卷烟滤棒端面形状质量检测的方法及其装置，在滤棒生产末端，使用两个已事先进行高精度标定的高速摄像机对滤棒端面轮流取像，通过计算机及其软件进行图像分析和测量；测量滤棒空腔图案形心与滤棒外圆圆心的同心度、滤棒空腔图案与标准图案相似度、滤棒外圆圆度，以及滤棒空腔图案、滤棒外圆的毛丝和缺口；通过测量结果，结合检测标准，判断滤棒是否合格；在线剔除次品滤棒。本发明的优点：1、自动化程度高；2、实时、高速、在线检测，次品在线剔除；3、高精度，重复测量精度达到0.01mm；4、非接触，对产品不产生任何损伤和污染；5、获得滤棒端面形状参数全部测量数据，数据可回查，6、本发明内容对于其他滤棒端面外观形状以及烟支端面外观的检测同样适用。
1.卷烟滤棒端面形状质量检测的方法，在滤棒生产末端，使用两个已事先进行高精度标定的高速摄像机对滤棒端面轮流取像，通过计算机及其软件进行图像分析和测量；测量滤棒空腔图案形心与滤棒外圆圆心的同心度、滤棒空腔图案与标准图案相似度、滤棒外圆圆度，以及滤棒空腔图案、滤棒外圆的毛丝和缺口；通过测量结果，结合检测标准，判断滤棒是否合格；在线剔除次品滤棒；其特征在于，检测的步骤如下：
系统停机状态下进行，使用长宽均为a毫米的棋盘格标定板，标定板内共有bXb个黑白相间的方格图案，每个方格大小c毫米，标定盘加工精度d毫米，把标定板放置在传递过程中滤棒端面所在位置上，软件提取棋盘格角点，并进行迭代解算，通过计算得到图像平像与测量平面之间的投影变换关系P；
分页轮与滤棒生产设备末端对接，生产设备生产出的滤棒依次进入分页轮轮上的凹槽，用气压将滤棒吹到分页轮前端，通过分页轮前端的定位环使滤棒端面所在位置整齐，分页轮凹槽上的负压装置吸住滤棒，并传递到拍照位鼓轮、剔除位鼓轮和收料鼓轮，上述三个鼓轮在转动的过程中在不同的位置得到不同负压，滤棒在上述三个鼓轮的转动中由于负压差的存在，使得滤棒可以在上述三个鼓轮中直接高速传递；
在拍照位鼓轮上，安装有光电码盘，每转动一定位置，即向主计算机上的信号采集卡发送一个信号，两个高速摄像机1、2分别安装在适合位置，该位置所在拍照位鼓轮圆周位置在机械安装时已知，当奇数序号滤棒转动至高速摄像机1所在位置时，主计算机向高速摄像机1发送取像信号；当偶数序号滤棒转动至高速摄像机2所在位置时，主计算机向高速摄像机2发送取像信号，即实现两个高速摄像机对滤棒端面轮流拍照；采用2个高速摄像机原因是，单个高速摄像机难以满足检测速度要求；
主计算机对滤棒端面取像得到的滤棒端面图像，采用亚像素轮廓提取技术，通过图像平滑滤波、图像二值化、边缘检测、边缘连接、边缘灰度梯度计算、边缘亚像素精确定位、噪声轮廓剔除等步骤获得滤棒端面外圆轮廓和滤棒空腔图案轮廓；
对外圆轮廓进行椭圆拟合得到圆心和周长，对滤棒空腔图案轮廓计算形心和主轴，分析外圆轮廓圆心不圆度；分析外圆轮廓圆心与空腔图案形心的同心度；分析滤棒空腔图案与标准图案相似度；分析滤棒空腔图案和滤棒外圆的毛丝和缺口；
将滤棒端面图像分析得到的以图像像素为单位的图像特征和步骤1）得到的图像平像与测量平面之间的投影变换关系P，综合得到图像特征以毫米为单位的参数；再根据事先设定的检测标准，判断滤棒是否合格，将滤棒序号和各端面参数以及是否合格等信息写入数据库，同时保存在缓冲区；
滤棒继续传递到剔除位鼓轮，剔除位鼓轮有负压剔除装置，滤棒传递到剔除位置，主计算机根据剔除位置滤棒序号，在缓冲区中查询是否合格，发送指令给控制剔除装置剔除不合格滤棒，同时对缓冲区数组进行移位操作；
电信号通过光耦隔离后，经IGBT的放大，高频电磁阀在接受到工控机发来的电信号，迅速打开阀门，高压空气瞬间把相对应位置的滤棒剔除；
