一種基于機器視覺技術(shù)的透明紙偏移檢測裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于機器視覺技術(shù)的透明紙偏移檢測裝置及方法，屬于透明紙檢測技術(shù)領(lǐng)域，包括工業(yè)相機、LED光源、聚光透鏡、黑色背光板和待檢透明紙。本發(fā)明采用LED光源并通過聚光透鏡進(jìn)行聚光后，照射到透明紙邊緣，透明紙邊緣由于反光其亮度會與其他部分產(chǎn)生明顯差異，在待檢透明紙背面安裝黑色背光板，可以有效消除外界光線干擾，提高待檢透明紙邊緣與其他區(qū)域的對比度；采用工業(yè)相機正對待檢透明紙邊緣進(jìn)行拍攝，采集圖像數(shù)據(jù)，并對其進(jìn)行濾波和減小誤差處理，得到準(zhǔn)確的圖像數(shù)據(jù)，通過對圖像數(shù)據(jù)的判斷，實現(xiàn)待檢透明紙的檢測。
【專利說明】
一種基于機器視覺技術(shù)的透明紙偏移檢測裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于透明紙檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于機器視覺技術(shù)的透明紙偏移檢測裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，市場上很多商品的包裝盒外包裹了一層透明紙，其目的是密封、防潮，因此透明紙使用非常廣泛。然而，在包裝過程中透明紙可能會出現(xiàn)偏移或缺失，為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量，防止不合格的透明紙產(chǎn)品流入市場，可以在包裝過程中安裝透明紙質(zhì)量檢測裝置，檢測其是否偏移、缺失。目前，主要使用光電式透明紙偏移檢測裝置對透明紙是否缺失進(jìn)行檢測，但對透明紙偏移程度檢測效果不理想。光電式透明紙偏移檢測裝置的實現(xiàn)原理是:通過安裝在透明紙兩側(cè)的光電傳感器收發(fā)器進(jìn)行缺失判斷。當(dāng)存在透明紙時，因其遮擋住發(fā)射器發(fā)射的光線，接收器的光電二極管處于不導(dǎo)通狀態(tài)；當(dāng)出現(xiàn)透明紙缺失時，接收器的光電二極管處于導(dǎo)通狀態(tài)，如此通過光電二極管是否導(dǎo)通來判斷透明紙是否缺失。
[0003]市場上多采用無色的透明紙對商品進(jìn)行包裝，使用光電式透明紙偏移檢測裝置對其檢測時常出現(xiàn)誤檢、漏檢現(xiàn)象，導(dǎo)致透明紙不合格產(chǎn)品流入市場，降低了包裝設(shè)備的工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，需要一種更加準(zhǔn)確有效的檢測方法檢測市場上各種透明紙。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種基于機器視覺技術(shù)的透明紙偏移檢測裝置及方法，能夠更加準(zhǔn)確有效的檢測透明紙在包裝過程中出現(xiàn)的透明紙偏移、缺失。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種基于機器視覺技術(shù)的透明紙偏移檢測裝置，包括工業(yè)相機、LED光源、聚光透鏡、黑色背光板和待檢透明紙；
[0007]所述工業(yè)相機的鏡頭正對待檢透明紙的邊緣;所述聚光透鏡安裝于所述LED光源的前部;所述LED光源和所述工業(yè)相機位于待檢透明紙的同一側(cè)，且所述LED光源的照射角度和所述工業(yè)相機的鏡頭成一定角度;所述黑色背光板位于待檢透明紙的另一側(cè)；
[0008]LED光源通過聚光透鏡聚光后，照射到待檢透明紙的邊緣，采用工業(yè)相機對待檢透明紙的邊緣進(jìn)行拍攝，采集圖像數(shù)據(jù)，通過對采集到的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行減小誤差和濾波處理，得到準(zhǔn)確的圖像數(shù)據(jù)，通過對圖像數(shù)據(jù)的判斷，實現(xiàn)待檢透明紙的檢測。
[0009]優(yōu)選地，所述LED光源的照射角度和所述工業(yè)相機的鏡頭成45°。
