本發(fa)明屬于機(ji)器(qi)視(shi)覺檢(jian)測技(ji)術(shu)領域，具體涉及(ji)一種基于機(ji)器(qi)視(shi)覺技(ji)術(shu)的(de)水松紙折邊的(de)檢(jian)測方法(fa)。

背景技術：

水松(song)紙在卷接(jie)(jie)機(ji)上(shang)煙(yan)支(zhi)卷接(jie)(jie)的過程中會出(chu)現折邊(bian)的現象，通(tong)過在水松(song)紙兩邊(bian)加上(shang)檢測裝置(zhi)，如果發現有折邊(bian)現象，可(ke)馬上(shang)向卷接(jie)(jie)系統發送報警信號。

目前，現有(you)的(de)檢(jian)測技(ji)術是在(zai)水松(song)(song)紙邊(bian)沿上方安裝(zhuang)光(guang)纖(xian)傳(chuan)(chuan)感器(qi)組。正常(chang)情況下，傳(chuan)(chuan)感器(qi)信(xin)(xin)號照到(dao)水松(song)(song)紙上會反射(she)回來，被光(guang)纖(xian)傳(chuan)(chuan)感器(qi)接(jie)收到(dao)，如果出現折(zhe)邊(bian)現象(xiang)時，反射(she)的(de)面(mian)積會變小，接(jie)收到(dao)的(de)光(guang)強(qiang)小于(yu)設定閾值，就(jiu)會發送報警信(xin)(xin)號。但(dan)這種方式對于(yu)水松(song)(song)紙整體偏移等(deng)現象(xiang)不能很好的(de)判斷，且不能定量的(de)分析折(zhe)邊(bian)的(de)程度。

技術實現要素：

針(zhen)對(dui)現(xian)(xian)有(you)(you)技(ji)(ji)術(shu)中存在的上述技(ji)(ji)術(shu)問題，本(ben)發明提出了(le)一種(zhong)基于機(ji)器視覺技(ji)(ji)術(shu)的水松(song)紙折邊檢(jian)測(ce)方法，設(she)計合理，克服了(le)現(xian)(xian)有(you)(you)技(ji)(ji)術(shu)的不足，具有(you)(you)良好的效果(guo)。

為了實現上述目(mu)的，本發明采(cai)用(yong)如下技術方案：

一(yi)種(zhong)基(ji)于(yu)機器(qi)(qi)(qi)視覺技(ji)(ji)術(shu)的(de)水(shui)松(song)(song)(song)紙(zhi)(zhi)(zhi)折邊(bian)檢測(ce)方(fang)法(fa)，該方(fang)法(fa)采用一(yi)種(zhong)基(ji)于(yu)機器(qi)(qi)(qi)視覺技(ji)(ji)術(shu)的(de)水(shui)松(song)(song)(song)紙(zhi)(zhi)(zhi)折邊(bian)檢測(ce)裝置(zhi)，其(qi)包括一(yi)個長條形(xing)光(guang)源、兩(liang)個圖(tu)像傳感器(qi)(qi)(qi)和計算機控制(zhi)器(qi)(qi)(qi)，其(qi)中，長條形(xing)光(guang)源平(ping)行安裝在待檢水(shui)松(song)(song)(song)紙(zhi)(zhi)(zhi)的(de)下(xia)方(fang)，兩(liang)個圖(tu)像傳感器(qi)(qi)(qi)垂直(zhi)安裝在待檢水(shui)松(song)(song)(song)紙(zhi)(zhi)(zhi)的(de)上方(fang)，并分別位于(yu)待檢水(shui)松(song)(song)(song)紙(zhi)(zhi)(zhi)的(de)左右(you)兩(liang)側的(de)邊(bian)緣(yuan)處(chu)；

所述的(de)基于機器(qi)視覺技術的(de)水松紙(zhi)折邊(bian)檢(jian)測方法，具體包括(kuo)如下步驟：

步驟1：利用圖像傳感(gan)器采集模板水(shui)(shui)松(song)紙和(he)待檢水(shui)(shui)松(song)紙的邊(bian)緣圖像，并將采集到的邊(bian)緣圖像傳送到計算(suan)機控制(zhi)器；

步驟(zou)2：通過計算機控制器對(dui)步驟(zou)1所采集到的邊緣(yuan)圖像(xiang)進行灰度(du)化(hua)處(chu)理，得到灰度(du)圖像(xiang)；