对判断为合格品的滤棒，传递入收料鼓轮，进入收料台，完成收料。
2.根据权利要求1所述的卷烟滤棒端面形状质量检测的方法，其特征在于，a=8，b=11，c=0.5，d=0.001。
3.根据权利要求1所述的卷烟滤棒端面形状质量检测的方法，其特征在于，
软件程序为达到高速检测效率要求，使用多线程技术和事件驱动技术；
系统启动后，创建四个线程，其中线程1用于检查光电码盘回零信号和计数器信号；线程2用于摄像机1取像和分析；线程3用于摄像机2取像和分析；线程4用于界面显示和结果输出；
当线程1检测到拍照位鼓轮转动一个凹槽位置，以事件通知线程2；再转动一个凹槽位置，以事件通知线程3；不断循环实现线程2、3轮流响应；线程2和线程3分别控制摄像机
软件创建一个数组，每一个滤棒传递到某一个鼓轮，则在数组中从0开始为其编号，取像和分析结果都记录到相对应编号的数组中；拍照位鼓轮每转动一个凹槽位置，数组则移位一位；光电码盘每次回零，则拍照位鼓轮转动一圈，相应的数组序号回到0，以此实现滤棒的序号跟踪；
线程1每检测到拍照位鼓轮转动一个凹槽位置，在数组中查询此时剔除位置滤棒是否合格，控制剔除阀实现次品剔除。
4.根据权利要求1所述的卷烟滤棒端面形状质量检测的方法，其特征在于，滤棒端面形状质量检测系统软件主要由4个线程组成，其中线程1用于检查光电码盘回零信号和计数器信号；线程2用于摄像机1取像和分析；线程3用于摄像机2取像和分析；线程4用于界面显示和结果输出；
当系统启动后，线程2、3处于等待拍照事件的状态，线程1开始检查光电码盘的转动信号，读取码盘脉冲；
线程1检测到鼓轮转动一个凹槽位置，触发线程2的拍照事件，再转动一个凹槽位置，触发线程3的拍照事件；
线程2、3在接到收拍照事件后，控制摄像机采集，获取采集图像，进行图像数据分析并记录分析结果到数据缓冲区，然后循环等待下一次拍照事件；
线程1检查数据缓冲区，查找当前剔除位置滤棒参数，判断是否剔除，并进行相应的机构控制；
线程1对数据缓冲区记录数据移位，同时以事件通知线程1；
线程1计算统计数据，保存数据进数据库，更新界面显示；
5.根据权利要求1所述的卷烟滤棒端面形状质量检测的方法，其特征在于，摄像机标定算法流程：摄像机标定方法使用长宽均为8毫米的棋盘格标定板，标定板内共有11X11个黑白相间的方格图案，像机对标定板拍照后，软件提取棋盘格角点，通过角点的空间坐标与图像坐标，解算投影变换关系P；
一、通过投影方程式，以每个角点空间坐标与图像坐标为已知数，以P为未知数建立线性方程组，线性求解P；
三、建立摄像机内、外参数非线性方程组，利用最小二乘迭代解算非线性方程组；
6.卷烟滤棒端面形状质量检测的装置，其特征在于，包括机构安装板，机构安装板紧挨着滤棒末端生产设备，机构安装板上依次安装着分页轮、拍照位鼓轮、剔除位鼓轮、收料鼓轮、收料台和电柜箱六大部分，视觉模组单元与拍照位鼓轮相连，剔除位鼓轮上有滤棒传递与剔除装置，分页轮负责从滤棒末端生产设备接收滤棒并实现滤棒规整；视觉模组单元负责视觉采像和分析；滤棒传递与剔除装置负责滤棒的高速传递与剔除；收料鼓轮、收料台用于成品收料；电柜箱主要包含本装置的电路器件和计算机；
分页轮与滤棒生产设备末端对接，分页轮的圆周上分布有纵向的凹槽，生产设备生产出的滤棒依次进入分页轮上的凹槽，用气压将滤棒吹到分页轮前端，分页轮前端安装有定位环，定位环使滤棒端面所在位置整齐，分页轮凹槽上的负压装置吸住滤棒，并传递到拍照位鼓轮；拍照位鼓轮中安装有2个高速像机和像机调整机构，拍照位鼓轮旁边安装有剔除位鼓轮，剔除位鼓轮旁边安装有收料鼓轮和收料机构，在拍照位鼓轮、剔除位鼓轮和收料鼓轮的末端安装有负压通道，负压通道与上述三个鼓轮凹槽上的负压装置相通，每一个鼓轮凹槽上的负压装置吸住滤棒，并依次传递到下一个鼓轮。