[0010]優(yōu)選地，所述工業(yè)相機采用線陣工業(yè)相機。
[0011 ] 優(yōu)選地，所述LED光源采用條形LED光源。
[0012]優(yōu)選地，所述聚光透鏡采用柱狀聚光透鏡。
[0013]基于機器視覺技術(shù)的透明紙偏移檢測裝置的基本原理如下:
[0014]LED光源通過聚光透鏡進(jìn)行聚光后，照射到透明紙邊緣，透明紙邊緣由于反光其亮度會與其他部分產(chǎn)生明顯差異。在透明紙背面安裝黑色背光板，可以有效消除外界光線干擾，提高透明紙邊緣與其他區(qū)域的對比度。采用工業(yè)相機正對待檢透明紙邊緣進(jìn)行拍攝，采集圖像數(shù)據(jù)。由工業(yè)相機采集的圖像數(shù)據(jù)是一組像素點灰度值，對其進(jìn)行濾波和減小誤差處理，得到準(zhǔn)確的圖像數(shù)據(jù)，通過對圖像數(shù)據(jù)的判斷，實現(xiàn)被測透明紙的檢測。
[0015]此外，本發(fā)明還提到一種基于機器視覺技術(shù)的透明紙偏移檢測方法，該方法采用上述所述的一種基于機器視覺技術(shù)的透明紙偏移檢測裝置，按照如下步驟進(jìn)行:
[0016]步驟1:正確安裝上述檢測裝置；
[0017]步驟2:采用LED光源通過柱狀聚光透鏡進(jìn)行聚光后，照射到待檢透明紙的邊緣；
[0018]步驟3:將工業(yè)相機的鏡頭正對待檢透明紙的邊緣進(jìn)行拍攝，多次采集圖像數(shù)據(jù)；
[0019]步驟4:對步驟3采集到的圖像數(shù)據(jù)通過多次測量求平均值法進(jìn)行減小誤差處理；
[0020]步驟5:對通過步驟4進(jìn)行減小誤差處理的圖像數(shù)據(jù)通過鄰域相關(guān)法進(jìn)行濾波處理，得到準(zhǔn)確的圖像數(shù)據(jù)；
[0021]步驟6:對步驟5中的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，判斷是否存在大于設(shè)定閾值的像素點灰度值；
[0022]若:判斷結(jié)果是不存在大于設(shè)定閾值的像素點灰度值，則待檢透明紙不合格；
[0023]或判斷結(jié)果是存在大于設(shè)定閾值的像素點灰度值，則根據(jù)步驟5中的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)一步確定待檢透明紙的邊緣位置，并將其和設(shè)定位置進(jìn)行比較，計算出實際偏移距離；
[0024]步驟7:將步驟6中計算出的實際偏移距離與待檢透明紙合格時的最大偏移值進(jìn)行比較，判斷待檢透明紙是否合格；
[0025]若:判斷結(jié)果是實際偏移距離大于待檢透明紙合格時的最大偏移值，則待檢透明紙不合格；
[0026]或判斷結(jié)果是實際偏移距離小于或等于待檢透明紙合格時的最大偏移值，則待檢透明紙合格。
[0027]本發(fā)明所帶來的有益技術(shù)效果:
[0028]采用了特殊安裝角度的工業(yè)相機及LED光源，處理速度更快，節(jié)省了時間，提高了效率;本發(fā)明采用機器視覺技術(shù)比傳統(tǒng)的光電傳感器更加靈活、直觀、準(zhǔn)確;本發(fā)明具有較高的可靠性和準(zhǔn)確度，可以用于檢測各種類型的透明紙，能有效的避免透明紙缺陷產(chǎn)品流入市場，具有廣泛的應(yīng)用價值。
【附圖說明】
[0029]圖1為本發(fā)明基于機器視覺技術(shù)的透明紙偏移檢測裝置的安裝示意圖。
[0030]圖2為透明紙圖像數(shù)據(jù)的坐標(biāo)化圖。
[0031]圖3為透明紙圖像數(shù)據(jù)的連線坐標(biāo)圖。
[0032]圖4為透明紙圖像數(shù)據(jù)的濾波后的坐標(biāo)圖。
[0033]圖5為透明紙缺失的像素點圖像。
[0034]圖6為透明紙偏移時的像素點圖像。
[0035]其中，1-線陣工業(yè)相機;2-條形LED光源；3_柱狀聚光透鏡;4_黑色背光板;5_待檢透明紙;6-鏡頭。
【具體實施方式】
[0036]下面結(jié)合附圖以及【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明:
