基于机器视觉的烟支检测系统的设计
来源: 作者: 发布时间:2015-08-15 06:30:14 浏览量:当LPC2368判断P0.19端口状态改变后,置P0.9和P0.10口为低电平,使AL422B进入读数据模式,并控制P0.15产生读脉冲控制信号,每输出一个脉冲,AL422B输出一个像素数据,LPC2368通过端口P0.0~P0.7读取图像数据。
AL422B的RRST和WRST为读写复位控制信号,当置为有效信号时,AL422B中读/写地址指针复位。当控制器LPC2368从AL422B中读取了一帧图像后,通过P0.11和P0.15置RRST和WRST信号使AL422B内部指针复位,准备下一次的采集。
3 系统光源设计
为了抑制图像中不需要的部分,突现目标区域的重要特征,照明是图像采集过程中的重要部分。实际应用中,包装流水线所在环境背景较为复杂,对检测影响较大。因此,在系统中利用了2个功率为1 W的高亮度LED电珠作为背景光补偿。系统中利用MAX16800作为光源恒流驱动芯片以保证背光光源的稳定性,并利用LPC2368的管脚P0.8控制LED的亮灭,当检测系统光电开关长时间没输出时,系统将关闭背光电源。光源电路如图4所示。
由于LPC2368管脚驱动能力较弱,不足以同时驱动两个光耦,因此电路中利用一个三极管对管脚输出进行电流放大。两片MAX16800作为LED的驱动芯片,CS+与CS-之间并联的电阻为1 Ω,此时OUT端输出电流为200 mA。电路中,当P0.8输出低电平时,光耦导通,MAX16800的EN端为高电平,LED亮;反之LED灭。
根据国标GB/T22838中所描述,烟支直径为7.7 mm,将香烟的烟丝端部空陷深度大于1.0 mm、空陷部分与烟支整体界面面积比大于2/3的烟支,被视为空头烟支。假设将空头烟支空陷部分的截面视为一个圆,凹陷的形状看作圆锥形,则空头烟支的截面图如图5所示。
根据已知条件,便可计算出空头烟支空陷部分的最
系统上电后首先对OV7620进行初始化,通过SCCB总线设置分辨率、数据格式及图像开窗大小。系统对液晶及键盘初始化后,开始读取光电传感器的状态,当包装线上烟包进入检测区域时,启动图像采集,控制I/O管脚将图像数据从缓冲中读至控制器RAM。系统软件调用图像判断算法对缺支或者空头进行判断,如有缺支或者空头,则发出剔除信号。
5 系统调试
系统设计完成后在多个卷烟厂包装线上进行了实际测试。由于实际生产环境非常复杂,在系统测试过程中进一步对系统稳定性及准确性进行了调整:
(1)电源稳定性。现场提供了24 V直流电,但由于用电环境复杂,该电源非常不稳定,会对系统采集及运行稳定性造成极大干扰。因此在实际使用中,需要在电源入口及与剔除装置的信号出口处加装滤波器,如有条件可以单独利用开关电源供电。
(2)检测装置安装。目前国内烟机包装线的常规流水数量为120~140包/min,烟包在包装线上运行状态为周期性停止,且停止位置基本保持不变。系统实际安装时,需要将检测装置的检测中心线与包装线的停止位置对齐,以保证图像采集的完整性。
(3)图像检测算法调整。图像在采集过程中,不同程度上都会被可见或不可见的噪声干扰,这些噪声不但影响了图像的视觉效果,而且扰乱了正常检测。因此系统获取图像数据后,需要经过滤波、二值化后再进行判断。以空头为例,图像判断算法执行过程如图7所示。
图7(a)为实际采集的原始灰度图像,其中第一排从左往右第4支为空头烟支。图7(b)为经过滤波,并利用大津算法对图像进行二值化后所得到的图像。图7(c)为对二值化处理后的图像进一步进行开运算后的图像。图7(d)为二次二值化后得到的图像,其中黑色像素点值为1,白色为0。从图7(d)中很明显可以看出,在空头烟支对应的区域,有明显的成块状的黑色区域,据此判定该烟支为空头烟支,此包烟应被剔除。
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