高光材料檢測裝置中的機器視覺技術

2021-08-21 04:02:09 字數 1653 閱讀 5527

隨著菸包印刷行業的發展,在菸包印刷中,使用雷射、金、銀卡紙等高光、高反射率材料的情況越來越普遍,但高光、高反射率材料的色差檢測卻一直是乙個困擾菸包印刷品質量的問題。以前,菸包大多使用普通白卡紙進行印刷,由於材質、印刷方式簡單,僅憑肉眼或者簡單的色差分析儀器就可以解決印刷品色差檢測的問題。但在檢測以高光、高反射率材料為基材的煙包時,就會產生大量誤報,無法用於正常生產。

近年來興起的機器視覺技術,本身就是一種標準化觀察方式的技術,代替人眼以標準化的方式來觀察乙個產品,以菸包整體作為乙個面來取樣,而不是乙個產品上的某個點。這雖然具備巨大的優勢,是技術的巨大進步,但還是無法徹底解決檢測高光、高反射率材料時產生大量誤報的問題。

原有工業機器視覺應用系統包括如下部分:光源、鏡頭、ccd照相機、影象處理單元(或影象捕獲卡)、影象處理軟體、監視器、通訊/輸入輸出單元等。其工作原理:首先採用攝像機獲得被測目標的影象訊號,然後通過a/d轉換變成數碼訊號傳送給專用的影象處理系統,根據畫素分布、亮度和顏色等資訊,進行各種運算來抽取目標特徵,再根據預設的判別準則輸出判斷結果,去控制驅動執行機構進行相應處理。機器視覺強調實用性,要求能夠適應工業現場惡劣的環境,要有合理的價效比、通用的工業介面、較高的容錯能力和安全性,並具有較強的通用性和可移植性,更強調實時性,要求高速度和高精度。

但是無法徹底解決檢測高光、高反射率材料時產生大量誤報的問題。根本原因是,每乙個菸包的位置、菸包表面的平整度等都是有差異的。所以雷射紙光柱的產生時間和位置有一定的隨機性,只要有光柱產生並被ccd鏡頭捕獲到,進而反映在最終上就會是成片的灰黑色陰影。這些陰影在標準影象上是沒有的,這樣的菸包,即使本身沒有印刷質量問題,仍然會被系統認為是廢品被剔除,從而造成大量誤報。在實際生產過程中,這樣的誤報率最高時可達到80%以上。

相機問題

普通工業相機相場範圍有限,拍攝寬度只在40cm左右,對於一些菸包條盒產品,可能出現拍攝取樣範圍不夠的情況。這個問題可以通過安裝兩台相機,或者單台相機平移兩次拍攝的方法來解決。

光源問題

首先解決照射方式、角度恆定的問題,這樣才能很好地選取觀察位置;然後拆除原裝置上的光源,重新布置3組電源,為保證光源亮度,採用標準的d65光源,使之均勻地照射在產品上,所有光源均經過均勻場校正。

軟體演算法及構架

一種更穩定的送紙機構

傳統的送紙機構一般採用送紙皮帶+壓紙輪組成,這種方式的優點為結構簡單、技術成熟,因而使用最為廣泛。但是這種送紙方式的缺點在於輸送不太穩定,需要經常對機構進行調整。在過去以白卡紙為基材的菸包產品中,這個缺點還不太明顯,在出現輸送菸包不穩的情況時,可以靠調節皮帶鬆緊、更換皮帶、調整上壓紙輪的位置及下壓力度等方法解決。但在使用雷射、金、銀卡紙等高光、高反射率材料為基礎進行印刷的產品中,該缺點會被無限放大。在用這種方式輸送菸包的過程中,菸包輕微的抖動,或者位置的改變,都會出現不同程度的反光,從而產生大量誤報,而這種情況通過傳統的調節皮帶、壓紙輪等方式,是無法從根本上解決問題的。

為此,我們在本次裝置改造中,對該送紙機構進行了如下改造:

(1) 去掉了原機構中的壓紙輪;

(2)原裝置上的輸紙皮帶有15條,每條3cm,現改為1條80cm寬的寬皮帶;

(3) 在皮帶下方安裝吸風風機,靠風機產生的負壓穩定菸包。

經過測試,改造後的輸紙機構走紙較原傳統機構走紙更平穩,使雷射紙光柱產生的反光得到了有效控制,大量減少了系統誤報。

經過以上改造,現誤報率已成功降到10%以下。我們相信,經過進一步的系統優化和除錯,以及軟體的進一步更新,誤報率還有很大的下降空間。

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