7.根据权利要求6所述的卷烟滤棒端面形状质量检测的装置，其特征在于，电路器件包括主电路接4线3相380V的工业电源，工控机控制电源、开关电源、输送带、光源控制器分别使用独立的空气开关；在工控机的输入信号采用光耦隔离，把光电码盘的24V信号转换成5V信号输入工控机；工控机的5V输出信号，输出后经过光耦隔离、再通过IGBT的放大到24V控制电磁阀、报警器；输入输出隔离放大板的24V电源来自于开关电源。
8.根据权利要求6所述的卷烟滤棒端面形状质量检测的装置，其特征在于，
分页轮（1）与滤棒末端生产设备（43）对接，并依次安装有拍照位鼓轮、剔除位鼓轮、收料鼓轮，在拍照位鼓轮上，传动主轴（18）的端部安装有定位圈（12），定位圈（12）上安装有箱体外壳（16），箱体外壳（16）内依次有齿轮箱（13）和挡圈（14），通过角接触轴承（17）安装有传动减速套（15），在传动主轴（18）的另一端通过转动挡圈（19）安装有传递轮（20）；中间是剔除位鼓轮；紧挨着是收料鼓轮，收料鼓轮通过深沟轴承（21）安装在支架上，收料鼓轮中心是主轴，主轴纵向上依次安装有定位环（22）、主轴轴承（23）、主轴定位环（25）、主轴挡圈（27）、轴承内套（28）和主轴前端轴承(29)，主轴径向上依次套有主轴隔套(26)和主轴固定套(24)；
传动主轴(18)固定，动力部分由设备动力齿轮传递过来后在传动减速套(15)里，分别传动给拍照位鼓轮(6)、剔除位鼓轮(7)、收料鼓轮(8)，在上述三个鼓轮中，鼓轮高速转动，空气通过鼓轮表面的小孔进入，产生负压，鼓轮里面的传动轴有空隙，鼓轮的转动相对传动轴产生了不同的负压，滤嘴通过鼓轮的负压吸合，三个鼓轮在转动的时候，相互之间产生负压差，滤棒在鼓轮负压差作用下从一个鼓轮传递到另外一个鼓轮，分页轮与滤棒生产设备末端对接，生产设备生产出的滤棒依次进入分页轮上的凹槽，用气压将滤棒吹到鼓轮前端，通过第分页轮前端的定位环使滤棒端面所在位置整齐，鼓轮凹槽上的负压装置吸住滤棒，并传递到拍照位鼓轮、剔除位鼓轮和收料鼓轮。
9.根据权利要求6所述的卷烟滤棒端面形状质量检测的装置，其特征在于，视觉模组单元包括相机调节座(35)，相机调节座(35)上安装有两个相同的相机(34)，相机的前端固定有镜头(33)，镜头(33)的前部有光电码盘(32)，光电码盘(32)通过联轴器（31）与拍照位鼓轮（6）相连，环形光源靠近拍照位鼓轮(6)的端面，相机调节座（35）调节相机使镜头（33）中心对准环形光源中间孔中心，在转动过程中每转动一定角度发送脉冲信号，拍照位鼓轮（6）一边与分页轮(1)相连，另一边与剔除位鼓轮(7)相连。
10.根据权利要求6所述的卷烟滤棒端面形状质量检测的装置，其特征在于，剔除位鼓轮(7)中间固定有一个剔除位固定轴(40)，剔除位固定轴(40)是一个空心轴，剔除位固定轴(40)上有内套(38)，剔除位固定轴(40)固定在传动箱体后板(36)上，剔除位固定轴(40)中部通过剔除位轴承(37)和鼓轮轴承(39)安装有剔除位鼓轮(7)，剔除位固定轴(40)的端部安装有轴承盖板(42)，剔除位鼓轮(7)内有剔除风道(41)；动力从主轴齿轮传递给剔除位鼓轮(7)，负压空气从剔除位鼓轮(7)表面的小孔进入，经过内套抽走，从而产生了剔除位鼓轮(7)表面的负压，当次品滤嘴转到剔除位，工控机发出信号，打开高频电磁阀，高压空气经过剔除风道进入剔除位鼓轮(7)内部，瞬间把剔除位鼓轮(7)的剔除位的负压破坏，高压空气把次品滤嘴吹走。
