊緣/沐平雙邊緣同垂直邊緣/垂直雙邊緣應(yīng)成對選取，即選一條水平邊緣/水平雙邊緣就要選一條垂直邊繳垂直雙邊緣，而且這兩條邊緣應(yīng)盡量靠近。

3、多選取一些特征以作冗余校驗，在選取文字/標(biāo)志特征時更應(yīng)如此。

4、避免選擇彼此距離過近的特征。

3.2重采樣

求得變換參數(shù)以后，標(biāo)準(zhǔn)圖像上的所有點在待檢測圖像上的同名點的位置就可以求出來了。而這些位置的坐標(biāo)值可能不是整數(shù)，所以不能直接得到這些位置上的點的灰度值，這就需要進(jìn)行內(nèi)插，也稱為重采樣。

4套色檢測

4.1套色不準(zhǔn)產(chǎn)生的原因

導(dǎo)致套色不準(zhǔn)的原因主要有以下一些：

1、設(shè)備精度差引起的套色不準(zhǔn)

印刷機(jī)上的滾筒齒輪、版臺齒條、連桿軸承、遞紙牙!凸輪以及聯(lián)動前規(guī)和側(cè)規(guī)運動的機(jī)件發(fā)生磨損松動時，易使印品套色失準(zhǔn)。

2、機(jī)器調(diào)整不當(dāng)引起的套色不準(zhǔn)

在印刷過程中，若叼牙的叼紙量過小，叼不住紙邊，壓印時就容易產(chǎn)生滑移。遞紙牙、叼牙開閉動作失調(diào)，叼紙牙的壓力不足，輸紙系統(tǒng)的某些部件失調(diào)，都會導(dǎo)致套色不準(zhǔn)。此外，印刷壓力過大，包襯盲目增厚，包襯松動也是造成印刷版面走樣(版面拉大)，套色失準(zhǔn)的原因。

3、紙張伸縮變形引起的套色不準(zhǔn)

紙張含水量異常、紙邊卷曲時,會出現(xiàn)套色不準(zhǔn)現(xiàn)象。

4、操作不當(dāng)引起的套色不準(zhǔn)

印版底托不良，壓力過大，油墨層薪稠度過大,紙張裁切不規(guī)范都會使得套色失準(zhǔn)。4.2基于套色十字絲的印刷套色檢測

煙標(biāo)上都印有套色標(biāo)志，而這些標(biāo)志通常呈十字絲狀，稱為套色十字絲。套色印刷的每一種顏色都對應(yīng)一個十字絲，在套色完全準(zhǔn)確的情況下，各顏色的十字絲完全重合(如圖5（a）)，而在套色不準(zhǔn)的情況下，各色十字絲彼此不能完全重合(如圖5（d）)，它們之間的偏差就是套色偏差。所以檢測印刷套色偏差可以通過檢測套色十字絲來完成。本文將這種檢測方法稱為基于套色十字絲的印刷套色檢測。4.3二值圖像處理

由于圖像噪聲的影響，分割后的二值圖像還要進(jìn)行進(jìn)一步的處理。圖像背景中的一些噪聲點,也可能被劃分成十字絲,反映在二值圖像上就是,除圖像中央十字絲本來所在的位置存在黑像素外,其他區(qū)域還零星分布著一些黑像素(設(shè)分割后的圖像,目標(biāo)為黑,背景為白,下文均如此)。為了去除這些零星黑像素,本文提出了一種孤立點剔除算法。

5燙金缺陷檢測

燙金是指在一定的溫度和壓力下將電化鋁箔燙印到承印物表面的工藝過程。電化鋁燙印的圖文呈現(xiàn)出強(qiáng)烈的金屬光澤，色彩鮮艷奪目、永不褪色。尤其是金銀電化鋁，以其富麗堂皇、精致高雅的裝演點綴了印刷品表面，增強(qiáng)了印品的藝術(shù)性,使產(chǎn)品具有高檔的感覺。所以燙金工藝被廣泛地應(yīng)用于高檔、精美的包裝裝橫商標(biāo)、掛歷和書刊封面等印刷品上。燙金的主要材料是電化鋁，它是以滌綸薄膜為片基，涂上醇溶性染色樹脂層，經(jīng)真空噴鍍金屬鋁，再涂上膠粘層而制成。其工藝主要是利用熱壓轉(zhuǎn)移的原理,在合壓作用下,電化鋁與燙印版、承印物接觸，由于電熱板的升溫使?fàn)C印版具有一定的熱量，電化鋁受熱使熱熔性的染色樹脂層和膠粘劑熔化，染色樹脂層粘力減小，而特種熱敏膠粘劑熔化后粘性增加，鋁層與電化鋁基膜剝離的同時轉(zhuǎn)印到了承印物上，隨著壓力的卸除，膠粘劑迅速冷卻固化，鋁層牢固地附著在承印物上，完成燙印過程。煙標(biāo)作為高檔印刷品，也大量采用了燙金工藝。

