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寬幅面紙張表面缺陷在線檢測系統(tǒng)的制作方法

文檔序號:5923286閱讀:293來源:國知局
專利名稱:寬幅面紙張表面缺陷在線檢測系統(tǒng)的制作方法
技術領域
本實用新型涉及工業(yè)檢測和機器視覺技術領域,尤其涉及寬幅面紙張表面缺陷在線檢測系統(tǒng)。
背景技術
紙張表面缺陷在線檢測屬于機器視覺技術在工業(yè)檢測領域的應用。紙張表面缺陷又稱為紙病,根據(jù)圖像灰度情況可將紙病分為高對比度紙病和低對比度紙病,常見的紙病主要包括孔洞,亮斑,暗斑,褶皺等。傳統(tǒng)的依靠人工肉眼檢測不能保證對紙張表面缺陷完全檢測。一方面,人工檢測具有很大的不穩(wěn)定性、不可靠性和非標準性;另一方面,人眼無法實現(xiàn)高速生產(chǎn)時的在線缺陷檢測,檢測精度也沒有保證。因此,研究開發(fā)一種不依靠人工目視檢查的紙張表面缺陷檢測系統(tǒng),實現(xiàn)對紙病在線、快速、高精度的自動檢測具有重要應用價值。機器視覺是通過光學裝置和非接觸的傳感器自動接收和處理一個物體的圖像,以獲得所需信息或用于控制的裝置。機器視覺技術將計算機的快速性、可靠性,結(jié)果的可重復性與人類視覺的高度智能化結(jié)合起來,以其自動化、客觀、非接觸和高精度的特點在眾多工業(yè)生產(chǎn)領域取得了廣泛的應用。應用機器視覺技術對紙張表面缺陷進行智能化自動檢測,可以提高檢測效率和精度,同時顯著提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)過程的自動化程度。目前的紙病在線檢測系統(tǒng)具有以下缺陷1.檢測精度低,檢測面積小,實時性差;2.不能對寬幅面紙張進行100%的完全在線檢測。

實用新型內(nèi)容本實用新型就是為了解決檢測精度低,檢測面積小,實時性差,不能對寬幅面紙張進行100%的完全在線檢測的問題,提供了一種寬幅面紙張表面缺陷在線檢測系統(tǒng);該系統(tǒng)可以嵌入在造紙生產(chǎn)線,對寬幅面紙張進行100 %的完全在線檢測,檢測精度高,檢測面積大,實時性強。為實現(xiàn)上述目的,本實用新型采用如下技術方案一種寬幅面紙張表面缺陷在線檢測系統(tǒng),包括支架,圖像采集和處理模塊、網(wǎng)絡傳輸模塊、中央控制模塊、照明模塊,所述模塊為電連接;所述圖像采集和處理模塊包括圖像傳感器和圖像處理計算機;所述中央控制模塊包括控制終端的中央控制計算機。所述圖像傳感器為工業(yè)用高精度線陣CXD相機,所述CXD相機設于紙張上方的橫梁上。所述網(wǎng)絡傳輸模塊采用千兆以太網(wǎng)搭建數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡。所述中央控制計算機、千兆網(wǎng)交換機和圖像處理計算機組成小型局域網(wǎng)。所述圖像處理計算機使用雙端口網(wǎng)卡,所述雙端口網(wǎng)卡的一端口與線陣C⑶線陣相機接口相連,另一端口與千兆網(wǎng)交換機連接。所述中央控制模塊還包括數(shù)據(jù)庫服務器,I/O接口裝置;所述控制終端還包括顯示器,打印機。所述照明模塊采用LED紅色條形光源,直流供電方式,所述LED紅色條形光源位于被測紙張的下方。所述支架的紙輥的輥軸上設有旋轉(zhuǎn)編碼器。在傳動側(cè)的滾軸和光源之間設有打標器。所述橫梁上設報警裝置,所述報警裝置包括有不同顏色的燈和喇叭。下面結(jié)合具體結(jié)構(gòu)說明該系統(tǒng)的組成和工作原理多個高精度線陣CXD相機按紙幅橫向排列,安放于相機橫梁中,橫梁可在垂直平面上下移動。相鄰相機的視野有重合,以完全覆蓋需掃描區(qū)域。