步(bu)驟(zou)3：通過計算機控(kong)制器對灰度圖像進行垂(chui)直投影(ying)，得到投影(ying)曲(qu)線；

步驟4：利用梯度法對投影曲線進行查找(zhao)，分別得(de)到模板水(shui)松紙和(he)待檢水(shui)松紙的左、右側(ce)位置信息；

步驟5：對模板水松紙(zhi)和待(dai)檢(jian)水松紙(zhi)左(zuo)、右(you)(you)側(ce)位置(zhi)信(xin)息分別進行比較(jiao)計(ji)算(suan)，得到左(zuo)、右(you)(you)側(ce)位置(zhi)偏移結(jie)果，判斷待(dai)檢(jian)水松紙(zhi)的(de)左(zuo)、右(you)(you)側(ce)位置(zhi)的(de)偏移距離是否在設定的(de)靈(ling)敏度范圍內；

若(ruo)：判(pan)(pan)斷(duan)結果(guo)為(wei)待(dai)檢水(shui)松(song)紙的(de)左、右側位置的(de)偏移距離不在設定的(de)靈敏度范圍(wei)內，則判(pan)(pan)斷(duan)為(wei)待(dai)檢水(shui)松(song)紙折邊，向卷接(jie)機發送(song)報警信號；

或判斷結果為待檢水松(song)紙的(de)左、右(you)側位置的(de)偏移(yi)距離在設定的(de)靈(ling)敏度范圍，則判斷為合(he)格。

優選地，在步驟(zou)3中，對灰度化后(hou)的圖像進行垂直投影的計算(suan)公式為：

其中：ptl[j]為模(mo)板水松紙(zhi)(zhi)左側投(tou)影曲線；ptr[j]為模(mo)板水松紙(zhi)(zhi)右側投(tou)影曲線；qtl(i,j)為模(mo)板水松紙(zhi)(zhi)左側灰(hui)度化后(hou)的圖(tu)像亮度；qtr(i,j)為模(mo)板水松紙(zhi)(zhi)右側灰(hui)度化后(hou)的圖(tu)像亮度；

pl[j]為(wei)(wei)待(dai)檢(jian)水松(song)紙左側(ce)(ce)投影曲線；pr[j]為(wei)(wei)待(dai)檢(jian)水松(song)紙右側(ce)(ce)投影曲線；ql(i,j)為(wei)(wei)待(dai)檢(jian)水松(song)紙左側(ce)(ce)灰(hui)度化后(hou)的圖(tu)像亮(liang)度；qr(i,j)為(wei)(wei)待(dai)檢(jian)水松(song)紙右側(ce)(ce)灰(hui)度化后(hou)的圖(tu)像亮(liang)度；width為(wei)(wei)圖(tu)像寬度；height為(wei)(wei)圖(tu)像高度。

優選(xuan)地，在步(bu)驟4中(zhong)，用(yong)梯(ti)度法對(dui)投(tou)影后的(de)曲線進行查找的(de)具體方法為(wei)：

對一維(wei)數組ptl[j]按照(zhao)索(suo)(suo)(suo)(suo)引(yin)j從左到右遞增方(fang)(fang)向進行搜索(suo)(suo)(suo)(suo)，找出其(qi)中滿足大于設(she)定閾值△對應的(de)(de)索(suo)(suo)(suo)(suo)引(yin)值s，如(ru)(ru)果(guo)在索(suo)(suo)(suo)(suo)引(yin)遞增方(fang)(fang)向上(shang)緊挨著s后(hou)面連續19個(ge)索(suo)(suo)(suo)(suo)引(yin)對應的(de)(de)數組值都滿足大于△的(de)(de)條件，則此時(shi)的(de)(de)索(suo)(suo)(suo)(suo)引(yin)值s才能算作水(shui)松紙的(de)(de)邊緣位(wei)置(zhi)(zhi)；對一維(wei)數組pl[j]、pr[j]、ptr[j]進行同(tong)樣的(de)(de)操作得到水(shui)松紙的(de)(de)邊緣位(wei)置(zhi)(zhi)，其(qi)中pl[j]按照(zhao)j遞增方(fang)(fang)向搜索(suo)(suo)(suo)(suo)，pr[j]和ptr[j]按照(zhao)j遞減方(fang)(fang)向搜索(suo)(suo)(suo)(suo)，計算公式如(ru)(ru)下：

其中，postl為模板水(shui)松紙的(de)左(zuo)(zuo)側(ce)位(wei)(wei)置；postr為模板水(shui)松紙的(de)右(you)側(ce)位(wei)(wei)置；posl為待(dai)檢水(shui)松紙的(de)左(zuo)(zuo)側(ce)位(wei)(wei)置；posr為待(dai)檢水(shui)松紙的(de)右(you)側(ce)位(wei)(wei)置。

優選地，在步驟5中(zhong)，待(dai)檢水松紙的(de)左、右側(ce)位置的(de)偏移(yi)距離(li)是否在設定的(de)靈敏度范圍(wei)內的(de)判斷公(gong)式(shi)如下：

|(posl-postl)-(posr-postr)|≤(m*c)