在燙金的過程中有多種因素可能影響燙金的質(zhì)量，其中最主要因素有燙金的溫度、壓力和速度。如果燙金溫度過高，熔化過度，燙印圖文周圍的電化鋁也熔化脫落而產(chǎn)生糊版，同時高溫還會使電化鋁染色樹脂和鋁層發(fā)生化學(xué)變化，燙印產(chǎn)品亮度降低或失去金屬光澤；如

果燙金溫度過低，熔化不充分，也會造成燙印不上或燙印不牢，印跡不牢固、易脫落，或者缺筆斷劃、印跡發(fā)花。即便燙金溫度合適，如果壓力不足，也無法使電化鋁良好地轉(zhuǎn)移到承印物上，就會產(chǎn)生印跡發(fā)虛、花版、掉色等問題；相反，如果壓力過大，襯墊和承印物的壓縮變形過大，印跡則會發(fā)粗，甚至粘連、糊版。燙金速度越快，燙印接觸時間越短，熱熔性的染色樹脂層和膠粘劑就可能來不及充分熔化，從而導(dǎo)致印跡發(fā)虛甚至燙印不上；而如果燙印速度過慢,會使電化鋁接觸時間過長，雖然粘結(jié)比較牢固,但印跡會變粗。除了溫度，壓力，速度三大因素以外，其它如紙張,電解鋁質(zhì)量也都對燙金質(zhì)量產(chǎn)生影響。這些因素使得燙金質(zhì)量的控制比較困難,而燙金缺陷在所有印刷缺陷中的出現(xiàn)的幾率也是比較高的,所以燙金質(zhì)量的檢測就顯得尤為重要。

第四篇：機(jī)器視覺檢測卷煙條盒包裝質(zhì)量

機(jī)器視覺檢測卷煙條盒包裝質(zhì)量

1．引言

機(jī)器視覺系統(tǒng)是指通過機(jī)器視覺產(chǎn)品，如CCD、CMOS和光電管等，將被攝取的目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號，傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)，根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號；圖像系統(tǒng)對這些信號進(jìn)行各種運算來抽取目標(biāo)的特征，再根據(jù)判別的結(jié)果控制現(xiàn)場的設(shè)備。典型的工業(yè)機(jī)器視覺應(yīng)用系統(tǒng)包括如下部分：光源，鏡頭，CCD照相機(jī)，圖像處理單元（或圖像采集卡），圖像處理軟件，監(jiān)視器，通訊/輸入輸出單元等。

隨著中國加入WTO，市場競爭日益激烈，卷煙企業(yè)為了提高產(chǎn)品的競爭力，更好的開拓市場，在加大卷煙質(zhì)量的技改力度、提高卷煙質(zhì)量的同時，對卷煙制品的包裝形式及包裝質(zhì)量也加大了改造力度，以在激烈的市場競爭中更好的鞏固和開拓市場。卷煙產(chǎn)品包裝質(zhì)量的檢測，是市場營銷過程中保證質(zhì)量的一個重要手段。傳統(tǒng)的煙支條盒包裝質(zhì)量完全由人眼檢測，而長時間工作會使人眼產(chǎn)生視覺疲勞，難以避免產(chǎn)品錯檢、漏檢情況的出現(xiàn)?；跈C(jī)器視覺開發(fā)的檢測系統(tǒng)使得在產(chǎn)品質(zhì)量的檢測過程中用機(jī)器代替人眼來做測量和判斷，降低了人為因素對產(chǎn)品質(zhì)量的影響，在提高卷煙包裝質(zhì)量的技改方面滿足了企業(yè)的需求。