線陣CXD相機接口基于GigE Vision標準,所以相機和圖像處理計算機可以很方便的通過千兆以太網(wǎng)連接,千兆以太網(wǎng)具有傳輸高帶寬(1000Mbps),傳輸距離遠(無中繼傳輸100米)的特點,可保證采集的海量圖像實時傳輸,進而保證了系統(tǒng)的實時性;同時圖像處理計算機可以放置在遠離生產(chǎn)現(xiàn)場的監(jiān)控室中,避免惡劣生產(chǎn)環(huán)境對機器的影響。圖像處理計算機中安裝有紙病檢測軟件,對圖像數(shù)據(jù)進行處理,檢測出表面缺陷的位置、大小等信息,并將這些信息上傳至中央控制計算機。中央控制計算機通過網(wǎng)絡和圖像處理計算機、數(shù)據(jù)庫服務器相連,用戶通過友好的人機交互界面可方便地控制系統(tǒng)的運行。中央控制計算機對從各采集處理節(jié)點獲取的紙病信息分類匯總,顯示并存儲;向各采集節(jié)點下發(fā)采集命令和檢測參數(shù);控制相機的采集頻率,實現(xiàn)相機間的同步采集;依據(jù)圖像灰度值,調(diào)節(jié)光源的亮度。圖像處理計算機經(jīng)由交換機和中央控制計算機連接,組成一個小型局域網(wǎng),中央控制計算機通過網(wǎng)絡發(fā)出命令和接收處理結(jié)果。由于要求的檢測精度和實時性高,單臺計算機不能實時處理海量的圖像數(shù)據(jù),因此線陣CCD相機和圖像處理器的連接方式采用單相機單處理器方式,即相機陣列和圖像處理計算機組之間采用一對一的方式進行連接和數(shù)據(jù)處理。此時圖像處理計算機中安裝有雙端口千兆網(wǎng)卡,一個端口接線陣C⑶相機,另一個端口接交換機。雙端口網(wǎng)卡的使用使線陣CCD相機向圖像處理計算機傳輸?shù)膱D像與中央控制計算機向圖像處理計算機下發(fā)的命令分離,避免形成沖突域,保證了數(shù)據(jù)和命令的實時傳輸。系統(tǒng)初始化時,應用軟件會自動查找網(wǎng)絡中已連接的線陣CCD相機,用戶可以根據(jù)實際情況選擇需要的相機。開始檢測圖像時,中央控制計算機通過以太網(wǎng)廣播啟動信號和檢測參數(shù)(檢測紙病類型,檢測精度,檢測紙病大小范圍等),各圖像處理計算機接收信號后控制對應相機以相同的參數(shù)同步開始采集圖像;檢測過程中,中央控制計算機接收各處理節(jié)點上傳的紙病信息和紙病圖像,在監(jiān)視屏幕上實時顯示,并存儲于數(shù)據(jù)庫中;檢測完成時,中心計算機再通過以太網(wǎng)廣播結(jié)束信號,各圖像處理計算機控制對應相機停止。此夕卜,在離線或在線狀態(tài)下,用戶都可以查詢紙病的歷史信息,打印質(zhì)量報表,設置系統(tǒng)的參數(shù)等。圖像處理計算機接收中央控制計算機的指令完成檢測參數(shù)的設置,在接收到開始采集指令時,各圖像處理計算機控制相應的線陣CCD相機采集圖像,進行圖像處理。在檢測出缺陷時,向中央控制計算機發(fā)送缺陷圖像和紙病信息,并發(fā)出報警。旋轉(zhuǎn)編碼器安裝在紙輥的輥軸上,隨著滾軸轉(zhuǎn)動能精確輸出脈沖信號。中央控制計算機中的數(shù)據(jù)采集卡接收編碼器的脈沖信號,計算出紙機車速,根據(jù)車速配置線陣CCD
4相機外同步模式下的控制信號,使得相機的行拍攝頻率與車速保持一致,避免圖像采集失