卷烟滤棒端面形状质量检测的方法及其装置
技术领域
[0001] 本发明涉及烟支滤棒端面外观质量检测以及机器视觉测量领域，具体的是卷烟滤棒的生产环节中，在生产末端通过光机电一体化装置，采用机器视觉非接触式测量方法，在线实时检测滤棒端面外观参数，并在线剔除次品滤棒。
背景技术
[0002] 视觉功能复合滤棒是一种二元复合滤棒，一方面给予消费者感官享受（视觉、口感）享受的同时也给予消费者低焦油低危害安全保障。它的表现形式多样化，可以是进唇端采用视觉新颖型的滤段，如圆柱空管、图案文字空腔、沟槽、香线等等。
[0003] 视觉功能复合滤棒的主要特点是：精确的形状、新颖的外观，有利于给消费者视觉上的享受。而由于制造工艺方面的原因，难于生产，目前国内只有高端香烟使用，并且滤棒主要依靠进口。
[0004] 视觉功能复合滤棒由于制造工艺和产品本身特点等多方面原因，所生产产品不可避免的会产生一定缺陷，缺陷种类主要包括：滤棒空腔图案形心与外圆圆心不同心，滤棒空腔图案形状变形，外圆不圆度高，滤棒空腔图案或外圆产生毛丝、缺口等。
[0005] 国内在此种滤棒端面外观检测上目前还处于空白，对缺陷产品进行检测只能依靠人工筛选。
[0006] 目前已有的对滤棒外圆周和圆度检测方法主要采用激光测距，通过滤棒在激光测距传感器前旋转一周，连续测量滤棒与传感器距离，从而测量滤棒圆周和圆度。此种方法对于滤棒空腔图案难以实现检测。
[0007] 在烟支质量检测领域，已有的一些基于机器视觉的检测方法，主要是对烟身某一局部进行外观检查。但是没有对端面进行外观检测的方法或设备。
[0008] 人工筛选主要依赖于肉眼观察，存在标准不明确、易误判、效率低下、工人劳动强度大、易产生二次污染和损伤等劣势。而目前已有的自动化检测方法难以实现滤棒空腔图案检测，并且传统的接触式测量方法难以实现在线高速检测。
发明内容
[0009] 本发明是一种基于机器视觉测量技术的卷烟滤棒端面形状质量检测的方法及其装置。旨在实现卷烟滤棒端面形状全自动在线检测，剔除次品滤棒，检测速度大于2500支/分钟。同时获取全部所生产滤棒的端面形状参数数据，为前端生产设备改进工艺和生产调试提供科学严谨的数据支撑。
[0010] 本发明的方法；
[0011] 在滤棒生产末端，使用两个已事先进行高精度标定的高速摄像机对滤棒端面轮流取像，通过计算机及其软件进行图像分析和测量；测量滤棒空腔图案形心与滤棒外圆圆心的同心度、滤棒空腔图案与标准图案相似度、滤棒外圆圆度，以及滤棒空腔图案、滤棒外圆的毛丝和缺口；通过测量结果，结合检测标准，判断滤棒是否合格；在线剔除次品滤棒。
[0012] 本发明的方法，步骤如下：
[0013] 1）摄像机标定：
[0014] 系统停机状态下进行，使用长宽均为a毫米的棋盘格标定板，标定板内共有bXb个黑白相间的方格图案，每个方格大小c毫米，标定盘加工精度d毫米，把标定板放置在传递过程中滤棒端面所在位置上，软件提取棋盘格角点，并进行迭代解算，通过计算得到图像平像与测量平面之间的投影变换关系P；
[0015] 上述a=8，b=11，c=0.5，d=0.001；
[0016] 2）滤棒规整与传递：
[0017] 分页轮与滤棒生产设备末端对接，生产设备生产出的滤棒依次进入分页轮轮上的凹槽，用气压将滤棒吹到分页轮前端，通过分页轮前端的定位环使滤棒端面所在位置整齐，分页轮凹槽上的负压装置吸住滤棒，并传递到拍照位鼓轮、剔除位鼓轮和收料鼓轮，上述三个鼓轮在转动的过程中在不同的位置得到不同负压，滤棒在上述三个鼓轮的转动中由于负压差的存在，使得滤棒可以在上述三个鼓轮中直接高速传递；
[0018] 3）滤棒端面取像：