其(qi)中：c為設定的靈敏度(du)，m為1mm對應的像素(su)數。

本發明(ming)所帶(dai)來的有(you)益(yi)技(ji)術(shu)效果(guo)：

相比(bi)于之前采用(yong)光纖傳感器的方(fang)式，只能(neng)定(ding)性的判斷，而且容易(yi)將水松紙偏移現象(xiang)當作折邊(bian)問(wen)(wen)題(ti)造成(cheng)誤(wu)判，本發明采用(yong)的機器視覺技(ji)術能(neng)夠很好的解決這些(xie)問(wen)(wen)題(ti)，還能(neng)定(ding)量的分析折邊(bian)程(cheng)度，具體能(neng)精確到0.02mm，極大的提升了(le)效果，滿足了(le)需求。

附圖說明

圖(tu)1為圖(tu)像傳感器(qi)及光(guang)源安裝角度圖(tu)；

圖(tu)2為(wei)模板(ban)水松紙左側(ce)和右側(ce)的(de)原始圖(tu)像示(shi)意圖(tu)。

圖3為待檢水松紙左側(ce)和右側(ce)的原始圖像示意圖。

圖4為模板(ban)水松(song)紙左(zuo)側(ce)和右側(ce)的灰度(du)化圖像示意(yi)圖。

圖(tu)5為待檢水松紙左側(ce)(ce)和右側(ce)(ce)的(de)灰度化圖(tu)像示(shi)意圖(tu)。

圖6為模板(ban)水(shui)松紙左側和右側的投影曲線示意圖。

圖(tu)7為待檢水松紙左側(ce)和右(you)側(ce)的投(tou)影曲線示意(yi)圖(tu)。

具體實施方式

下面結合附圖(tu)以及具體(ti)實施(shi)方式對(dui)本發明作進一(yi)步詳細說明：

如(ru)圖1所示，圖像(xiang)傳感器垂直(zhi)安裝(zhuang)在待檢(jian)水(shui)松(song)紙(zhi)上方邊緣(yuan)處，長(chang)條形(xing)光(guang)源平行安裝(zhuang)在待檢(jian)水(shui)松(song)紙(zhi)下方。長(chang)條形(xing)光(guang)源的(de)(de)光(guang)從對面打過來，圖像(xiang)采集器拍到的(de)(de)圖像(xiang)中，沒被待檢(jian)水(shui)松(song)紙(zhi)擋到的(de)(de)部分(fen)很亮，被擋住的(de)(de)部分(fen)，圖像(xiang)亮度降低，這(zhe)樣可以區分(fen)出待檢(jian)水(shui)松(song)紙(zhi)的(de)(de)邊緣(yuan)，得到待檢(jian)水(shui)松(song)紙(zhi)的(de)(de)左、右(you)(you)側邊緣(yuan)的(de)(de)位置(zhi)信息(xi)。再將此(ci)時待檢(jian)水(shui)松(song)紙(zhi)左、右(you)(you)側位置(zhi)與合格(ge)標準(zhun)的(de)(de)水(shui)松(song)紙(zhi)位置(zhi)進行比(bi)較(jiao)計算(suan)，如(ru)果(guo)左、右(you)(you)側合并后的(de)(de)偏移結(jie)果(guo)在設定(ding)的(de)(de)靈敏(min)度范(fan)圍外，則判斷為水(shui)松(song)紙(zhi)折邊，反之(zhi)合格(ge)。

如圖(tu)(tu)2和(he)(he)圖(tu)(tu)3所(suo)示，采集到的原始圖(tu)(tu)像是彩色(se)圖(tu)(tu)像，先要對(dui)(dui)其進(jin)行(xing)灰(hui)度(du)(du)化(hua)(hua)處理，轉化(hua)(hua)成灰(hui)度(du)(du)圖(tu)(tu)像，如圖(tu)(tu)4和(he)(he)圖(tu)(tu)5所(suo)示，再對(dui)(dui)灰(hui)度(du)(du)化(hua)(hua)進(jin)行(xing)垂直投影(ying)，得到投影(ying)曲線，如圖(tu)(tu)6和(he)(he)圖(tu)(tu)7所(suo)示，接著用(yong)梯度(du)(du)法(fa)對(dui)(dui)投影(ying)曲線查(cha)找，獲得模板和(he)(he)待(dai)檢(jian)水(shui)松紙(zhi)的左(zuo)、右(you)側位(wei)置(zhi)信息，最后對(dui)(dui)模板和(he)(he)待(dai)檢(jian)的水(shui)松紙(zhi)左(zuo)右(you)側位(wei)置(zhi)分別進(jin)行(xing)比較計算，得到左(zuo)右(you)側的位(wei)置(zhi)偏移綜合(he)結果，判定(ding)可(ke)在設定(ding)的靈敏(min)度(du)(du)范圍內(nei)，超出則不(bu)合(he)格，發生了折(zhe)邊。