ο報警裝置包括有4種顏色的燈和1只喇叭,可設置成對應不同的紙病進行報警,給操作員以明顯的提示,其安裝在相機橫梁上方。打標器安裝在傳動側(cè)的滾軸和光源之間。打標器按照系統(tǒng)設置的紙病種類在紙邊上做標記。復卷或切紙時,在紙卷的端部即可看到紙病的位置,根據(jù)要求進行切除。LED光源位于被測紙張的下方,提供背光照明,可根據(jù)實際光線強度,由系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)光源強度。在穩(wěn)定的光源照明下,被測紙張在相機和光源之間高速通過。當有缺陷通過相機下方時,會導致進入相機的光強發(fā)生改變,反映在相機采集的圖像上就是灰度值的改變,用圖像處理算法來檢測這種灰度變化從而實現(xiàn)缺陷檢測的目的。本系統(tǒng)采用分布式的C/S結(jié)構(gòu),由多個采集處理節(jié)點完成對整個幅面的全掃描處理,用一個中央控制計算機完成人機交互、缺陷統(tǒng)計、質(zhì)量分級、采集信號控制、打標控制、數(shù)據(jù)匯總和分析以及實現(xiàn)對各處理模塊的控制。各采集處理節(jié)點分別對各自從高精度線陣CCD相機采集到的圖像進行處理,完成缺陷檢出的任務,并將缺陷數(shù)據(jù)實時發(fā)送給中央控制計算機。各個采集處理節(jié)點和中央計算機之間通過千兆以太網(wǎng)相連,保證數(shù)據(jù)的可靠、快速傳送。在紙輥的一端裝有旋轉(zhuǎn)編碼器,測量紙機的車速并輸出脈沖信號,為高精度線陣CCD相機提供掃描控制信號,保證多相機采集的同步。本實用新型的有益效果是1.該系統(tǒng)可滿足寬幅、高速的紙張表面缺陷的檢測, 具有檢測精度高,檢測面積大,實時性強,魯棒性高的特點;2.可在生產(chǎn)過程中實現(xiàn)在線檢測,包括缺陷的位置記錄、幾何尺寸的計算以及對其進行分類,有效識別孔洞、暗斑、亮斑、褶皺等常見紙??;3.系統(tǒng)的檢測精度和速度可以按照要求進行硬件配置,只需對系統(tǒng)中的相關參數(shù)進行設定,便可達到要求;4.系統(tǒng)采用星型網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu),采集處理節(jié)點易于擴展,可根據(jù)紙張幅寬和檢測精度靈活調(diào)整相機的個數(shù)。

圖1為本實用新型寬幅面紙張表面缺陷在線檢測系統(tǒng)的檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖;圖2為本實用新型寬幅面紙張表面缺陷在線檢測系統(tǒng)的檢測系統(tǒng)原理框圖。其中1. LED光源,2.高精度線陣CXD相機,3.橫梁,4.千兆以太網(wǎng),5.圖像處理計算機,6.千兆網(wǎng)交換機,7.中央控制計算機,8.數(shù)據(jù)庫服務器,9.報警裝置,10.打標器, 11.編碼器,12.顯示器,13.打印機,14. I/O接口裝置,15.紙張生產(chǎn)線,16.支架。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖與實例對本實用新型做進一步說明。如圖1,2所示,一種寬幅面紙張表面缺陷在線檢測系統(tǒng),包括支架16,圖像采集和處理模塊、網(wǎng)絡傳輸模塊、中央控制模塊、照明模塊,該系統(tǒng)與紙張生產(chǎn)線15銜接;所述圖像采集和處理模塊包括圖像傳感器和圖像處理計算機5 ;所述中央控制模塊包括控制終端的中央控制計算機7 ;所述支架16設有橫梁3。所述圖像傳感器為工業(yè)用高精度線陣CCD 相機2,所述CXD相機2設于紙張上方的橫梁3上。所述網(wǎng)絡傳輸模塊采用千兆以太網(wǎng)4搭建數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡。所述中央控制計算機7、千兆網(wǎng)交換機6和圖像處理計算機5組成小型局域網(wǎng)。所述圖像處理計算機5使用雙端口網(wǎng)卡,所述雙端口網(wǎng)卡的一端口與線陣C⑶線陣相機接口相連,另一端口與千兆網(wǎng)交換機6連接。所述中央控制模塊還包括數(shù)據(jù)庫服務器8,1/0接口裝置14 ;所述控制終端還包括顯示器12,打印機13。所述照明模塊采用紅色條形LED光源1,直流供電方式,所述LED紅色條形光源位于被測紙張的下方。所述支架16 的紙輥的輥軸上設有旋轉(zhuǎn)編碼器11。在傳動側(cè)的滾軸和光源之間的設有打標器10。所述橫梁3上設報警裝置9,所述報警裝置9包括有不同顏色的燈和喇叭。 上述雖然結(jié)合附圖對發(fā)明的具體實施方式