2． 系統(tǒng)的設(shè)計方案

系統(tǒng)采用線性光源以產(chǎn)生照明能量集中、光強(qiáng)分布均勻的一條光帶；采用多個相機(jī)對條盒需要檢測的各個面進(jìn)行拍照，以保證檢測的全面性；采用外觸發(fā)模式使各個面的圖像分通道進(jìn)入圖像采集單元；經(jīng)過處理單元對各通道的圖像進(jìn)行復(fù)雜的表面檢測運算，如果發(fā)現(xiàn)任何一個通道的圖像存在表面質(zhì)量缺陷，則對下位機(jī)給出控制信號，使執(zhí)行單元在該不合格條盒通過時將其剔除；系統(tǒng)顯示器實時顯示各通道圖像及其檢測結(jié)果，并給出缺陷的分析結(jié)果。

系統(tǒng)的圖像采集單元包括圖像采集卡、D/A轉(zhuǎn)換卡、光源、CCD相機(jī)，工業(yè)控制計算機(jī)作為圖像處理單元，以PLC控制系統(tǒng)控制執(zhí)行單元。

3． 圖像采集

圖像的獲取實際上是將被測物體的可視化圖像和內(nèi)在特征轉(zhuǎn)化成能被計算機(jī)處理的數(shù)據(jù)，它直接影響到系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可靠性。一般利用光源、光學(xué)系統(tǒng)，相機(jī)、圖像采集卡、圖像處理單元獲取被測物體的圖像。

光源是影響機(jī)器視覺系統(tǒng)輸入的重要因素，因為它直接影響輸入數(shù)據(jù)的質(zhì)量和至少30%的應(yīng)用效果。條盒的外包裝透明紙對光的反射、折射效果都很強(qiáng)，所以系統(tǒng)的照明系統(tǒng)采用多種型號的LED條形光源組合構(gòu)成，照明方式為反射式照明，為延長光源的使用壽命，保持光源的高亮度、高穩(wěn)定性，相機(jī)拍照時采用頻閃光，頻閃速度與相機(jī)的掃描速度同步。

在機(jī)器視覺中，CCD攝像機(jī)以其體積小巧、性能可靠、清晰度高等特點得到了廣泛應(yīng)用。按照其所用的CCD器件可分為線陣式和面陣式兩大類。線陣式攝像機(jī)一次只能獲得圖像的一行信息，被拍攝的物體必須以直線形式從攝像機(jī)前移過，才能獲得完整的圖像，而面陣式攝像機(jī)則可以一次獲得整幅圖像的信息。在條盒包裝質(zhì)量檢測系統(tǒng)中需要一次取得條盒外包裝五個面的圖像，設(shè)計中采用四個面陣式CCD攝像機(jī)同步拍照。

圖像采集卡是控制攝像機(jī)拍照、完成圖像采集和數(shù)字化、協(xié)調(diào)整個系統(tǒng)的重要設(shè)備。它一般具有以下模塊：1.A/D轉(zhuǎn)換模塊2.時序及采集控制模塊3.圖像處理模塊4.PCI總線接口及控制模塊5.相機(jī)控制模塊6.數(shù)字輸入/輸出模塊。系統(tǒng)設(shè)計采用外觸發(fā)模式對條盒進(jìn)行拍照，圖像采集卡通過TTL信號與外部裝置（傳感器、光源頻閃控制器、PLC等）進(jìn)行通信，用于響應(yīng)頻閃、拍照和給出剔除信號。

4．圖像的分析處理

目前卷煙條盒包裝主要存在破損、翹邊、反包、包裝錯位、封簽（偏移、疊角、缺失）等缺陷，在圖像處理單元利用圖像定位、邊緣檢測、斑點分析等算法，對各個通道的圖像進(jìn)行分析，以確定產(chǎn)品包裝是否存在質(zhì)量缺陷。

