一种用于瓦楞纸板生产的智能控制方法

摘要

本发明涉及智能控制领域，具体涉及一种用于瓦楞纸板生产的智能控制方法，包括：获得瓦楞纸板监视图像的灰度图，根据灰度图进行区域生长获得所有起泡区域；获得所有起泡区域的分布范围系数，获得所有起泡区域的分布均匀程度，获得所有起泡区域的分布系数，将所有起泡区域的分布系数记为瓦楞板的蒸汽压板工艺参数调节必要性；对需要调节工艺参数的瓦楞板获得瓦楞板上每个起泡区域的含水量，根据所述每个起泡区域的含水量获得整个瓦楞板的单位含水量，根据所述整个瓦楞板的单位含水量获得调节蒸汽加热参数；本发明解决了相关技术中，在对调节蒸汽加热参数时准确率低，无法满足调节需求的技术问题。

权利要求

1.一种用于瓦楞纸板生产的智能控制方法，其特征在于，所述方法包括：S1:获得瓦楞纸板监视图像的灰度图像，并对灰度图像进行区域生长获得所有起泡区域；

S2:获得所有起泡区域的质心，对所有质心进行霍夫圆检测得到每个质心对应多个同心圆，并将对应同心圆数量最多的质心作为目标位置，根据目标位置的所有同心圆获得所有起泡区域的分布范围系数；

S3:当所有起泡区域的分布范围系数大于等于第一预设阈值时，根据目标位置的所有同心圆以及该所有同心圆上的质心数量获得目标位置获得目标位置的所有同心圆的平均弧长；根据目标位置的所有同心圆的平均弧长获得所有起泡区域的分布均匀程度；并利用所有起泡区域像素面积的方差值与所有起泡区域的分布均匀程度获得所有起泡区域的分布系数；

S4:将所有起泡区域的分布系数记为瓦楞板的蒸汽压板工艺参数调节必要性；

S5:根据蒸汽压板工艺参数调节必要性判断蒸汽压板工艺参数是否需要调节，当工艺参数需要调解时调节蒸汽加热参数，包括：获得瓦楞板上每个起泡区域的含水量；

根据每个起泡区域的含水量获得整个瓦楞板的单位含水量；

根据整个瓦楞板的单位含水量获得调节蒸汽加热参数；

所述获得所有起泡区域的分布均匀程度的步骤包括：

所有起泡区域的分布均匀程度的计算公式为：

其中，μ为所有起泡区域的分布均匀程度，ε为以(avmax，bvmax)为圆心所检测的第ε个同心圆，2πr为第ε个同心圆的周长，Gr为第ε个同心圆上起泡区域质心点数量，σ代表以(avmax，bvmax)为圆心检测到所有同心圆的平均弧长的方差，exp()表示以自然常数为底的指数函数。

2.根据权利要求1所述的一种用于瓦楞纸板生产的智能控制方法，其特征在于，所述获得所有起泡区域的分布范围系数的步骤包括：所有起泡区域的分布范围系数的计算公式为：

其中，ω为所有起泡区域的分布范围系数，exp()表示以e为底的指数函数，vmax为a、b、r三维参数空间中同心圆最多的(a，b)坐标对应r轴，avmax为vmax对应r轴(a，b)坐标中a值，bvmax为vmax对应r轴(a，b)坐标中b值，xo、yo分别为瓦楞板灰度图像中的中心点坐标值，exp()表示以自然常数为底的指数函数。

3.根据权利要求1所述的一种用于瓦楞纸板生产的智能控制方法，其特征在于，所述获得所有起泡区域的分布系数的步骤包括：所有起泡区域的分布系数的计算公式为：

其中， 为所述所有起泡区域分布系数，μ为所述所有起泡区域的分布均匀程度，S为所述所有起泡区域像素面积的方差值，exp()表示以自然常数为底的指数函数。

4.根据权利要求1所述的一种用于瓦楞纸板生产的智能控制方法，其特征在于，所述获得瓦楞板上每个起泡区域的含水量的步骤包括：瓦楞板上每个起泡区域的含水量计算公式为：

其中，H为所述每个起泡区域的含水量，为所述瓦楞板图像中的起泡面积均值，k代表所用胶水、活性剂的类型，cmck为k类表面活性剂的最低临界浓度系数，ck为k类表面活性剂未被稀释的浓度。

