基于机器视觉的香烟条包检测系统的研究

论文摘要

香烟条包检测系统是应用于香烟生产线上,对香烟大条外包装质量进行检测的一种专用设备。它是集光电子、光学、计算机、电子、机械等技术于一体的自动化检测系统。它不仅提高了整条生产线的自动化程度,而且大大降低了工人劳动强度,同时还保证了检测效果的一致性,从而更好地保证了产品的品质。本系统在烟草、制药、食品等行业拥有广泛的推广应用空间。本文主要研究基于机器视觉的香烟条包检测系统。通过对数字图像处理技术的研究并结合现场对系统的要求,给出了具体的模板匹配、拉线检测、端面检测、图案检测等数字图像处理算法。本文针对模板匹配计算工作量大、效率低的缺点,给出了一种基于感兴趣区域的内核匹配算法,这大大减少了搜索面积,避免了传统模板匹配的盲目搜索;提出了基于最小二乘法的拉线检测算法,该方法通过对图像中最大梯度的计算,拟合出直线方程,进而根据参数判断拉线的合格性。为了得到更适合处理的图像,本文在光源、光路、照明方式等方面对照明系统进行了研究;同时研发了关于CCD相机、镜头、图像采集卡、光电开关等方面的图像动态采集系统;为了对系统进行远程控制、远程升级,本文还采用了VPN技术,为以后产品的远程诊断和远程维护提供了可能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景与意义
• 1.2 基于机器视觉的工业检测系统方案
• 1.3 本课题所涉及技术
• 1.3.1 数字图像处理技术简介
• 1.3.2 光电检测技术简介
• 1.3.3 照明技术简介
• 1.3.4 VPN 技术简介
• 1.4 本课题的主要内容
• 第二章 条包图像预处理
• 2.1 图像的平滑
• 2.1.1 平滑的频率域滤波
• 2.1.2 平滑线性滤波器
• 2.2 灰度变换修整法
• 2.3 直方图均衡化
• 2.4 条包图像的预处理
• 第三章 条包图像分析与识别
• 3.1 图像的几何变换
• 3.1.1 图像的旋转校正
• 3.1.2 图像的缩放
• 3.2 图像的匹配
• 3.3 图像分割
• 3.4 膨胀
• 3.5 轮廓提取
• 3.6 HOUGH 变换
• 第四章 烟条检测系统设计
• 4.1 照明系统的设计
• 4.1.1 光源类型选择
• 4.1.2 光路布置
• 4.1.3 照明方式选择
• 4.2 CCD 相机与镜头的选择
• 4.2.1 CCD 工作方式
• 4.2.2 CCD 相机的选择与分析
• 4.2.3 镜头选型
• 4.3 图像采集卡
• 4.3.1 图像采集卡原理
• 4.3.2 本系统图像采集卡的选择
• 4.4 工控机，光电开关选型
• 4.5 视景区布局设计
• 4.6 图像采集系统的实现
• 4.6.1 CCD 摄像机与图像采集卡之间的传输协议
• 4.6.2 外部触发模式
• 4.6.3 图像采集系统的软件设计
• 4.7 烟条图像检测的实现
• 4.7.1 烟条拉线检测
• 4.7.2 烟条端面检测
• 4.7.3 烟条透明纸检测
• 4.7.4 烟条表面图案检测
• 4.8 次品剔除装置设计
• 第五章 系统软件设计与测试
• 5.1 软件开发平台与UML 介绍
• 5.2 软件总体框架
• 5.3 线程同步
• 5.4 VPN 远程控制
• 5.4.1 VPN 概述
• 5.4.2 安装和启用VPN
• 5.4.3 VPN 的连接
• 5.4.4 VPN 技术下的远程控制
• 5.5 系统功能及模块结构的实现
• 5.6 软件测试
• 第六章 系统安装与调试
• 6.1 光的调试
• 6.2 CCD 相机与镜头调试
• 6.3 工控机软件的安装
• 6.4 检测软件配置
• 6.5 系统可能的故障诊断
• 第七章 总结与展望
• 7.1 全文总结
• 7.2 未来展望
• 参考文献
• 致谢
• 研究生期间的研究成果