一种烟梗包视觉识别系统及方法

技术领域

本发明涉及卷烟生产自动化智能化技术领域，尤其涉及一种烟梗包视觉识别系统及方法。

背景技术

目前在烟草制丝车间，烟梗的上料绝大部分均是通过人工操作完成：装有烟梗的烟梗包由运输车运送至指定区域无规则堆放，利用遥控器对挂钩(目前为三个钩)实现东西方向、上下方向移动。操作工利用遥控器将挂钩移至需开烟梗包处，人工手动将三个钩子分别勾上三袋烟梗包(南北方向的烟梗包需人工拉着钩子移至该处进行勾包)。勾包完成后，操作遥控器将烟梗包移动至与除尘罩等高位置时，操作人员一只手固定烟梗包，另一只手操作切割刀划开烟梗包底部后，附加人工抖动，使烟梗完全落入传送皮带(其他两个烟梗包为同样的操作，但中间有转动挂钩寻找未开烟梗包的过程)。开包完成后，将空烟梗包人工放至规定处。为提升整体自动化程度并实现减员增效，在满足生产工艺要求的前提下，拟通过使用自动化设备、机器人来实现生产的自动化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种烟梗包视觉识别系统及方法，实现运输车上烟梗包、指定区域烟梗包的识别定位以及烟梗包破包过程中的火星检测等功能。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

基于移动视觉技术的烟梗智能上料系统既可以完成从运输车抓包放在指定区域，也可以完成从指定区域抓包、开包到输送带上，可实现整体的自动化；原有的葫芦吊经改造后可以留以备用，防止设备出现故障，可以由人工继续操作，保证生产；一种烟梗包视觉识别的系统及方法完成了运输车上字符的识别确定烟梗种类、烟梗包在运输车上的定位识别、烟梗包在指定摆放区域的定位识别、破包卸料机构开包过程中的火星检测、烟梗包移载过程中漏撒检测等。

本发明的有益效果是：

本技术方案由智能系统完全替代了人工操作，实现了烟梗包从运输车至指定区域、从指定区域至烟梗输送机的移载以及烟梗包的破包卸料、空烟梗包的回收的所有流程，真正实现了烟梗上料的自动化智能化。

附图说明

图1为本发明烟梗包视觉识别的系统示意图；

图2为双轴桁架机器人上方移动视觉结构示意图；

图3为烟梗包破包卸料机构视觉结构示意图。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明的技术方案进行详细的说明，以下的实施例仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为是对本发明技术方案的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为是对本发明的限制，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

通过下面具体的实施例并结合附图对本发明的技术方案进一步详细描述。

如图1至图3所示，一种烟梗包视觉识别系统，整体结构为在基于移动视觉技术的烟梗智能上料系统上方的移动横梁组件1上安装一个第一视觉相机7，第一视觉相机7整体在防尘机构8中，防止粉尘粘连在相机镜头上，影响视觉效果；该第一视觉相机实现运输车3上字符确定烟梗种类、烟梗包在运输车3上的定位识别、烟梗包在指定摆放区域的定位识别、烟梗包移载过程中的漏撒检测；在烟梗输送机4上方的上料防尘机构2中安装一个第二视觉相机9，用于破包卸料机构5开包过程中的火星检测；两个视觉相机相互配合组成基于移动视觉技术的烟梗智能上料系统的视觉系统，保证基于移动视觉技术的烟梗智能上料系统正产生产。

所述基于移动视觉技术的烟梗智能上料系统上方的移动横梁组件1，支撑梁(型钢)6架设在烟梗上料工位厂房上方，导轨11固定安装在支撑梁6上，齿条10固定安装在支撑梁6上，第一连接块13安装在导轨11滑块上，电机安装板14固定安装于第一连接块13上，电机15安装在电机安装板14上，电机15轴安装齿轮12，齿轮12与齿条10配合，随着电机15的转动实现整体的移动；在第一连接块13上安装防尘机构8，第一视觉相机镜头7整体安装在防尘机构8内部，防止粉尘进入污染镜头。

所述上料防尘机构2中安装一个第二视觉相机9，漏斗16固定安装在烟梗输送机上方，在漏斗两个正对面的侧方安装气缸18，两个密封翻板17与漏斗16的两个边缝通过铰链连接，第二连接块19固定安装在密封翻板17侧方，转轴20与第二连接块19连接，同时与气缸18活动轴连接，随着气缸的伸缩实现密封翻板17的翻转；