[0037]如圖1為本發(fā)明基于機器視覺技術(shù)的透明紙偏移檢測裝置的安裝示意圖。線陣工業(yè)相機I的鏡頭6正對待檢透明紙5的邊緣安裝，條形LED光源2與線陣工業(yè)相機I的鏡頭6成約45°安裝于線陣工業(yè)相機I的一側(cè);在條形LED光源2前安裝柱狀聚光透鏡3。光線經(jīng)柱狀聚光透鏡3聚光后，照射到待檢透明紙5的邊緣區(qū)域，由于反光，待檢透明紙5的邊緣的亮度會與其他部分產(chǎn)生明顯差異。在待檢透明紙5的背面安裝黑色背光板4，可以有效消除外界光線干擾，提高待檢透明紙5的邊緣與其他區(qū)域的對比度。
[0038]圖2為透明紙圖像數(shù)據(jù)的坐標(biāo)化圖。以采用128像素的單色線陣工業(yè)相機為例，橫坐標(biāo)像素最大是128，縱坐標(biāo)灰度值最大是255。該圖像顯示工業(yè)相機采集到的透明紙圖像數(shù)據(jù)的坐標(biāo)圖。透明紙存在時，光源照射在透明紙邊緣上，該位置反射的光亮度最大，故其灰度值最大。
[0039]圖3為透明紙圖像數(shù)據(jù)的連線坐標(biāo)圖。為了進(jìn)一步消除外界干擾、避免產(chǎn)生誤檢，本發(fā)明采用多次求平均值的方法對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，即設(shè)定一個緩沖區(qū)，保存最近多次采集到的圖像數(shù)據(jù)，進(jìn)行平均處理(去除最大值、最小值)，得到的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)化處理。
[0040]圖4為透明紙圖像數(shù)據(jù)的濾波坐標(biāo)圖。對平均值后的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波得到更準(zhǔn)確的圖像數(shù)據(jù)，本發(fā)明采用鄰域相關(guān)法對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，濾除部分噪聲干擾。濾波公式如下:
[0041]a[i] =a*a[i_l] + (l-a)*a[i]
[0042]其中a[ i ]為當(dāng)前像素點的灰度值，a [ 1-Ι ]為前一個像素點灰度值，α是濾波參數(shù)。本實施例中α取值為0.2，濾波效果如圖4所示，可看出濾波圖比連線圖要平滑，進(jìn)一步減小了噪聲干擾。
[0043]圖5為透明紙缺失的像素點圖像。根據(jù)實際情況設(shè)定一個閾值，將相機的圖像數(shù)據(jù)經(jīng)過濾波處理后，和設(shè)定閾值進(jìn)行比較，查詢是否存在超過該設(shè)定閾值的像素點灰度值，如果不存在超過該設(shè)定閾值的像素點灰度值，則說明未找到待檢透明紙的邊緣，從而判定待檢透明紙不存在。
[0044]如果存在超過該設(shè)定閾值的像素點灰度值，則說明待檢透明紙進(jìn)行了偏移，如圖6所示，
[0045]當(dāng)待檢透明紙偏移時，像素點灰度值最大點也會發(fā)生變化，可知當(dāng)前像素點灰度值最大點對應(yīng)的像素位置，即當(dāng)前像素值。在開始時需要對待檢透明紙的邊緣進(jìn)行校準(zhǔn)，得到校準(zhǔn)的待檢透明紙邊緣位置，即設(shè)定值。將當(dāng)前像素值減去設(shè)定值可得待檢透明紙邊緣相對于基準(zhǔn)位置的偏移像素點數(shù)目。
[0046]在線陣工業(yè)相機和待檢透明紙位置一定時，可知像素點值和實際長度的比例，由此可計算出待檢透明紙實際的偏移距離。
[0047]如果實際偏移距離大于透明紙合格時的最大偏移值，則判斷待檢透明紙不合格；如果實際偏移距離小于或等于透明紙合格時的最大偏移值，則判斷待檢透明紙合格。
[0048]本發(fā)明基于機器視覺技術(shù)檢測透明紙在包裝過程中可能出現(xiàn)的偏移、缺失等問題，在一維空間里進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、分析，提高了處理速度，可滿足工業(yè)生產(chǎn)實時性需求，并且具有非常高的檢測準(zhǔn)確度，可以有效的避免透明紙缺陷產(chǎn)品流入市場，具有較高的使用價值和廣泛的應(yīng)用空間。
