视觉拉线检测器的设计与实现

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1、视觉拉线检测器的设计与实现　　【摘要】本文设计了基于机器视觉技术的拉线质量检测器，主要用于透明包装材料上拉线缺失、拉线偏移等缺陷检测。文中介绍了检测器的软件和硬件设计方案，并详细阐述了检测器开发的关键技术研究，包括图像采集组件和控制板设计。最后，总结了检测器的设计成果，并对下一步的研究进行了展望。　　【关键词】机器视觉；拉线检测；图像采集；控制　　【Abstract】Inordertoresolvetheproblemoftear-tapemissingandtear-tapeexcursion，thispaperdesignsatear-tapequalitydetectedinst

2、rumentbasedonthemachinevisiontechnology.Thisarticleintroducedthesoftwareandhardwaredesignpreceptofdetectedinstrument，andthekeytechnologiesaredescribedparticularly，insistofthedesignofcontrolboardandimagecapturegroup.Atlast，themaindesignresultsofthedetectedinstrumentaresummarizedandthefutureresear

3、chispresented.　　【Keywords】Machinevision；Tear-tapedetect；Imagecapture；Control　　0绪论　　目前所使用的拉线检测方式主要光电反射式、光电对射式，产品主要应用于烟草及包装行业。两种检测方式功能对比见表1。6　　表1现有检测器功能对比表　　通过比较发现上述两种检测方法在不透明拉线的检测中可靠性较高，但是在用于检测环保性更好的透明拉线时经常误判，导致误判的原因是透明拉线透光性强，使得有拉线输出的电平信号与没有拉线的输出电压相近。由于现有产品存在的缺陷，部分烟厂对该产品的性能提出了更高的要求。基于机器视觉技术的拉线检测器

4、可以解决当前技术的检测缺陷。另外，在食品、药品、化妆品等行业中，很多商品为了防潮、防止气味流失，均采用了带有拉线的透明包装材料，以上产品对于视觉拉线检测器的推广具有积极的意义。　　1总体方案设计　　视觉拉线检测器是以机器视觉技术为基础的新型检测器，用于检测透明包装材料上拉线是否存在缺陷。通过对拍摄的拉线图像进行分析判断出拉线是否存在拉线缺失、拉线偏移和透明纸接头缺陷，并向外部发出相应的电平信号。检测器主要由以下几个部分组成（见图1所示）：CMOS工业相机、LED照明系统和自主研发的控制器。　　2视觉拉线检测器的设计与开发　　2.1硬件设计6　　视觉拉线检测器主要由图像采集组件、控制器等

5、外围设备组成。其中控制器包括一个控制组件、一个带触摸屏的彩色液晶屏及一个母板。图像采集组件由LED光源和工业相机组成，其中LED光源以一定的角度照射待检的拉线，工业相机在与拉线垂直的角度进行拍照，工业相机负责采集待检拉线的图像并传送给控制组件。控制组件通过图像处理技术对图像数据进行处理并判断拉线是否存在缺失、偏移等缺陷。视觉拉线检测器的原理框图如图2所示，下面将会分别介绍各部分的设计原理。　　2.1.1图像采集组件　　图像采集组件负责通过工业相机采集待检拉线的图像并进行初步处理后传送给控制组件。图像采集组件主要由光源、光学镜头、CMOS工业相机几部分组成。　　光源是图像采集组件性能稳定

6、的重要保障，负责以合适的方式将光线投射到检测目标上，尽可能地突出检测目标的特征量部分，使需要检测的部分与那些不重要部分之间应尽可能地产生明显的区别，增加足够的对比度。LED光源具有成本低、光强稳定、使用寿命长及免维护等优点。我们现有几个产品中采用的都是LED光源，本系统也准备采用LED灯作为图像采集组件的光源。　　光学镜头是整个系统与检测目标接触最近的部件，它相当于人眼的晶状体，通过它将检测目标的图像成在图像传感器的像敏单元上。镜头的质量直接影响系统的整体性能，合理选择并安装光学镜头是保证清晰成像同时获得正常图像信号的基础。　　图像采集组件中光源与光学镜头的安装示意图如图3所示，镜头与

7、透明纸成垂直角度安装，LED光源与镜头成约45度照射在拉线上。当拉线缺失或拉线偏移时，兴趣区域内拉线边缘对应的图像平均亮度、位置与正常拉线发生变化，系统可以根据亮度与位置的变化来判断是否存在缺陷。6　　图像传感器作为工业相机的成像器件，举足轻重地决定着图像的质量和性能指标。图像传感器主要分为CCD（电荷耦合器件）和CMOS（互补金属氧化物半导体）两种，两种传感器虽然属于不同的技术，但都用于将光信号转换成电荷，并处理成模拟电子信号输出，通过A/D