所述第二视觉相机实现运输车3上字符确定烟梗种类，设定单个字符“A”、“B”、“C”、“D”分别代表不同种类烟梗，一一对应；运输车3停靠固定位触发信号，移动视觉移动至上方，第二视觉相机拍摄获取视觉图片，视觉图片会有变形，需要进行视觉图形矫正，转正处理；使用固定的阈值或自动选择的阈值进行阈值分割、动态阈值分割以及提取图像中连通区域进行字符分割，使得单个字符对应一个区域；使用形态学方法将同一个字符分离的部分连接起来，为图像中每个预期的字符定义一个单独的感兴趣区域(ROI)，字符的感兴趣区域(ROI)必须将需要分离的单个字符包含在内；提取字符特征，使用halcon预设点阵分类器进行字符识别；根据所识别的字符判断该烟梗种类。

所述烟梗包在运输车3上的定位识别，在运输车停靠位置设置绝对坐标系，根据视觉图片判断每个烟梗包的坐标点以及相互堆压关系，第一优先抓取的烟梗包处于最上层；在最上层的多个烟梗包检测其外形尺寸、倾斜角度以及距离夹爪的距离，第二优先外形尺寸大的优先抓取；第三优先距离近的优先抓取，第四优先为倾斜角度较小的优先抓取。

所述烟梗包在指定摆放区域的定位识别，在指定摆放区域建立绝对坐标系，根据“A”、“B”、“C”、“D”四种不同种类的烟梗划定四个摆放区域坐标，每种烟梗种类摆放区域内按照最大烟梗包尺寸划分区域坐标(同时考虑到双轴桁架机器人夹住夹取空间尺寸，在同种烟梗种类区域内各保留一个区域进行周转)，然后逐行逐列逐层摆放烟梗包；每次摆放烟梗包时当重量高于上一次烟梗包重量时另外摆放一个区域，低于上一次烟梗包重量时逐层摆放，这样摆放时可以保证质量轻的烟梗包小的摆放在上层；当同种类烟梗区域摆满时按照层数最低的摆放，这样可以保证烟梗包摆放不至于太高；由于需要进行质量配比，因此每次所抓取的烟梗包的质量、摆放位置，系统都进行记录，以便于质量配比进行取包，当所需质量的烟梗包处于下层时利用周转区域进行夹取，并记录烟梗包质量及新摆放位置。

所述烟梗包移载过程中的漏撒检测，当桁架机器人夹爪从运输车上夹取烟梗包至指定摆放区域时有可能会存在破的烟梗包，导致出现烟梗漏撒现象，因此在此烟梗包移载过程中，第一视觉相机需要进行跟随，检测烟梗包是否出现漏撒；当桁架机器人夹爪从指定区域夹取烟梗包至上料防尘机构进行破包上料时，所夹取的烟梗包都是完好的，因此不会出现漏撒现象；在烟梗包从运输车至指定摆放区域移载过程中，移动视觉进行跟随运动，并进行连续拍照，提取视觉图片特征，判断连续组视觉图片是否有新增特征；如果有新增特征判断为出现烟梗漏撒，将漏撒烟梗包摆放至漏撒烟梗包区域，后续由人工进行处理。

所述破包卸料机构5开包过程中的火星检测，第二视觉相机安装于上料防尘机构2中，其安装位置正对于破包卸料机构5开包过程中刀片位置；以火焰图像为研究对象，通过图像获取、图像处理、图像识别，采用灰度化、二值化等方法将火焰和背景分离，提取火焰的面积及质心等特征，并保存于系统中，在刀片划破烟梗包过程中连续拍照，提取特征并与系统中图片特征进行比对，判断其是否出现火焰。

本发明包括基于移动视觉技术的烟梗智能上料系统上方的移动横梁1上安装的一个第一视觉相机7以及上料防尘机构2内安装的一个第二视觉相机9，两个视觉相机组成了基于移动视觉技术的烟梗智能上料系统的视觉系统。

方案整体动作流程：

运输车3停靠在固定位置，传感器检测到信号，传输给第一视觉相机7；

第一视觉相机7移动至指定位置采集运输车3烟梗种类编号信息及车上烟梗包信息，通过视觉算法确定取包顺序；

双轴桁架机器人轴1根据给定顺序取包称重后摆放至指定区域，在移载过程中第一视觉相机7跟随连续拍照检测是否有烟梗漏撒；

双轴桁架机器人轴2根据第一视觉相机7给定的烟梗包摆放区域信息移动至对应位置取包；

双轴桁架机器人轴2再移动至烟梗输送机4的上料防尘机构2上沿进行破包、抖动卸料；

双轴桁架机器人轴2最后执行卸空烟梗包动作；

重复执行上述动作流程，进行生产。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及等同物界定。