[0019] 在拍照位鼓轮上，安装有光电码盘，每转动一定位置，即向主计算机上的信号采集卡发送一个信号，两个高速摄像机1、2分别安装在适合位置，该位置所在拍照位鼓轮圆周位置在机械安装时已知，当奇数序号滤棒转动至高速摄像机1所在位置时，主计算机向高速摄像机1发送取像信号；当偶数序号滤棒转动至高速摄像机2所在位置时，主计算机向高速摄像机2发送取像信号，即实现两个高速摄像机对滤棒端面轮流拍照；采用2个高速摄像机原因是，单个高速摄像机难以满足检测速度要求；
[0020] 4）滤棒端面图像分析：
[0021] 主计算机对步骤3)得到的滤棒端面图像，采用亚像素轮廓提取技术，通过图像平滑滤波、图像二值化、边缘检测、边缘连接、边缘灰度梯度计算、边缘亚像素精确定位、噪声轮廓剔除等步骤获得滤棒端面外圆轮廓和滤棒空腔图案轮廓；
[0022] 对外圆轮廓进行椭圆拟合得到圆心和周长，对滤棒空腔图案轮廓计算形心和主轴，分析外圆轮廓圆心不圆度；分析外圆轮廓圆心与空腔图案形心的同心度；分析滤棒空腔图案与标准图案相似度；分析滤棒空腔图案和滤棒外圆的毛丝和缺口；
[0023] 5）参数测量和次品判断：
[0024] 将步骤4）得到的以图像像素为单位的图像特征和步骤1）得到的图像平像与测量平面之间的投影变换关系P，综合得到图像特征以毫米为单位的参数；再根据事先设定的检测标准，判断滤棒是否合格，将滤棒序号和各端面参数以及是否合格等信息写入数据库，同时保存在缓冲区；
[0025] 6）次品在线剔除：
[0026] 滤棒继续传递到剔除位鼓轮，剔除位鼓轮有负压剔除装置，滤棒传递到剔除位置，主计算机根据剔除位置滤棒序号，在缓冲区中查询是否合格，发送指令给控制剔除装置剔除不合格滤棒，同时对缓冲区数组进行移位操作；
[0027] 电信号通过光耦隔离后，经IGBT的放大，高频电磁阀在接受到工控机发来的电信号，迅速打开阀门，高压空气瞬间把相对应位置的滤棒剔除；
[0028] 7）合格品收料：
[0029] 对判断为合格品的滤棒，传递入收料鼓轮，进入收料台，完成收料。
[0030] 本发明的机械装置部分：
[0031] 本发明装置包括机构安装板，机构安装板紧挨着滤棒末端生产设备，机构安装板上依次安装着分页轮、拍照位鼓轮、剔除位鼓轮、收料鼓轮、收料台和电柜箱六大部分，视觉模组单元与拍照位鼓轮相连，剔除位鼓轮上有滤棒传递与剔除装置，分页轮负责从滤棒末端生产设备接收滤棒并实现滤棒规整；视觉模组单元负责视觉采像和分析；滤棒传递与剔除装置负责滤棒的高速传递与剔除；收料鼓轮、收料台用于成品收料；电柜箱主要包含本装置的电路器件和计算机。
[0032] 分页轮与滤棒生产设备末端对接，分页轮的圆周上分布有纵向的凹槽，生产设备生产出的滤棒依次进入分页轮上的凹槽，用气压将滤棒吹到分页轮前端，分页轮前端安装有定位环，定位环使滤棒端面所在位置整齐，分页轮凹槽上的负压装置吸住滤棒，并传递到拍照位鼓轮；拍照位鼓轮中安装有2个高速像机和像机调整机构，拍照位鼓轮旁边安装有剔除位鼓轮，剔除位鼓轮旁边安装有收料鼓轮和收料机构，在拍照位鼓轮、剔除位鼓轮和收料鼓轮的末端安装有负压通道，负压通道与上述三个鼓轮凹槽上的负压装置相通，每一个鼓轮凹槽上的负压装置吸住滤棒，并依次传递到下一个鼓轮。
[0033] 本发明的电路部分
[0034] 主电路接4线3相380V的工业电源，工控机控制电源、开关电源、输送带、光源控制器分别用独立的空气开关；在工控机的输入信号采用光耦隔离，把光电码盘的24V信号转换成5V信号输入工控机；工控机的5V输出信号，输出后经过光耦隔离、再通过IGBT的放大到24V控制电磁阀、报警器；输入输出隔离放大板的24V电源来自于开关电源。