5.根据权利要求1所述的一种用于瓦楞纸板生产的智能控制方法，其特征在于，所述根据每个起泡区域的含水量获得整个瓦楞板的单位含水量的步骤包括：将每个起泡区域的含水量和瓦楞板上起泡区域的总数量进行乘积运算，将乘积运算结果与瓦楞板的总像素面积的比值作为整个瓦楞板的单位含水量。

6.根据权利要求1所述的一种用于瓦楞纸板生产的智能控制方法，其特征在于，所述根据整个瓦楞板的单位含水量获得调节蒸汽加热参数的步骤包括：根据整个瓦楞板的单位含水量，通过提高加热温度、延长加热时间、减少蒸汽湿度操作对蒸汽加热所释放蒸汽的温度、湿度、水分蒸发速度进行调节。

说明书

一种用于瓦楞纸板生产的智能控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及智能控制领域，具体涉及一种用于瓦楞纸板生产的智能控制方法。

背景技术

[0002] 为了改变瓦楞纸质量，在生产过程中需要用蒸汽加热以改变纸张黏性，利用蒸汽发生器产生的高温蒸汽与瓦楞机连接，给瓦楞纸板加热，可以让纸张能粘合在一起，避免出现裂口或窟窿等现象。蒸汽发生器在加热的同时也会释放蒸汽分子，将纸板需要折叠的地方使用蒸汽喷湿，能防止机器折叠时爆线；还能防止印花出现起皮，损坏等现象。

[0003] 因此蒸汽发生器的作用为调节纸板的含水量均衡，而在实际的生产过程中，很多生产线蒸汽加热装置达不到设计要求,瓦楞纸板生产时常会由于蒸汽压板装置温度调控不当导致版面呈现密集花生壳状的泡纹。现有利用水分仪、温度计或压力表在蒸汽加热过程中随时测量纸板表面的温度、含水量，并根据测量的结果调整蒸汽的湿度和温度，但人工频繁测量的方式始终存在主观性误差、耗费精力的问题，导致瓦楞板的成型质量不够稳定。

[0004] 因此本发明提出一种用于瓦楞纸板生产的智能控制方法，为提高瓦楞板的成型质量稳定性提供帮助。

发明内容

[0005] 为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种用于瓦楞纸板生产的智能控制方法，

[0006] 所述方法包括：

[0007] S1:获得瓦楞纸板监视图像的灰度图像，并对灰度图像进行区域生长获得所有起泡区域；

[0008] S2:获得所有起泡区域的质心，对所有质心进行霍夫圆检测得到每个质心对应多个同心圆，并将对应同心圆数量最多的质心作为目标位置，根据目标位置的所有同心圆获得所有起泡区域的分布范围系数；

[0009] S3:当所有起泡区域的分布范围系数大于等于第一预设阈值时，根据目标位置的所有同心圆以及该所有同心圆上的质心数量获得目标位置获得目标位置的所有同心圆的平均弧长；根据目标位置的所有同心圆的平均弧长获得所有起泡区域的分布均匀程度；并利用所有起泡区域像素面积的方差值与所有起泡区域的分布均匀程度获得所有起泡区域的分布系数；

[0010] S4:将所有起泡区域的分布系数记为瓦楞板的蒸汽压板工艺参数调节必要性；

[0011] S5:根据蒸汽压板工艺参数调节必要性判断蒸汽压板工艺参数是否需要调节，当工艺参数需要调解时调节蒸汽加热参数，包括：

[0012] 获得瓦楞板上每个起泡区域的含水量；

[0013] 根据每个起泡区域的含水量获得整个瓦楞板的单位含水量；

[0014] 根据整个瓦楞板的单位含水量获得调节蒸汽加热参数。

[0015] 进一步地，所述获得所有起泡区域的分布范围系数的步骤包括：

[0016] 所有起泡区域的分布范围系数的计算公式为：

[0017]

