基于机器视觉的卷烟成型纸的粘合剂质量检测系统研究

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卷烟滤棒粘合剂质量直接决定了烟草行业滤棒产品质量。而目前,对于卷烟滤棒的质量检测工作主要采用的是人工目测检测方式,存在检测成本高,劳动强度高,检测标准不统等问题,严重影响企业生产效率。机器视觉技术具有非接触、全方位、高精度、高速等优势,本文开展基于机器视觉的卷烟成型纸的粘合剂质量检测系统研究,利用机器视觉技术代替传统人工检测,提高烟草行业滤棒生产质量和生产效率,为企业实现更好的经济效益。本文根据卷烟成型纸表面特征以及光学特性,设计了目标检测成像方案以及系统检测平台,实时采集卷烟成型纸的粘合剂图像数据,提出了卷烟成型纸的粘合剂质量视觉检测和测量算法,通过工控机实时分析卷烟成型纸的粘合剂质量,对次品进行实时剔除。论文主要研究内容如下:(1)介绍了本文课题的研究背景与意义,概述工业智能制造结合机器视觉的研究意义,以及烟草行业对视觉检测的实际需求。分别从涂胶检测、机器视觉、图像处理等技术方面进行了研究现状分析。(2)针对实际生产线的需求,提出了卷烟成型纸的粘合剂质量视觉检测系统总体方案。介绍了本文研究对象,分析了其检测标准、检测指标和系统性能指标,详细介绍了系统硬件平台、软件平台、电气控制等三部分的设计,其中硬件平台设计包括硬件平台设计方案以及关键设备选型方案,软件平台设计包括人机交互界面以及系统数据库设计,电气控制设计包含上位机与下位机通信的电气控制部分的电路设计。(3)实现了卷烟成型纸的粘合剂质量视觉检测系统标定。系统的相机标定是机器视觉检测和机器视觉测量的一个重要步骤,通过相机标定得到图像坐标系和实际物理坐标系之间的关系。(4)研究了卷烟成型纸的粘合剂质量视觉检测算法。针对卷烟成型纸表面成像的光照不均匀现象,提出了一种基于光照模型的光照均匀算法,通过建立Lambert光照模型解决卷烟成型纸表面由于光照不均匀导致采集图像质量的影响。对原始图像进行光照均匀处理后,再通过双边滤波进一步减少外部噪声对成型纸边界提取的影响,采用二维最大熵分割提取ROI,最后结合形态学分析和连通域搜索方法再对ROI卷烟成型纸部分的粘合剂进行定位和测量。实验结果表明,设计的视觉检测算法能准确实现粘合剂的质量检测。(5)开发实现了卷烟成型纸的粘合剂质量视觉检测系统。介绍了硬件和软件系统的具体实现,在线测试证明开发的视觉检测系统能够满足实际生产需求和检测要求。
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