[0035] 本发明的软件程序的流程：
[0036] 软件程序为达到高速检测效率要求，使用多线程技术和事件驱动技术；
[0037] 系统启动后，创建四个线程，其中线程1用于检查光电码盘回零信号和计数器信号；线程2用于摄像机1取像和分析；线程3用于摄像机2取像和分析；线程4用于界面显示和结果输出；
[0038] 当线程1检测到拍照位鼓轮转动一个凹槽位置，以事件通知线程2；再转动一个凹槽位置，以事件通知线程3；不断循环实现线程2、3轮流响应；线程2和线程3分别控制摄像机1、摄像机2的取像、分析、判断、记录；
[0039] 软件创建一个数组，每一个滤棒传递到某一个鼓轮，则在数组中从0开始为其编号，取像和分析结果都记录到相对应编号的数组中；拍照位鼓轮每转动一个凹槽位置，数组则移位一位；光电码盘每次回零，则拍照位鼓轮转动一圈，相应的数组序号回到0，以此实现滤棒的序号跟踪；
[0040] 线程1每检测到拍照位鼓轮转动一个凹槽位置，在数组中查询此时剔除位置滤棒是否合格，控制剔除阀实现次品剔除。
[0041] 本发明的使用方法或操作过程：
[0042] 1)系统上电开机；
[0043] 2)启动软件；
[0044] 3)每隔一段时间即1-6个月，标定一次摄像机；
[0045] 4)设定各参数项的检测标准；
[0046] 5)点击“开始工作”；
[0047] 6)将进入收料台的滤棒装箱。
[0048] 本发明的优点：
[0049] 1)自动化程度高；
[0050] 2)实时、高速、在线检测，次品在线剔除；
[0051] 3)高精度，重复测量精度达到0.01mm；
[0052] 4)非接触，对产品不产生任何损伤和污染；
[0053] 5)获得滤棒端面形状参数全部测量数据，数据可回查，为前端生产设备工艺改进和生产调试提供科学严谨的数据支撑；
[0054] 6)本方案针对滤棒端面空腔图案与外圆参数进行检测，但本发明内容对于其他滤棒端面外观形状以及烟支端面外观的检测同样适用。
附图说明
[0055] 图1是本发明的总体结构布置图
[0056] 图中，1、分页轮，2、滤棒传递与剔除装置，3、收料台，4、电柜箱，43、滤棒末端生产设备，44、视觉模组单元；
[0057] 图2-1、2-2是本发明的电路图
[0058] 图3是本发明的软件流程框图
[0059] 图4是本发明的软件结构图
[0060] 图5-1是滤棒传递与规整结构俯视图
[0061] 图5-2是滤棒传递与规整结构主视图
[0062] 图中，1、分页轮，5、定位环，6、拍照位鼓轮，7、剔除位鼓轮，8、收料鼓轮，9、收料机构，10、负压通道，11、机构安装板；
[0063] 图6是三个鼓轮凹槽和负压吸附结构剖面图
[0064] 图中：12、定位圈，13、齿轮箱，14、挡圈，15、传动减速套，16、箱体外壳，17、角接触轴承，18、转动主轴，19、转动挡圈，20、传递轮，21、深沟轴承，22、定位环，23、主轴轴承，24、主轴固定套，25、主轴定位环，26、主轴隔套，27、主轴挡圈，28、轴承内套，29、主轴前端轴承；
[0065] 图7是高速摄像单元与三个鼓轮结构俯视图
[0066] 图中，7、剔除位鼓轮，8、收料鼓轮，30、主轴外壳，31、联轴器，32、光电码盘， 33、镜头，34、相机，35、相机调节座；
[0067] 图8是剔除位鼓轮结构图
[0068] 图中，36、传动箱体后板，37、剔除位轴承，38、内套，39、鼓轮轴承，40、剔除位固定轴，41、剔除风道，42、轴承盖板；
[0069] 图9是摄像机标定算法流程图
