一种基于工业相机的铺叶台摆把监控装置及监控方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于工业相机的铺叶台摆把监控装置及监控方法。所述监控方法包括以下步骤：步骤(1)在铺叶台上用数字、字母或文字来标记铺叶区域，标记的方法为把输送带平均分为若干个格子，在每个格子的其中一个斜上角以及与其对应的斜下角标记小数字、字母或文字，在每个格子的中间区域标记大数字、字母或文字；铺叶前后，分别基于在线工业相机实时获取每个格子的图像；步骤(2)根据工业相机采集的图像，评价该每个格子区域的烟叶摆把规整性，分析铺叶结果。本发明专利技术将特征提取、图像识别、颜色的提取与统计学结合在一起，为铺叶规整性的实时定量判断提供了一种科学快速的方法，为规范铺叶、提高烟叶切把的合格率提供了有效的解决方案。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于烟叶铺叶
，尤其涉及一种基于工业相机的铺叶台摆把监控装置及监控方法。
技术介绍
铺叶是打叶复烤自原烟仓库之后的重要一环，其主要的作用一方面在于配方打叶的物理配比的控制；另一方面在于，铺叶的规整控制利于原烟的切把；在配方打叶领域，往往会遇到较多的原烟等级，加上工业自身的工业分级，使得常规的分选后的烟叶等级可以多达40种之上，在传统的铺叶模式下，由于任务量比较大，原烟在麻包内摆放不是很规整，以及在管理上不能量化要求，使得经常在铺叶环节的摆把上产生如下的现象(1)铺叶时间不均匀；(2)铺叶倾斜；(3)铺叶比较凌乱；造成了部分的把头没有切掉以及部分烟叶混入了把头里面，降低了烟叶的利用率。针对现有的铺叶模式，还未有合适的铺叶监控方法实时监控铺叶的摆把状态，测算摆放烟叶的合格率等量化标准。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种基于工业相机的铺叶台摆把监控装置及监控方法。本专利技术从工业相机拍摄的图像中提取烟叶的物理特征信息以及颜色信息，来监控铺叶台上的烟叶摆放是否规整，测算摆放烟叶的合格率。本专利技术的技术方案如下：一种基于工业相机的铺叶台摆把监控方法，包括以下步骤：步骤(1)在铺叶台上用数字、字母或文字来标记铺叶区域，标记的方法为把烟叶输送带平均分为若干个格子，在每个格子的其中一个斜上角及其对应的斜下角标记小数字、字母或文字，在每个格子的中间区域标记大数字、字母或文字；数字、字母或文字的颜色与输送带、烟叶的颜色有明显区别，铺叶前后，以输送带的边缘作为基准线，分别基于在线工业相机实时获取每个格子的图像；一般来说，烟叶输送带有几十米，将输送带平分成若干个格子，每个格子的长度为600～1000mm，可以根据实际情况调整格子的长度。每个格子上可以标记不同的数字、字母或文字，也可以取M个数字、文字或字母，然后在输送带的每个格子上分别依次标记，比如采用5个数字进行标记，在输送带每个格子上依次标记1234512345…，直至输送带上的格子标记完成；标记方式也可根据实际操作方便而设定；然后把不同的标记区域分配给相应的操作员，因此可以把烟叶摆放的位置与具体的操作员进行关联上，进而能够评价每个操作员铺叶的规范性，提高铺叶的规整性。步骤(2)计算机对工业相机采集的图像进行图像处理，识别铺叶后烟叶所在的格子区域对应的数字、字母或文字标记，识别烟叶的主体区域以及主体区域中烟叶摆把的倾角，识别烟叶的色差分布，评价该每个格子区域的烟叶摆把规整性，分析铺叶结果，最后保存原始图像以及分析结果，可以按照班次统计铺叶的合格率，也可以按照铺叶类型统计分析每个班次的合格率，也可以按照铺叶区域的标记统计的合格率，最后生成铺叶日志及报表。