具體步驟如下：

1.對(dui)模板和待檢的水松紙(zhi)原始圖像進行(xing)灰度(du)化后(hou)再垂直投影(ying)處理，計算公式如下(xia)：

其中(zhong)ptl[j]、ptr[j]、qtl(i,j)、qtr(i,j)分別為模(mo)板水(shui)(shui)松紙左、右(you)側投影曲線(xian)和灰(hui)度(du)化后的圖像亮(liang)度(du)，pl[j]、pr[j]、ql(i,j)、qr(i,j)分別為待檢水(shui)(shui)松紙左、側線(xian)和灰(hui)度(du)化后的圖像亮(liang)度(du)，width為圖像寬度(du)，height為圖像高度(du)。

2.采用梯(ti)度法查(cha)找水(shui)松紙的(de)邊緣(yuan)。對(dui)一維數(shu)組(zu)ptl[j]按(an)照(zhao)索(suo)引j從(cong)左(zuo)到(dao)右遞增(zeng)方(fang)向(xiang)進行搜索(suo)，找出(chu)其中(zhong)滿足大于設定閾值(zhi)(zhi)△對(dui)應的(de)索(suo)引值(zhi)(zhi)s，且在索(suo)引遞增(zeng)方(fang)向(xiang)上緊(jin)挨著(zhu)s后面連續19個索(suo)引對(dui)應的(de)數(shu)組(zu)值(zhi)(zhi)都滿足大于△的(de)條件，此時的(de)索(suo)引值(zhi)(zhi)s才能(neng)算作水(shui)松紙的(de)邊緣(yuan)位置；對(dui)一維數(shu)組(zu)pl[j]、pr[j]、ptr[j]進行同樣的(de)操作得到(dao)水(shui)松紙的(de)邊緣(yuan)位置，其中(zhong)pl[j]按(an)照(zhao)j遞增(zeng)方(fang)向(xiang)搜索(suo)，pr[j]和(he)ptr[j]按(an)照(zhao)j遞減方(fang)向(xiang)搜索(suo)。計算公(gong)式(shi)如下：

其中postl、postr和posl、posr分別為(wei)找到(dao)的模板和待檢的水(shui)松(song)紙左右側位置。

3.計(ji)算(suan)模板和待檢水(shui)松紙左(zuo)右側位置的綜(zong)合(he)結果，判斷在設定靈敏度c范圍內(nei)，則沒(mei)折邊，反(fan)之出(chu)現了折邊。計(ji)算(suan)公(gong)式如下：

|(posl-postl)-(posr-postr)|≤(m*c)

其中，m為1mm對應的像素數(shu)。

在本例中(zhong)，水松紙(zhi)寬(kuan)度為64mm，圖像(xiang)傳感器分辨(bian)率為744*480，光學鏡(jing)頭(tou)(tou)采用8mm的鏡(jing)頭(tou)(tou)，鏡(jing)頭(tou)(tou)距離(li)水松紙(zhi)距離(li)為17mm，此(ci)時m＝50，靈敏度c＝1mm，閾值(zhi)△＝200。按上述步驟(zou)計算得到的postl＝343像(xiang)素(su)，postr＝374像(xiang)素(su)，posl＝477像(xiang)素(su)，posr＝381像(xiang)素(su)，|(posl-postl)-(posr-postr)|＝127像(xiang)素(su)，大大超過設(she)定的1mm靈敏度，此(ci)時水松紙(zhi)發生了(le)折邊現象，折邊程度超過2mm。

本發明提供了(le)一種基于機器視(shi)覺技術的(de)(de)水(shui)松(song)紙折邊(bian)的(de)(de)檢測方法，對于水(shui)松(song)紙折邊(bian)的(de)(de)檢測精度可(ke)達到0.02mm，能(neng)夠(gou)適應不(bu)同寬度、不(bu)同品種的(de)(de)水(shui)松(song)紙檢測，具(ju)有較為廣泛的(de)(de)應用空間(jian)。

當然(ran)，上(shang)述說明并(bing)非是對本發(fa)(fa)明的(de)(de)限(xian)制，本發(fa)(fa)明也并(bing)不僅限(xian)于上(shang)述舉例，本技(ji)術領域的(de)(de)技(ji)術人員在本發(fa)(fa)明的(de)(de)實質范圍內(nei)所做出的(de)(de)變化、改(gai)型、添加(jia)或替換，也應屬于本發(fa)(fa)明的(de)(de)保護范圍。