[0070] 图10是滤棒端面形状参数测量算法流程图
具体实施方式
[0071] 下面结合附图对本发明详细说明如下：
[0072] 在图1、图5-1和5-2中，本发明装置包括机构安装板11，机构安装板11紧挨着滤棒末端生产设备43，机构安装板11上依次安装着分页轮1、拍照位鼓轮6、剔除位鼓轮7、收料鼓轮8、收料台3和电柜箱4六大部分，视觉模组单元44与拍照位鼓轮6相连，剔除位鼓轮7上有滤棒传递与剔除装置2，分页轮1负责从滤棒末端生产设备43接收滤棒并实现滤棒规整；视觉模组单元44负责视觉采像和分析；滤棒传递与剔除装置2负责滤棒的高速传递与剔除；收料鼓轮8、收料台3用于成品收料；电柜箱4主要包含本装置的电路器件和计算机。
[0073] 分页轮1与滤棒生产设备前端生产设备43对接，分页轮1的圆周上分布有纵向的凹槽，生产设备生产出的滤棒依次进入分页轮1上的凹槽，用气压将滤棒吹到分页轮1前端，分页轮1前端安装有定位环5，定位环5使滤棒端面所在位置整齐，分页轮1凹槽上的负压装置吸住滤棒，并传递到拍照位鼓轮6；拍照位鼓轮6中安装有2个高速像机和像机调整机构，拍照位鼓轮6旁边安装有剔除位鼓轮7，剔除位鼓轮7旁边安装有收料鼓轮8和收料机构9，在拍照位鼓轮6、剔除位鼓轮7和收料鼓轮8的末端安装有负压通道10，负压通道10与上述三个鼓轮凹槽上的负压装置相通，每一个鼓轮凹槽上的负压装置吸住滤棒，并依次传递到下一个鼓轮。
[0074] 图6是三个鼓轮凹槽和负压吸附结构剖面图
[0075] 分页轮1与滤棒末端生产设备43对接，并依次安装有拍照位鼓轮6、剔除位鼓轮7、收料鼓轮8，在拍照位鼓轮6上，传动主轴18的端部安装有定位圈12，定位圈12上安装有箱体外壳16，箱体外壳16内依次有齿轮箱13和挡圈14，通过角接触轴承17安装有传动减速套15，在传动主轴18的另一端通过转动挡圈19安装有传递轮20；中间是剔除位鼓轮
7；紧挨着是收料鼓轮8，收料鼓轮8通过深沟轴承21安装在支架上，收料鼓轮8中心是主轴，主轴纵向上依次安装有定位环22、主轴轴承23、主轴定位环25、主轴挡圈27、轴承内套
28和主轴前端轴承29，主轴径向上依次套有主轴隔套26和主轴固定套24。
[0076] 传动主轴18固定，动力部分由设备动力齿轮传递过来后通过传动减速套15，分别传动给拍照位鼓轮6、剔除位鼓轮7、收料鼓轮8，在上述三个鼓轮中，鼓轮高速转动，空气通过鼓轮表面的小孔进入，产生负压，鼓轮里面的传动轴有空隙，鼓轮的转动相对传动轴产生了不同的负压，滤嘴被鼓轮的负压吸合，三个鼓轮在转动的时候，相互之间有负压差，滤棒在鼓轮之间的负压差作用下从一个鼓轮传递到另外一个鼓轮，分页轮与滤棒生产设备末端对接，生产设备生产出的滤棒依次进入分页轮上的凹槽，用气压将滤棒吹到鼓轮前端，通过分页轮前端的定位环使滤棒端面所在位置整齐，鼓轮凹槽上的负压装置吸住滤棒，并传递到拍照位鼓轮、剔除位鼓轮和收料鼓轮。
[0077] 图7是高速摄像单元与三个鼓轮结构俯视图。
[0078] 视觉模组单元包括相机调节座35，相机调节座35上安装有两个相同的相机34，相机的前端固定有镜头33，镜头33的前部有光电码盘32，光电码盘32通过联轴器31与拍照位鼓轮6相连，环形光源靠近拍照位鼓轮6的端面，相机调节座35调节相机34使镜头33中心对准环形光源中间孔中心，在转动过程中每转动一定角度发送脉冲信号，拍照位鼓轮6一边与分页轮1相连，另一边与剔除位鼓轮7相连。
[0079] 图8是剔除装置结构图