识别铺叶后烟叶所在的格子区域对应的数字、字母或文字标记：铺叶前，抓取每个格子的图像，依次采用工业相机把每个格子的图像保存；然后定位到每个格子(i)斜上角或斜下角的标记区域，标记区域所在图像上的像素区域为[a1：a2，b1：b2]，如图1所示，a1，a2，b1，b2为标记区域的坐标值，将标记区域的图像进行滤波降噪处理，获取图像的RGB空间矩阵，然后进行灰度处理，得到灰度矩阵定义为MI(i)，i＝1,2,3,…,n，n为格子总数；铺叶后抓取烟叶所在格子的图像，取出对应[a1：a2，b1：b2]像素区域的标记区域，将该标记区域的图像进行滤波降噪处理，获取图像的RGB空间矩阵，然后进行灰度处理；得到灰度矩阵记为TI；定义σ为图像矩阵的相似度，计算σ(i)＝||TI-MI(i)||＝sqrt(Sum(sum((TI-MI(i)).*(TI-MI(i)))))(1)最小σ值所对应的i即为铺叶后抓取图像的格子的序号，即识别出铺叶后烟叶所在的格子区域对应的数字、字母或文字标记。烟叶主体区域的识别：通过图像的色彩分割获取烟叶所在的图片区域，对烟叶所在的图片区域进行滤波去除噪声，获取图像的RGB空间矩阵，然后进行灰度处理和二值化处理，得到灰度矩阵G；根据灰度矩阵G得到每个格子区域图像的连通关系；并计算每个格子的图像中烟叶连通区域的面积，寻找最大区域面积A1与次大区域面积A2，剔除其它小块的面积；如果A1≥70％，则A1为烟叶的主体区域，代表整体烟叶的铺叶方向；如果A1≥50％,A2≥30％，则这两个区域为烟叶的主体区域，分别代表着烟叶的铺叶方向；如果A1<50％，则烟叶铺叶的方向十分零散，不规整；烟叶摆把倾角的计算：根据灰度矩阵G识别烟叶主体区域后，提取烟叶主体区域的轮廓信息，提取轮廓信息的骨骼中心线，根据提取的骨骼中心线数据，运用MCCV(蒙特卡洛交叉验证)剔除异常点，根据PLS(偏最小二乘)进行线性拟合；根据拟合的数据，计算拟合线与铺叶输送带边缘的夹角，该夹角即为烟叶摆把的倾角。识别烟叶的色差分布：将铺叶后的每个格子的图像进行滤波去除噪声，获取图像的RGB空间矩阵，再进行灰度处理，按照灰度等级从小到大进行排序，选取小于P％的灰度数据，P的阈值的根据烟梗所占整个烟叶的比例确定,计算小于P％的灰度数据的空间分布距离；采用去头截尾的办法计算空间分布距离的平均值；从而得到二值图，根据二值图可直接判别出烟梗和烟叶色差分布；并计算深色颜色分布点距离输送带垂直距离占图像长度的百分比；铺叶的规整性评价：如果铺叶倾角为90±10度，烟叶把头方向颜色下深上浅为铺叶标准且规整；颜色下浅上深为铺叶标准但不规整；如果铺叶倾角不在90±10度范围内，烟叶把头方向颜色下深上浅为铺叶不标准，但规整，颜色下浅上深为铺叶不标准且不规整；如果深色颜色分布离开输送带摆把侧的垂直距离超过该方向边框长度的10％，则判定铺叶较为凌乱，不合格。本专利技术通过工业相机获取铺叶台上方的图像数字等，通过摆把的烟叶图像的色彩空间来判别烟叶主体摆把的倾角以及烟叶色差的分布区域；具体地，在实际的生产线的识别过程中，首先获取现场每个格子所有烟叶的图像，对图像进行预处理，去噪，滤波，提取烟叶图像的颜色信息，对滤波后的图像数据进行物理特征信息的提取，然后运用矩阵的相似性来识别摆放烟叶的位置信息；根据图像中联通区域的识别，来定位到主体的摆放烟叶，以及摆放烟叶的角度；根据原始图像的色彩空间的颜色深浅，来识别深色颜色区域的分布来判别烟叶摆放是否凌乱；并结合管理规范，形成具体工位的铺叶考核系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于工业相机的铺叶台摆把监控方