[发明专利]一种基于机器视觉的卷烟机盘纸换卷余量检测系统

说明书

一种基于机器视觉的卷烟机盘纸换卷余量检测系统，包括图像采集单元、图像去噪单元、图像分割单元、图像边缘检测单元和计算单元；图像采集单元采集盘纸图像，图像采集单元的输出端连接图像去噪单元；图像去噪单元对图像去噪，图像去噪单元的输出端连接图像分割单元，图像分割单元对去噪后的图像进行分割；图像分割单元的输出端与图像边缘检测单元连接，图像边缘检测单元定位盘纸边缘；图像边缘检测单元的输出端与计算单元连接，计算单元计算盘纸厚度，当盘纸厚度小于设定值时，计算单元输出拼接动作信号至卷烟机。本发明对盘纸剩余量检测引入机器视觉技术，提高检测精度，降低盘纸浪费量，有助于卷烟企业朝智能化、自动化、柔性化方向发展。

技术领域

本发明涉及卷烟工业技术领域，尤其涉及一种基于机器视觉的卷烟机盘纸换卷余量检测系统。

背景技术

传统的卷烟机盘纸在拼接过程中，采用脉冲盘测量盘纸转速的方式计算盘纸直径，当盘纸剩余量小于设定值时启动拼接程序完成对新旧盘纸的自动切换。该方式虽简单方便，但由于盘芯直径尺寸不一致(如塑料盘芯与纸质盘芯的直径差异非常大)，不能准确测定盘纸当前的剩余量，造成盘纸浪费较多。

发明内容

为克服上述问题，本发明提供一种基于机器视觉的卷烟机盘纸换卷余量检测系统。

本发明采用的技术方案是：一种基于机器视觉的卷烟机盘纸换卷余量检测系统，包括图像采集单元、图像去噪单元、图像分割单元、图像边缘检测单元和计算单元；

所述图像采集单元对盘纸进行图像采集，盘纸图像包含背景、盘纸和透明塑料盘芯，图像采集单元的输出端连接图像去噪单元；

所述图像去噪单元对接收到的图像采用中值滤波去除椒盐噪声，得到去噪后的图像，图像去噪单元的输出端连接图像分割单元；

所述图像分割单元对去噪后的图像采用最小误差算法进行阈值分割，将图像中的目标与背景分开得到分割后的图像；图像分割单元的输出端连接图像边缘检测单元；

所述图像边缘检测单元对分割后的图像采用Canny算子去除高斯噪声并定位盘纸边缘，图像边缘检测单元的输出端连接计算单元；

所述计算单元调用Open eVision软件中的EasyGauge模块中的CircleGauge、LineGauge功能进行尺寸测量，根据检测区域内的像素点，采用最小二乘法拟合出盘纸的外圆弧边缘和内圆弧边缘，根据圆心坐标计算得到盘纸厚度，将像素尺寸乘以标定系数获得盘纸实际厚度尺寸；当盘纸厚度小于设定值时，计算单元输出拼接动作信号至卷烟机，卷烟机自行启动盘纸拼接动作，完成对新旧盘纸的自动切换工作。

进一步，所述图像分割单元采用最小误差算法进行阈值分割，最小误差算法包括以下步骤：

(2.1)设目标、背景灰度值的密度分别为f₁(x)、f₂(x)，目标点、背景点分别占图像总点数的m与1-m，则混合概率密度f(x)为：

f(x)＝mf₁(x)+(1-m)f₂(x)  (1)

(2.2)选定阈值T，求中的误差概率p(T)

p(T)＝mp₁(T)+(1-m)p₂(T)    (2)

其中，

(2.3)根据最小分类误差思想给出准则函数J(T)，当(T)最小时，求出最佳阈值T^*；