4.1定位配準(zhǔn)（Locator）

定位配準(zhǔn)是圖像與標(biāo)準(zhǔn)模板進(jìn)行缺陷檢測的必要條件，定位準(zhǔn)確與否直接關(guān)系到整個視覺系統(tǒng)的成敗。傳統(tǒng)的物體定位技術(shù)通過尋找統(tǒng)計模板（參考圖像）與物體（產(chǎn)品圖像）間的灰度級相關(guān)度的方法來決定物體的X、Y坐標(biāo)，本系統(tǒng)定位采用幾何特征匹配，通過設(shè)置興趣域并學(xué)習(xí)興趣域內(nèi)物體的幾何特征，然后在圖像內(nèi)尋找相似形狀的物體，不依賴于特殊的像素灰度，提高了定位物體的能力，在改變物體角度、尺寸、明暗度等條件的情況下仍能精確定位物體。應(yīng)用中的特點：

·基于圖像中條盒輪廓或邊緣找尋和定位條盒；

·設(shè)定模板后，所有查找都基于模板操作；

·對于相似的模板進(jìn)行加權(quán)處理，能自動去模糊化（二意性）；

·容許陰影、對比度低、邊緣不清或背景噪音；

·定位器返回找到條盒特征的X、Y坐標(biāo)。

4.2邊緣檢測（Edge）

邊緣是指圖像局部亮度變化最顯著的部分，主要存在于目標(biāo)與目標(biāo)、目標(biāo)與背景、區(qū)域與區(qū)域（包括不同色彩）之間。圖像中被查找的邊緣被標(biāo)記為從全暗至全亮或從全亮至全暗范圍內(nèi)的灰度值變化，邊緣工具從圖像中去除常量或變化緩慢的背景，保留作為圖像特征的邊緣，并計算邊緣的幅度和角度。邊緣的幅度指穿過邊緣時灰度值的變化量；邊緣的角度是指邊緣與垂直方向的夾角。下圖為兩個三角形。其中，箭頭的方向表示邊緣的角度，箭頭的大小表示邊緣的幅度。每一三角形具有同樣的邊緣角度，但由于背景的灰度值不同，左邊三角形的幅度大于右方三角形。大多數(shù)由真實圖像產(chǎn)生出的邊緣幅度圖像包含虛假的或噪聲邊緣像素，這些邊緣像素是視頻噪聲、反射或其它圖像缺陷所造成的。通過在邊緣幅度圖像中設(shè)置閥值，可消除這些虛假像素。設(shè)置閥值在消除虛假邊緣的同時，還常會消除真正的邊緣。因為真正的邊緣常由一些鄰近像素的集合構(gòu)成。通過在邊緣圖像中設(shè)置邊緣滯后閥值，可在消除虛假邊緣的同時，保留真正的邊緣。邊緣滯后閥值消除了一些像素，這些像素的灰度較那些與其它邊緣像素不相鄰的像素低一定的幅度，較邊緣幅度圖像高一定的幅度。這一方法保留了形成真正邊緣的連續(xù)邊緣像素，而消除了由噪聲或其它圖像缺陷而形成的邊緣像素。

系統(tǒng)的設(shè)計中通過在邊緣工具中設(shè)置邊緣滯后閥值和幅度范圍來檢測條盒邊緣及透明紙褶皺的缺陷。

4.3斑點分析（Blob Analysis）

Blob分析可為視覺系統(tǒng)提供圖像中斑點的數(shù)量、位置、形狀和方向，還可提供相關(guān)斑點間的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其是一種對閉合目標(biāo)形狀進(jìn)行分析處理的基本方法。

Blob分析從場景的灰度圖象著手進(jìn)行分析，在進(jìn)行分析以前，利用二值化（Bilinear Interpolation）把圖像分割為構(gòu)成斑點（Blob）和局部背景的像素集合，典型的目標(biāo)像素被賦值為1，背景像素被賦值為0。分割時設(shè)定了兩種方法固定閥值分割（Hard Threshold）和動態(tài)閥值分割（Soft Threshold）。

當(dāng)圖像被分割為目標(biāo)像素和背景像素后，進(jìn)行連通性分析，在圖像中尋找一個或多個相似灰度的“斑點”,并將這些“斑點”按照四鄰域或者八鄰域方式進(jìn)行連通性分析，將目標(biāo)像素聚合為目標(biāo)像素或斑點的連接體，就形成了一個Blob單元。通過對Blob單元進(jìn)行圖形特征分析，可以將單純的圖案灰度信息迅速轉(zhuǎn)化為圖案的形狀信息，包括圖形的質(zhì)心、面積、周長等。使用Blob分析，通過多級分類器的過濾，在一定程度上可滿足對條盒透明紙破損、反包、盒皮印刷等缺陷的檢測需求。