[0049]當(dāng)然，上述說明并非是對本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的實質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1.一種基于機器視覺技術(shù)的透明紙偏移檢測裝置，其特征在于:包括工業(yè)相機、LED光源、聚光透鏡、黑色背光板和待檢透明紙； 所述工業(yè)相機的鏡頭正對待檢透明紙的邊緣;所述聚光透鏡安裝于所述LED光源的前部;所述LED光源和所述工業(yè)相機位于待檢透明紙的同一側(cè)，且所述LED光源的照射角度和所述工業(yè)相機的鏡頭成一定角度;所述黑色背光板位于待檢透明紙的另一側(cè)； LED光源通過聚光透鏡聚光后，照射到待檢透明紙的邊緣，采用工業(yè)相機對待檢透明紙的邊緣進(jìn)行拍攝，采集圖像數(shù)據(jù)，通過對采集到的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行減小誤差和濾波處理，得到準(zhǔn)確的圖像數(shù)據(jù)，通過對圖像數(shù)據(jù)的判斷，實現(xiàn)待檢透明紙的檢測。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機器視覺技術(shù)的透明紙偏移檢測裝置，其特征在于:所述LED光源的照射角度和所述工業(yè)相機的鏡頭成45°。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機器視覺技術(shù)的透明紙偏移檢測裝置，其特征在于:所述工業(yè)相機采用線陣工業(yè)相機。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機器視覺技術(shù)的透明紙偏移檢測裝置，其特征在于:所述LED光源采用條形LED光源。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機器視覺技術(shù)的透明紙偏移檢測裝置，其特征在于:所述聚光透鏡采用柱狀聚光透鏡。6.—種基于機器視覺技術(shù)的透明紙偏移檢測方法，其特征在于:采用權(quán)利要求1所述的基于機器視覺技術(shù)的透明紙偏移檢測裝置，按照如下步驟進(jìn)行: 步驟I:正確安裝上述檢測裝置； 步驟2: LED光源通過聚光透鏡聚光后，照射到待檢透明紙的邊緣； 步驟3:將工業(yè)相機的鏡頭正對待檢透明紙的邊緣進(jìn)行拍攝，多次采集圖像數(shù)據(jù)； 步驟4:對步驟3采集到的圖像數(shù)據(jù)通過多次測量求平均值法進(jìn)行減小誤差處理； 步驟5:對通過步驟4進(jìn)行減小誤差處理的圖像數(shù)據(jù)通過鄰域相關(guān)法進(jìn)行濾波處理，得到準(zhǔn)確的圖像數(shù)據(jù)； 步驟6:對步驟5中的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，判斷是否存在大于設(shè)定閾值的像素點灰度值；若:判斷結(jié)果是不存在大于設(shè)定閾值的像素點灰度值，則直接判斷待檢透明紙不合格；或判斷結(jié)果是存在大于設(shè)定閾值的像素點灰度值，則根據(jù)步驟5中的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)一步確定待檢透明紙的邊緣位置，并將其和設(shè)定位置進(jìn)行比較，計算出實際偏移距離； 步驟7:將步驟6中計算出的實際偏移距離與待檢透明紙合格時的最大偏移值進(jìn)行比較，判斷待檢透明紙是否合格； 若:判斷結(jié)果是實際偏移距離大于待檢透明紙合格時的最大偏移值，則待檢透明紙不合格； 或判斷結(jié)果是實際偏移距離小于或等于待檢透明紙合格時的最大偏移值，則待檢透明紙合格。
【文檔編號】G01B11/02GK106091936SQ201610397193
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月1日 公開號201610397193.8, CN 106091936 A, CN 106091936A, CN 201610397193, CN-A-106091936, CN106091936 A, CN106091936A, CN201610397193, CN201610397193.8
【發(fā)明人】李志 , 龔燦, 張義偉, 朱文祥
【申請人】中國電子科技集團(tuán)公司第四十一研究所