基于機器視覺的香煙條包檢測系統(tǒng)的應用

江能 戴慶

摘 要：隨著我國經(jīng)濟建設與科學水平的不斷進步，極大地提高了人類的物質生活水平。目前香煙條包在香煙銷售過程中是一個必檢的環(huán)節(jié)，以此提高消費者的滿意度。而機器視覺技術與檢測系統(tǒng)的有效結合，能夠從根本上解決香煙條包的外觀問題，避免了傳統(tǒng)的檢測缺陷。本文基于機器視覺的香煙條包檢測系統(tǒng)為基礎，研究香煙條包檢測過程，提高檢測的精度，擴大應用的范圍。

關鍵詞：機器視覺;香煙條包;檢測系統(tǒng);應用

隨著社會經(jīng)濟的全球化進程不斷推進，進一步提高香煙的消費水平，滿足居民不同層次的消費水平，香煙的制造與生產(chǎn)也逐漸朝著不同方向去發(fā)展，不斷地完善人們對于生活物質的需求。香煙作為消費品，其外觀不言而喻，其外觀的好壞直接決定著香煙條包的價值。如果香煙的外觀出現(xiàn)缺失或者遺漏的情況，一旦流入市場，勢必會對企業(yè)的聲譽造成嚴重的影響，因此為了完善香煙的檢測過程，勢必需要對香煙的條包的外觀進行檢測，以此提高香煙產(chǎn)品的質量，減小香煙銷售對企業(yè)的不良影響。

對于香煙條包的外觀檢測，目前有很多方法能夠檢測其是否完好。早些年主要依靠操作人員的人眼對香煙的外觀進行檢查與判斷，排除香煙外觀的缺陷與不足，該方法存在較大的弊端，不利于香煙制造的長遠發(fā)展，也得不到消費者的認可。

為了進一步提升香煙條包外觀的檢測精度，本文采用基于機器視覺的檢測系統(tǒng)。機器視覺是將光學、圖像處理、先進制造技術等科技集于一體，有機地形成一個新的學科，通過應用機器視覺與機械系統(tǒng)構建成了檢測系統(tǒng)，對香煙條包的外觀情況進行很好識別，以此提高香煙的檢測過程和精度，降低操作人員的體力勞動，避免了人為因素導致的失誤，提高了香煙條包的外觀檢測生產(chǎn)效率。

1 機器視覺的工作原理

隨著科學技術的進步，機器視覺也變得越來越成熟，廣泛應用于航空航天、深海探測、自動化流水生產(chǎn)線和顯微醫(yī)療器具等領域。伴隨著現(xiàn)代計算機技術和人工智能的發(fā)展，機器視覺的理論框架已趨于成熟。機器視覺是以計算機作為應用的載體，通過模擬仿真人類的視覺行為模式，捕獲、處理并分析客觀事物的圖像信息，并將獲得的數(shù)據(jù)結果投入實際的檢測和控制過程中。機器視覺系統(tǒng)不會因為外界原因而受到約束，避免了操作人員的體力勞動而出現(xiàn)的失誤，其檢測精度有較好的提高，完全實現(xiàn)了信息化、自動化和智能化的水平，為香煙的制造和發(fā)展奠定了良好的基礎，更好地滿足了消費者基本需求。

2 機器視覺的組成

機器視覺作為新型的技術，被人們應用在不同的領域，該技術具有綠色環(huán)保、無污染等特點，為我國的工業(yè)自動化的提升帶來新的動力。通過運用機器視覺技術，能夠對香煙條包的外觀進行精確的檢測，這樣為香煙的制造奠定良好的基礎?？蓪⑾銦煑l包的外觀檢測系統(tǒng)大致分為CCD工業(yè)相機、照明系統(tǒng)、圖像采集卡、工控機等部分，每個部分的介紹如下：