5．系統(tǒng)的總體開發(fā)

在條盒外包裝質(zhì)量檢測系統(tǒng)中，采用的處理方式是基于PC機(jī)的檢測處理系統(tǒng)。開發(fā)時綜合考慮了系統(tǒng)與相機(jī)、采集卡、外部PLC、以及PC本身外設(shè)的連接與通信控制，提供了友好的人機(jī)界面和可靠歷史記錄存儲數(shù)據(jù)庫；檢測到質(zhì)量缺陷時，提示缺陷類別，對執(zhí)行單元給出剔除信號。

執(zhí)行單元是系統(tǒng)的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其作用就是響應(yīng)上位機(jī)給出的剔除指令，準(zhǔn)確無誤地剔除不合格的條盒。在生產(chǎn)流水線運行的高峰時期，速度可達(dá)到8條/s，為保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和快速性，設(shè)計中電控系統(tǒng)采用西門子的S7-200 PLC，執(zhí)行機(jī)構(gòu)中應(yīng)用高速的電磁閥組和噴吹腔體，使其能夠?qū)μ蕹盘柦o出快速響應(yīng)。

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第五篇：機(jī)器視覺在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用

機(jī)器視覺在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，顧名思義，物聯(lián)網(wǎng)就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)，其實現(xiàn)方式主要是通過各種信息傳感設(shè)備，實時采集任何需要監(jiān)控、連接、互動的物體或過程等各種需要的信息，與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合形成的一個巨大網(wǎng)絡(luò)。其目的是實現(xiàn)物與物、物與人，所有的物品與網(wǎng)絡(luò)的連接，方便識別、管理和控制。美國權(quán)威咨詢機(jī)構(gòu)FORRESTER預(yù)測，到2020年，世界上物物互聯(lián)的業(yè)務(wù)，跟人與人通信的業(yè)務(wù)相比，將達(dá)到30:1，因此，“物聯(lián)網(wǎng)”被稱為是下一個萬億級的通信業(yè)務(wù)，所有的跡象都表明，世界已經(jīng)開始進(jìn)入物聯(lián)網(wǎng)時代。

物聯(lián)網(wǎng)的組成可歸納為以下四個部分：物品編碼標(biāo)識系統(tǒng)，它是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)；自動信息獲取和感知系統(tǒng)，它解決信息的來源問題；網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，它解決信息的交互問題；應(yīng)用和服務(wù)系統(tǒng)，它是建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)的目的。物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)如下圖所示。

在物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)層，信息的采集主要靠傳感器來實現(xiàn)，視覺傳感器是其中最重要也是應(yīng)用最廣泛的一種。研究視覺傳感器應(yīng)用的學(xué)科即是機(jī)器視覺，機(jī)器視覺相當(dāng)于人的眼睛，主要用于檢測一些復(fù)雜的圖形識別任務(wù)?，F(xiàn)在越來越多的項目都需要用到這樣的檢測，比如AOI上的標(biāo)志點識別、電子設(shè)備的外觀瑕疵檢測、食品藥品的質(zhì)量追溯以及AGV上的視覺導(dǎo)航等，這些領(lǐng)域都是機(jī)器視覺大有用途的地方。同時，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的持續(xù)發(fā)酵，機(jī)器視覺在這一領(lǐng)域的應(yīng)用正在引起大家的廣泛關(guān)注。