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(1)在铺叶台上用数字、字母或文字来标记铺叶区域，标记的方法为把烟叶输送带平均分为若干个格子，在每个格子的其中一个斜上角及其对应的斜下角标记小数字、字母或文字，在每个格子的中间区域标记大数字、字母或文字；数字、字母或文字的颜色与输送带、烟叶的颜色有明显区别，铺叶前后，以输送带的边缘作为基准线，分别基于在线工业相机实时获取每个格子的图像；步骤(2)计算机对工业相机采集的图像，进行图像处理，识别铺叶后烟叶所在的格子区域对应的数字、字母或文字标记，识别烟叶的主体区域以及主体区域中烟叶摆把的倾角，识别烟叶的色差分布，评价该每个格子区域的烟叶摆把规整性，分析铺叶结果，最后保存原始图像以及分析结果，生成铺叶日志及报表。

【技术特征摘要】
1.一种基于工业相机的铺叶台摆把监控方法，其特征在于，包
括以下步骤：
步骤(1)在铺叶台上用数字、字母或文字来标记铺叶区域，标
记的方法为把烟叶输送带平均分为若干个格子，在每个格子的其中一
个斜上角及其对应的斜下角标记小数字、字母或文字，在每个格子的
中间区域标记大数字、字母或文字；数字、字母或文字的颜色与输送
带、烟叶的颜色有明显区别，铺叶前后，以输送带的边缘作为基准线，
分别基于在线工业相机实时获取每个格子的图像；
步骤(2)计算机对工业相机采集的图像，进行图像处理，识别
铺叶后烟叶所在的格子区域对应的数字、字母或文字标记，识别烟叶
的主体区域以及主体区域中烟叶摆把的倾角，识别烟叶的色差分布，
评价该每个格子区域的烟叶摆把规整性，分析铺叶结果，最后保存原
始图像以及分析结果，生成铺叶日志及报表。
2.如权利要求1所述的基于工业相机的铺叶台摆把监控方法，
其特征在于，
识别铺叶后烟叶所在的格子区域对应的数字、字母或文字标记：
铺叶前，抓取每个格子的图像，依次采用工业相机把每个格子的
图像保存；然后定位到每个格子斜上角或斜下角的标记区域，标记区
域所在图像上的像素区域为[a1：a2，b1：b2]，a1，a2，b1，b2为标
记区域的坐标值，将标记区域的图像进行滤波降噪处理，获取图像的
RGB空间矩阵，然后进行灰度处理，得到灰度矩阵定义为MI(i)，
i＝1,2,3,…,n，n为格子总数；
铺叶后抓取烟叶所在格子的图像，取出对应[a1：a2，b1：b2]像
素区域的标记区域，将该标记区域的图像进行滤波降噪处理，获取图
像的RGB空间矩阵，然后进行灰度处理；得到灰度矩阵记为TI；
定义σ为图像矩阵的相似度，计算
σ(i)＝||TI-MI(i)||
＝sqrt(Sum(sum((TI-MI(i)).*(TI-MI(i)))))(1)
最小σ值所对应的i即为铺叶后抓取图像的格子的序号，即识别
出铺叶后烟叶所在的格子区域对应的数字、字母或文字标记。
3.如权利要求1所述的基于工业相机的铺叶台摆把监控方法，
其特征在于，
烟叶主体区域的识别：通过图像的色彩分割获取烟叶所在的图片
区域，对烟叶所在的图片区域进行滤波去除噪声，获取图像的RGB空
间矩阵，然后进行灰度处理和二值化处理，得到灰度矩阵G；
根据灰度矩阵G得到每个格子区域图像的连通关系；并计算每个
格子的图像中烟叶连通区域的面积，寻找最大区域面积A1与次大区
域面积A2，剔除其它小块的面积；
如果A1≥70％，则A1为烟叶的主体区域，代表整体烟叶的铺叶
方向；
如果A1≥50％,A...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴永生，张军，周德荣，薛庆逾，黄琨，伍俊文，吴国敏，沈荣，李永坚，石超，
申请(专利权)人：红塔烟草集团有限责任公司楚雄卷烟厂，
类型：发明
国别省市：云南;53