（1）工控機

工控機主要采用的西門子的品牌，通過多次的編寫與修改軟件程序，有效地將裝封箱機的人機操作界面和香煙條包視覺檢測系統(tǒng)融合在一起，為操作人員提供了一個更加簡潔和方便的人機交互界面。與此同時，配置相對較高的硬件，CPU和內存也需要提供較好的性能，為運算速度和儲存打下堅實的基礎。

（2）圖像采集卡

圖像采集卡是機器視覺整個體系中比較重要的一部分，在識別物體的過程中，起著非常重要的作用。圖像采集卡是利用攝像機是以目標物出現(xiàn)為信號，對其進行實時的抓拍，并對圖像進行簡單的預處理，然后經(jīng)過A/D轉換，轉換成數(shù)字信息，并將其存放在圖像存儲單元中，最后由計算機來對其進行讀取，達到圖像分析與處理的目的。

（3）CCD 工業(yè)相機

對于圖像的采集，需要選用一臺千兆以太網(wǎng)高速紅外工業(yè)相機，以此來保障每個圖像的精度，為計算機的圖像處理提供更多有價值的信息，更好的保障檢測的檢測精度。

（4）照明系統(tǒng)

在機器視覺系統(tǒng)與煙條檢測系統(tǒng)進行設計時，除了需要考慮硬件部分、軟件環(huán)境和算法以及機械部分以外，還需要對照明系統(tǒng)進行選擇和設計。由于光照直接影響著圖像采集的質量和品質，能夠讓圖像采集卡采取到更多信息，簡化圖像處理的算法，降低了計算機的運算量。

3 香煙條包檢測系統(tǒng)的實現(xiàn)

對于檢測系統(tǒng)的實現(xiàn)，主要包括煙條的拉線、端面、透明紙和表面圖案進行檢測，其實現(xiàn)的流程如下：

（1）煙條拉線的檢測

煙條的拉線能夠方面用戶打開，其拉線的合格與否直接關系到用戶的滿意度，因此有必要對香煙上的拉線進行檢測。對香煙的灰度圖像進行預處理后，再經(jīng)過圖像像素的灰度值采用閾值化的方法，對圖像進行二值化處理之后，拉線的邊界能夠完美的呈現(xiàn)，可以清楚地區(qū)分出拉線區(qū)域的位置。

（2）煙條端面與透明紙的檢測

煙條端面是由透明紙進行多次的折疊來到達封口的目的，而對于煙條端面和透明紙的檢測也是一個至關重要的檢測工藝。由于折疊的透明紙在光線的照射下往往會出現(xiàn)強烈的反射，被采集的圖像一旦過渡的曝光，其噪聲也會隨之增加，對機器視覺的識別出現(xiàn)較大的干擾，不利于圖像的采集。因此，有必要對煙條的圖像進行噪聲的去除，一般會以高斯濾波為基礎，然后采用特定的閾值對被采集的圖像進行二值化處理，再將煙條的端面與折疊紙的輪廓圖案進行提取，以此判斷出煙條的端面與折疊紙的工藝能否到達合格的要求。

（3）煙條表面圖案的檢測

很多煙廠在香煙的制造過程中，需要對其進行包裝，增加美觀和防偽等附加值，常常需要在煙條上印刷具有特色的圖案，以此來提高消費者對不同香煙的滿意度。對于煙條表面圖案的檢測主要采用一種灰度統(tǒng)計的方法，根據(jù)直方圖的特性來判斷圖像的質量。

4總結

機器視覺的應用與發(fā)展必將成為一個新的發(fā)展領域，機器視覺與工業(yè)自動化生產(chǎn)的完美結合，能夠提高工業(yè)自動化的生產(chǎn)水平和效率，保障其精度和質量，后期也便于維護和監(jiān)測。伴隨著檢測系統(tǒng)和視覺系統(tǒng)硬件技術的不斷發(fā)展，逐步提升了控制系統(tǒng)功能性能與精度。本文通過利用機器視覺的方式來優(yōu)化香煙條包檢測系統(tǒng)，來提高香煙條包的檢測精度，降低人工勞動強度和失誤率，對提高煙草行業(yè)監(jiān)測效率，降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本。

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