基于TOF技术的条盒香烟缺包检测方法技术

本发明专利技术提供了基于TOF技术的条盒香烟缺包检测方法，属于检测技术领域。该基于TOF技术的条盒香烟缺包检测方法，包括计算机、光源发射器和图像传感器；获取拍摄景物的距离、初步判断烟包异常、获取一维灰度图像、获取二维灰度图像、再次判断烟包异常；计算机通过图像处理技术对扫描产生的二维灰度图像依次进行兴趣区域提取、二值化、查找轮廓及像素计数等处理，最后计算出堆叠烟包端面距离超过设定阈值的像素数。采用激光光源照射待检堆叠烟包的端面，反射到图像传感器上成像的位置发生变化，计算机根据激光光源在图像传感器上成像的亮度可判断是否存在缺包的情况。本发明专利技术解决了传统机器检测的不足。统机器检测的不足。统机器检测的不足。

【技术实现步骤摘要】
基于TOF技术的条盒香烟缺包检测方法


[0001]本专利技术涉及检测
，具体而言，涉及基于TOF技术的条盒香烟缺包检测方法。

技术介绍

[0002]目前，存在缺陷的产品一旦流入市场，在损害消费者利益的同时，也损坏了企业的信誉和形象，因此，企业对自己产品质量的把控也越来越严；在各个行业中，包装内部产品缺包被公认为是最严重的质量问题之一。在卷烟生产过程中，条盒香烟包装是一道重要的工序，由于包装机及人为因素等，经常会发现包装后的条盒香烟内有缺包现象，造成严重的质量问题。
[0003]各家卷烟企业对“条盒缺包”问题非常重视，为了彻底杜绝此问题，在包装机上不同位置分别安装了或者同时安装了各种不同检测方式的缺包检测装置，其中包括称重式、光电式、射线式、负压式、涡流式、视觉式等，但从现场使用情况来看，都存在着不同程度的缺陷，无法彻底解决条盒香烟的缺包问题。