在自動信息獲取和感知系統(tǒng)中，用到最多的技術(shù)是自動識別技術(shù)，它是指條碼、射頻、傳感器等通過信息化手段將與物品有關(guān)的信息通過一定的方法自動輸入計算機(jī)系統(tǒng)的技術(shù)的總稱。自動識別技術(shù)在二十世紀(jì)七十年代初步形成規(guī)模，它幫助人們快速地進(jìn)行海量數(shù)據(jù)的自動采集，解決了應(yīng)用中由于數(shù)據(jù)輸入速度慢、出錯率高等造成的“瓶頸”問題。目前，自動識別技術(shù)被廣泛地應(yīng)用在商業(yè)、工業(yè)、交通運輸業(yè)、郵電通訊業(yè)、物資管理、倉儲等行業(yè)，為國家信息化建設(shè)做出了重要貢獻(xiàn)。在目前的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中，基于圖像傳感器采集后的圖像，一般通過圖像處理來實現(xiàn)自動識別。條碼識讀、生物識別（人臉、語音、指紋、靜脈）、圖像識別、OCR光學(xué)字符識別等，都是通過機(jī)器視覺圖像采集設(shè)備采集到目標(biāo)圖像，然后通過軟件分析對比圖像中的紋理特征等，實現(xiàn)自動識別。目前國內(nèi)機(jī)器視覺廠商中，視覺產(chǎn)品在物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)中應(yīng)用較多的有維視圖像，其產(chǎn)品在該行業(yè)的主要應(yīng)用方向如：基于圖像處理技術(shù)的織物組織自動識別，指紋自動識別，條紋痕跡圖像處理自動識別，動物毛發(fā)及植物纖維顯微自動識別等。

我們可以提供一些簡單的應(yīng)用案例，來說明機(jī)器視覺在物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的應(yīng)用。當(dāng)司機(jī)出現(xiàn)操作失誤時汽車會自動報警——失誤由視覺硬件采集圖像反應(yīng)，然后由圖像處理軟件做出判斷，并將信號傳送給中央處理器；公文包會提醒主人忘帶了什么東西——已經(jīng)攜帶的物品跟數(shù)據(jù)庫內(nèi)原有的物品進(jìn)行對比確認(rèn)，也是通過機(jī)器視覺的辦法實現(xiàn)的；當(dāng)搬運人員卸貨時，一只貨物包裝可能會大叫“你扔疼我了”，或者說“親愛的，請你不要太野蠻，可以嗎？”；當(dāng)司機(jī)在和別人扯閑話，貨車會裝作老板的聲音怒吼“笨蛋，該發(fā)車了！”——基本情況的判斷，特別是復(fù)雜情況下，單一類型的傳感器無法取得全面的信息，而視覺系統(tǒng)是人類取得信息量最大的一個系統(tǒng)，對應(yīng)實現(xiàn)其功能的機(jī)器視覺系統(tǒng)，可以幫助物聯(lián)網(wǎng)在基礎(chǔ)層面方便快捷的獲取大量的信息，支撐后期的判斷處理。

從當(dāng)前的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展形勢來看，逐步形成了長三角、珠三角、環(huán)渤海地區(qū)、中西部地區(qū)等四大核心區(qū)域。這四大區(qū)域目前形成了中國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的核心產(chǎn)業(yè)帶。呈現(xiàn)出物聯(lián)網(wǎng)知識普及率高、產(chǎn)業(yè)鏈完善、研發(fā)機(jī)構(gòu)密集、示范基地和工程起步早的特點。在這些區(qū)域，已經(jīng)建設(shè)了很多基于感知、監(jiān)測、控制等方面的示范型工程。特別是在智能家居、智能農(nóng)業(yè)、智能電網(wǎng)等方面，成績比較突出，在礦山感知、電梯監(jiān)控、智能家居、農(nóng)業(yè)監(jiān)控、停車場、醫(yī)療、遠(yuǎn)程抄表等都取得重大突破。

根據(jù)權(quán)威部門預(yù)計，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，2013年中國物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模將達(dá)4896億元，到2015年，這一規(guī)模將達(dá)到7500億元，發(fā)展前景將超過計算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)、移動通信等傳統(tǒng)IT領(lǐng)域。作為信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次革命，物聯(lián)網(wǎng)涉及的領(lǐng)域越來越廣，其理念也日趨成熟，可尋址、可通信、可控制、泛在化與開放模式正逐漸成為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的演進(jìn)目標(biāo)。而對于“ 智慧城市”的建設(shè)而言，物聯(lián)網(wǎng)將信息交換延伸到物與物的范疇，價值信息極大豐富和無處不在的智能處理將成為城市管理者解決問題的重要手段。而機(jī)器視覺行業(yè)因為其與物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的緊密聯(lián)系，必將再次經(jīng)歷一個快速騰飛的過程，所有視覺行業(yè)的從業(yè)者，要提高自身專業(yè)修養(yǎng)，等待這一世紀(jì)的到來，伴隨產(chǎn)業(yè)發(fā)展共同成長。