[0080] 剔除位鼓轮7中间固定有一个剔除位固定轴40，剔除位固定轴40是一个空心轴，剔除位固定轴40上有内套38，剔除位固定轴40固定在传动箱体后板36上，剔除位固定轴40中部通过剔除位轴承37和鼓轮轴承39安装有剔除位鼓轮7，剔除位固定轴40的端部安装有轴承盖板42，剔除位鼓轮7内有剔除风道41；动力从主轴齿轮传递给剔除位鼓轮7，负压空气从剔除位鼓轮7表面的小孔进入，经过内套抽走，从而产生了剔除位鼓轮7表面的负压，当次品滤嘴转到剔除位，工控机发出信号，打开高频电磁阀，高压空气经过剔除风道41进入剔除位鼓轮7内部，瞬间把剔除位鼓轮7的剔除位的负压破坏，高压空气把次品滤嘴吹走。
[0081] 图2-1、2-2是本发明的电路图：
[0082] 主电路接工业电源4线3相，工控机控制电源、开关电源、输送带、光源控制器分别使用独立的空气开关；在工控机的输入信号采用光耦隔离，把光电码盘的24V信号转换成5V信号输入工控机；工控机的5V输出信号，输出后经过光耦隔离后再通过IGBT的放大到
24V，控制电磁阀、报警器；输入输出隔离放大板的24V电源来自于开关电源。
[0083] 图3是本发明的软件流程框图：滤棒端面形状质量检测系统软件主要由4个线程组成，其中线程1用于检查光电码盘回零信号和计数器信号；线程2用于摄像机1取像和分析；线程3用于摄像机2取像和分析；线程4用于界面显示和结果输出。4个线程的具体工作方式如下：
[0084] 1）当系统启动后，线程2、3处于等待拍照事件的状态，线程1开始检查光电码盘的转动信号，读取码盘脉冲；
[0085] 2）线程1检测到鼓轮转动一个凹槽位置，触发线程2的拍照事件，再转动一个凹槽位置，触发线程3的拍照事件；
[0086] 3）线程2、3在接到收拍照事件后，控制摄像机采集，获取采集图像，进行图像数据分析并记录分析结果到数据缓冲区，然后循环等待下一次拍照事件；
[0087] 4）线程1检查数据缓冲区，查找当前剔除位置滤棒参数，判断是否剔除，并进行相应的机构控制；
[0088] 5）线程1对数据缓冲区记录数据移位，同时以事件通知线程1；
[0089] 6）线程1计算统计数据，保存数据进数据库，更新界面显示；
[0090] 7）流程2-6循环；
[0091] 8）人工点击界面上停止按钮，软件停止工作。
[0092] 图4是本发明的软件结构图：滤棒端面形状质量检测系统软件主要包括：像机标定模块，用于摄像机标定；图像采集模块，用于摄像机图像采集控制；图像分析模块，用于图像数据分析；机电控制模块，用于机电结构控制；参数设定模块，供用户进行检测标准等参数设定和管理；系统调试模块，供用户调试、排查装置故障；界面显示模块，在界面上显示视频图像和必要检测标准、测量结果统计数据信息等。
[0093] 图9是摄像机标定算法流程图：摄像机标定方法使用长宽均为8毫米的棋盘格标定板，标定板内共有11X11个黑白相间的方格图案，像机对标定板拍照后，软件提取棋盘格角点，通过角点的空间坐标与图像坐标，解算投影变换关系P；
[0094] 解算流程如下：
[0095] 1）通过投影方程式，以每个角点空间坐标与图像坐标为已知数，以P为未知数建立线性方程组，线性求解P；
[0096] 2）从P中分解包含误差的摄像机内、外参数
[0097] 3）建立摄像机内、外参数非线性方程组。利用最小二乘迭代解算非线性方程组[0098] 4）建立摄像机像差系统方程组，求解像差系统
[0099] 5）3-4收敛，算法结束，否则循环3-4。
[0100] 图10是滤棒端面形状参数测量算法流程图：摄像机采集得到一张图像后，经过图像平滑滤波、图像二值化、整像素轮廓提取、亚像素轮廓精确定位、噪声轮廓剔除、图像坐标向物理坐标转换、轮廓分析、参数计算等步骤，完成滤棒端面外圆轮廓和滤棒空腔图案分析。