技术实现思路

[0004]为了弥补以上不足，本专利技术提供了基于TOF技术的条盒香烟缺包检测方法，用于检测条盒香烟包装过程中是否存在小包缺失以及烟包错位、破损等；当检测到存在小包缺失、错位、破损时向包装机组控制系统发送剔除信号，由包装机组控制系统在相应位置将缺陷条盒剔除。
[0005]本专利技术是这样实现的：
[0006]本专利技术实施例提供的基于TOF技术的条盒香烟缺包检测方法，步骤如下：
[0007]S1：提供计算机、光源发射器和图像传感器，其中，光源发射器与图像传感器采用对称分布安装；堆叠烟包距离发生变化时，激光线在图像传感器上成像的位置会对应不同，如果存在缺包，激光线成像的亮度会明显低于没有缺包时的成像亮度；
[0008]S2：获取拍摄景物的距离，传感器发出经调制的激光线，激光线遇到物体后反射到传感器处，传感器通过计算光线发射和反射时间差或相位差，就可换算出被拍摄景物的距离，以产生深度信息，此外再结合传统的相机拍摄，就能将物体的三维轮廓以不同颜色代表不同距离的地形图方式呈现出来；
[0009]S3：初步判断烟包异常，获取步骤S1中所述的计算机判断激光线在图像传感器上成像的亮度是否低于设定阈值，当低于设定阈值则认为存在缺包情况，当高于阈值则根据激光线在图像传感器的上的位置计算出传感器到达烟包的对应距离，来判断烟包是否倾斜、错位；
[0010]S4：获取一维灰度图像，将每个像素对应的烟包距离转化为0～ 255的灰度值并绘制到图像模板上，获取步骤S2中换算出被拍摄景物的距离，图像传感器每采集一帧图像会产生一条垂直的对应一维灰度图像；
[0011]S5：获取二维灰度图像，通过对水平运动的堆叠烟包进行等间隔多次采样，最终可得到一张对应的二维灰度图像，图像上的每个像素的灰度值对应到达待检烟包端面的距离；
[0012]S6：再次判断烟包异常，通过步骤S5获取的二维灰度图，计算机通过图像处理技术对扫描产生的二维灰度图像依次进行兴趣区域提取、二值化、查找轮廓及像素计数等处理，最后计算出堆叠烟包端面距离超过设定阈值的像素数；结合S3中判断结果，当该像素数所占堆叠烟包总像素数百分比超过设定值时则认为该堆叠烟包存在缺包、错位、破损的异常情况。
[0013]在本专利技术提供的一种实施列中，该装置安装于美容器之前的传输通道一侧，采用TOF相机采集堆叠烟包的侧面图像，通过图像的深度信息来判断是否缺包以及烟包错位、破损。
[0014]在本专利技术提供的一种实施列中，采用激光光源照射待检测堆叠烟包端面，被照射区域亮度会明显高于其它区域，为后续图像采集及处理提供基础。
[0015]在本专利技术提供的一种实施列中，激光光源和图像传感器对称分布，堆叠烟包距离发生变化时，激光线在图像传感器上成像的位置会对应不同，如果存在缺包时，激光线成像的亮度会明显低于没有缺包的图像亮度。
[0016]在本专利技术提供的一种实施列中，通过调制光源发射时间和传感器曝光时间来间接计算光的传播时间和目标距离。
[0017]在本专利技术提供的一种实施列中，光源是由调制电路所驱动的一个或多个光源发射器所组成，光源发射器所发出的光线的波长还必需落在感应器中过滤器的光谱宽度的范围内。
[0018]在本专利技术提供的一种实施列中，将每个像素对应的距离转换为 0～255的灰度值并绘制到图像模板上；转换公式如下：并绘制到图像模板上；转换公式如下：
[0019]其中，Gray
i
为第i行图像数据转换后的对应灰度值，D
i
为第i行图像数据查表得到的堆叠烟包端面距离，10为堆叠烟包端面距离最大值，单位为mm。
[0020]在本专利技术提供的一种实施列中，将烟包之外的区域像素灰度值设为255；二值化是为了将烟包端面距离超过设定阈值的像素数与其它像素分离，将烟包端面距离超过设定阈值的像素灰度值设为0，其它像素灰度值设为255；判断待检堆叠烟包位置是否存在缺包或错位的公式为：
[0021]其中，S
cur
为堆叠烟包端面距离超过设定阈值的像素总数，S
total
为烟包的像素总数，P
max
为允许的缺陷区域百分比；当堆叠烟包端面距离超过设定阈值的像素数与堆叠烟包的像素总数比值低于P
max
时判断当前堆叠烟包为合格，即烟包不存在缺失或者错位，否则判断当前堆叠烟包位置存在缺失或错位的情况。
[0022]本专利技术的有益效果是：本专利技术中采用激光光源照射待检堆叠烟包的端面，反射到图像传感器上成像的位置发生变化，计算机根据激光光源在图像传感器上成像的亮度可判断是否存在缺包的情况。通过图像处理技术对扫描产生的二维灰度图像进行处理，计算出
堆叠烟包端面距离超过设定阈值的像素数，最终判断该堆叠烟包是否存在缺包、错位、破损情况。本专利技术解决了传统机器视觉检测方式对于烟包错位、堆叠烟包前后不齐无法准确检测的不足。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0024]图1为本专利技术实施方式提供的光路示意图；
[0025]图2为本专利技术实施方式提供的高速面阵图像传感器所采集烟包端面图像的效果图；
[0026]图3为本专利技术实施方式提供的图像传感器一帧图像对应的一维灰度图像效果；
[0027]图4为本专利技术实施方式提供的对存在缺包的二维灰度图像进行图像处理的效果图；
[0028]图5为本专利技术实施方式提供的对存在错位的二维灰度图像进行图像处理的效果图。
具体实施方式
[0029]为使本专利技术实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施方式中的附图，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于TOF技术的条盒香烟缺包检测方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：提供计算机、光源发射器和图像传感器，其中，光源发射器与图像传感器采用对称分布安装；堆叠烟包距离发生变化时，激光线在图像传感器上成像的位置会对应不同，如果存在缺包，激光线成像的亮度会明显低于没有缺包时的成像亮度；S2：获取拍摄景物的距离，传感器发出经调制的激光线，激光线遇到物体后反射到传感器处，传感器通过计算光线发射和反射时间差或相位差，就可换算出被拍摄景物的距离，以产生深度信息，此外再结合传统的相机拍摄，就能将物体的三维轮廓以不同颜色代表不同距离的地形图方式呈现出来；S3：初步判断烟包异常，获取步骤S1中所述的计算机判断激光线在图像传感器上成像的亮度是否低于设定阈值，当低于设定阈值则认为存在缺包情况，当高于阈值则根据激光线在图像传感器的上的位置计算出传感器到达烟包的对应距离，来判断烟包是否倾斜、错位；S4：获取一维灰度图像，将每个像素对应的烟包距离转化为0～255的灰度值并绘制到图像模板上，获取步骤S2中换算出被拍摄景物的距离，图像传感器每采集一帧图像会产生一条垂直的对应一维灰度图像；S5：获取二维灰度图像，通过对水平运动的堆叠烟包进行等间隔多次采样，最终可得到一张对应的二维灰度图像，图像上的每个像素的灰度值对应到达待检烟包端面的距离；S6：再次判断烟包异常，通过步骤S5获取的二维灰度图，计算机通过图像处理技术对扫描产生的二维灰度图像依次进行兴趣区域提取、二值化、查找轮廓及像素计数等处理，最后计算出堆叠烟包端面距离超过设定阈值的像素数；结合S3中判断结果，当该像素数所占堆叠烟包总像素数百分比超过设定值时则认为该堆叠烟包存在缺包、错位、破损的异常情况。2.根据权利要求1的基于TOF技术的条盒香烟缺包检测方法，其特征在于，该装置安装于美容器之前的传输通道一侧，采用TOF相机采集堆叠烟包的侧面图像，通过图像的深度信息来判断是否缺包以及烟包错位、破损。3.根据权利要求1的基于TOF技术的条盒香烟缺包检测方法，其特征在于，采用激...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟放鸿，卢宇杰，沈冬晖，
申请(专利权)人：沈冬晖卢宇杰，
类型：发明
国别省市：