基于机器视觉的香烟条包检测系统的应用

江能 戴庆

摘 要：随着我国经济建设与科学水平的不断进步，极大地提高了人类的物质生活水平。目前香烟条包在香烟销售过程中是一个必检的环节，以此提高消费者的满意度。而机器视觉技术与检测系统的有效结合，能够从根本上解决香烟条包的外观问题，避免了传统的检测缺陷。本文基于机器视觉的香烟条包检测系统为基础，研究香烟条包检测过程，提高检测的精度，扩大应用的范围。

关键词：机器视觉;香烟条包;检测系统;应用

随着社会经济的全球化进程不断推进，进一步提高香烟的消费水平，满足居民不同层次的消费水平，香烟的制造与生产也逐渐朝着不同方向去发展，不断地完善人们对于生活物质的需求。香烟作为消费品，其外观不言而喻，其外观的好坏直接决定着香烟条包的价值。如果香烟的外观出现缺失或者遗漏的情况，一旦流入市场，势必会对企业的声誉造成严重的影响，因此为了完善香烟的检测过程，势必需要对香烟的条包的外观进行检测，以此提高香烟产品的质量，减小香烟销售对企业的不良影响。

对于香烟条包的外观检测，目前有很多方法能够检测其是否完好。早些年主要依靠操作人员的人眼对香烟的外观进行检查与判断，排除香烟外观的缺陷与不足，该方法存在较大的弊端，不利于香烟制造的长远发展，也得不到消费者的认可。

为了进一步提升香烟条包外观的检测精度，本文采用基于机器视觉的检测系统。机器视觉是将光学、图像处理、先进制造技术等科技集于一体，有机地形成一个新的学科，通过应用机器视觉与机械系统构建成了检测系统，对香烟条包的外观情况进行很好识别，以此提高香烟的检测过程和精度，降低操作人员的体力劳动，避免了人为因素导致的失误，提高了香烟条包的外观检测生产效率。

1 机器视觉的工作原理

随着科学技术的进步，机器视觉也变得越来越成熟，广泛应用于航空航天、深海探测、自动化流水生产线和显微医疗器具等领域。伴随着现代计算机技术和人工智能的发展，机器视觉的理論框架已趋于成熟。机器视觉是以计算机作为应用的载体，通过模拟仿真人类的视觉行为模式，捕获、处理并分析客观事物的图像信息，并将获得的数据结果投入实际的检测和控制过程中。机器视觉系统不会因为外界原因而受到约束，避免了操作人员的体力劳动而出现的失误，其检测精度有较好的提高，完全实现了信息化、自动化和智能化的水平，为香烟的制造和发展奠定了良好的基础，更好地满足了消费者基本需求。

2 机器视觉的组成

机器视觉作为新型的技术，被人们应用在不同的领域，该技术具有绿色环保、无污染等特点，为我国的工业自动化的提升带来新的动力。通过运用机器视觉技术，能够对香烟条包的外观进行精确的检测，这样为香烟的制造奠定良好的基础。可将香烟条包的外观检测系统大致分为CCD工业相机、照明系统、图像采集卡、工控机等部分，每个部分的介绍如下：

（1）工控机

工控机主要采用的西门子的品牌，通过多次的编写与修改软件程序，有效地将装封箱机的人机操作界面和香烟条包视觉检测系统融合在一起，为操作人员提供了一个更加简洁和方便的人机交互界面。与此同时，配置相对较高的硬件，CPU和内存也需要提供较好的性能，为运算速度和储存打下坚实的基础。

（2）图像采集卡

图像采集卡是机器视觉整个体系中比较重要的一部分，在识别物体的过程中，起着非常重要的作用。图像采集卡是利用摄像机是以目标物出现为信号，对其进行实时的抓拍，并对图像进行简单的预处理，然后经过A/D转换，转换成数字信息，并将其存放在图像存储单元中，最后由计算机来对其进行读取，达到图像分析与处理的目的。

（3）CCD 工业相机

对于图像的采集，需要选用一台千兆以太网高速红外工业相机，以此来保障每个图像的精度，为计算机的图像处理提供更多有价值的信息，更好的保障检测的检测精度。

（4）照明系统

在机器视觉系统与烟条检测系统进行设计时，除了需要考虑硬件部分、软件环境和算法以及机械部分以外，还需要对照明系统进行选择和设计。由于光照直接影响着图像采集的质量和品质，能够让图像采集卡采取到更多信息，简化图像处理的算法，降低了计算机的运算量。

3 香烟条包检测系统的实现

对于检测系统的实现，主要包括烟条的拉线、端面、透明纸和表面图案进行检测，其实现的流程如下：

（1）烟条拉线的检测

烟条的拉线能够方面用户打开，其拉线的合格与否直接关系到用户的满意度，因此有必要对香烟上的拉线进行检测。对香烟的灰度图像进行预处理后，再经过图像像素的灰度值采用阈值化的方法，对图像进行二值化处理之后，拉线的边界能够完美的呈现，可以清楚地区分出拉线区域的位置。

（2）烟条端面与透明纸的检测

烟条端面是由透明纸进行多次的折叠来到达封口的目的，而对于烟条端面和透明纸的检测也是一个至关重要的检测工艺。由于折叠的透明纸在光线的照射下往往会出现强烈的反射，被采集的图像一旦过渡的曝光，其噪声也会随之增加，对机器视觉的识别出现较大的干扰，不利于图像的采集。因此，有必要对烟条的图像进行噪声的去除，一般会以高斯滤波为基础，然后采用特定的阈值对被采集的图像进行二值化处理，再将烟条的端面与折叠纸的轮廓图案进行提取，以此判断出烟条的端面与折叠纸的工艺能否到达合格的要求。

（3）烟条表面图案的检测

很多烟厂在香烟的制造过程中，需要对其进行包装，增加美观和防伪等附加值，常常需要在烟条上印刷具有特色的图案，以此来提高消费者对不同香烟的满意度。对于烟条表面图案的检测主要采用一种灰度统计的方法，根据直方图的特性来判断图像的质量。

4总结

机器视觉的应用与发展必将成为一个新的发展领域，机器视觉与工业自动化生产的完美结合，能够提高工业自动化的生产水平和效率，保障其精度和质量，后期也便于维护和监测。伴随着检测系统和视觉系统硬件技术的不断发展，逐步提升了控制系统功能性能与精度。本文通过利用机器视觉的方式来优化香烟条包检测系统，来提高香烟条包的检测精度，降低人工劳动强度和失误率，对提高烟草行业监测效率，降低了企业的生产成本。

参考文献

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