進行了描述,但并非對本發(fā)明保護范圍的限制,所屬領域技術人員應該明白,在本發(fā)明的技術方案的基礎上,本領域技術人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍以內(nèi)。
權利要求1.一種寬幅面紙張表面缺陷在線檢測系統(tǒng),其特征是,包括支架,圖像采集和處理模塊、網(wǎng)絡傳輸模塊、中央控制模塊、照明模塊,所述模塊為電連接;所述圖像采集和處理模塊包括圖像傳感器和圖像處理計算機;所述中央控制模塊包括控制終端的中央控制計算機。
2.如權利要求1所述的寬幅面紙張表面缺陷在線檢測系統(tǒng),其特征是,所述圖像傳感器為工業(yè)用高精度線陣CCD相機,所述支架設有橫梁,所述紙張上方的橫梁上設有相機;所述橫梁上設報警裝置,所述報警裝置包括有不同顏色的燈和喇叭。
3.如權利要求1所述的寬幅面紙張表面缺陷在線檢測系統(tǒng),其特征是,所述網(wǎng)絡傳輸模塊采用千兆以太網(wǎng)搭建數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡。
4.如權利要求3所述的寬幅面紙張表面缺陷在線檢測系統(tǒng),其特征是,所述中央控制計算機、千兆網(wǎng)交換機和圖像處理計算機組成小型局域網(wǎng)。
5.如權利要求1所述的寬幅面紙張表面缺陷在線檢測系統(tǒng),其特征是,所述圖像處理計算機使用雙端口網(wǎng)卡,所述雙端口網(wǎng)卡的一端口與線陣C⑶線陣相機接口相連,另一端口與千兆網(wǎng)交換機連接。
6.如權利要求1所述的寬幅面紙張表面缺陷在線檢測系統(tǒng),其特征是,所述中央控制模塊還包括數(shù)據(jù)庫服務器,I/O接口裝置;所述控制終端還包括顯示器,打印機。
7.根據(jù)權利要求1所述的寬幅面紙張表面缺陷在線檢測系統(tǒng),其特征是,所述照明模塊采用LED紅色條形光源,直流供電方式,所述LED紅色條形光源位于被測紙張的下方。
8.如權利要求1所述的寬幅面紙張表面缺陷在線檢測系統(tǒng),其特征是,所述支架的紙輥的輥軸上設有旋轉(zhuǎn)編碼器。
9.如權利要求1所述的寬幅面紙張表面缺陷在線檢測系統(tǒng),其特征是,在傳動側(cè)的滾軸和光源之間設有打標器。
專利摘要本實用新型公開了寬幅面紙張表面缺陷在線檢測系統(tǒng);包括支架,圖像采集和處理模塊、網(wǎng)絡傳輸模塊、中央控制模塊、照明模塊;所述圖像采集和處理模塊包括圖像傳感器和圖像處理計算機;所述中央控制模塊包括控制終端的中央控制計算機;所述支架設有橫梁;所述圖像傳感器為工業(yè)用高精度線陣CCD相機,所述CCD相機設于紙張上方的橫梁上;所述圖像處理計算機使用雙端口網(wǎng)卡;所述中央控制模塊還包括數(shù)據(jù)庫服務器,I/O接口裝置;所述照明模塊采用LED紅色條形光源;所述支架的紙輥的輥軸上設有旋轉(zhuǎn)編碼器;在傳動側(cè)的滾軸和光源之間的設有打標器;所述橫梁上設報警裝置;對寬幅面紙張進行完全在線檢測,檢測精度高、面積大,實時性強。
文檔編號G01N21/898GK202221415SQ20112032986
公開日2012年5月16日 申請日期2011年9月3日 優(yōu)先權日2011年9月3日
發(fā)明者張少蔚, 李慶華, 林霏, 甄易, 綦星光 申請人:山東輕工業(yè)學院
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