[0018] 其中， 为所有起泡区域的分布范围系数， 表示以 为底的指数函数， 为a、b、r三维参数空间中同心圆最多的（a，b）坐标对应r轴， 为 对应r轴（a，b）坐标中a值， 为 对应r轴（a，b）坐标中b值， 、 分别为瓦楞板灰度图像中的中心点坐标值，exp()表示以自然常数为底的指数函数。

[0019] 进一步地，所述获得所有起泡区域的分布均匀程度的步骤包括：

[0020] 所有起泡区域的分布均匀程度的计算公式为：

[0021]

[0022] 其中，为所有起泡区域的分布均匀程度，为以 为圆心所检测的第 个同心圆， 为第 个同心圆的周长， 为第 个同心圆上起泡区域质心点数量，代表以 为圆心检测到所有同心圆的平均弧长的方差， 表示以
自然常数为底的指数函数。

[0023] 进一步地，所述获得所有起泡区域的分布系数的步骤包括：

[0024] 所有起泡区域的分布系数的计算公式为：

[0025]

[0026] 其中， 为所述所有起泡区域的分布均匀程度，  为所述所有起泡区域像素面积的方差值， 表示以自然常数为底的指数函数。

[0027] 进一步地，所述获得瓦楞板上每个起泡区域的含水量的步骤包括：

[0028] 瓦楞板上每个起泡区域的含水量计算公式为：

[0029]

[0030] 其中，H为所述每个起泡区域的含水量，为所述瓦楞板图像中的起泡面积均值，k代表所用胶水、活性剂的类型，  为k类表面活性剂的最低临界浓度系数， 为k类表面活性剂未被稀释的浓度。

[0031] 进一步地，所述根据每个起泡区域的含水量获得整个瓦楞板的单位含水量的步骤包括：

[0032] 将每个起泡区域的含水量和瓦楞板上起泡区域的总数量进行乘积运算，将乘积运算结果与瓦楞板的总像素面积的比值作为整个瓦楞板的单位含水量。

[0033] 进一步地，所述根据整个瓦楞板的单位含水量获得调节蒸汽加热参数的步骤包括：

[0034] 根据整个瓦楞板的单位含水量，通过提高加热温度、延长加热时间、减少蒸汽湿度等操作对蒸汽加热所释放蒸汽的温度、湿度、水分蒸发速度进行调节。

[0035] 本发明具有如下有益效果：

[0036] 本发明实施例提出利用机器视觉估测瓦楞板中的含水量，对蒸汽加热工艺进行参数调节，以提高瓦楞板的成型质量稳定性，相对于传统人工利用水分仪、温度计或压力表在蒸汽加热过程中频繁测量纸板表面的温度、含水量，进行工艺参数调节的方法，本发明不但可以解放人力，使调节效果更为稳定、准确，为瓦楞板蒸汽加热工艺的参数自动化调节提供技术参考。

附图说明

[0037] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

[0038] 图1为本发明一个实施例提供的一种用于瓦楞纸板生产的智能控制方法流程图；

[0039] 图2为本发明一个实施例提供的一种瓦楞纸板图像示意图；

[0040] 图3为本发明一个实施例提供的一种霍夫圆检测示意图。

具体实施方式

[0041] 为了更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种用于瓦楞纸板生产的智能控制方法，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。在下述说明中，不同的“一个实施例”或“另一个实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。

[0042] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。

[0043] 下面结合附图具体的说明本发明所提供的一种用于瓦楞纸板生产的智能控制方法的具体方案。

[0044] 请参阅图1，其示出了本发明一个实施例提供的一种用于瓦楞纸板生产的智能控制方法流程图，该方法包括：

[0045] S001：获得瓦楞纸板监视图像的灰度图，根据灰度图进行区域生长获得所有起泡区域。

[0046] 本实施例中对蒸汽加热、上胶定型流程结束后，利用悬置摄像机在末端工艺设备处设置一个监视系统，包括悬置摄像机、图像处理器、图像分析模块。对定型后的瓦楞板表面进行拍摄，并通过图像处理器进行预处理。预处理部分主要为图像灰度化，以减少冗余的色彩信息干扰，减轻后续图像分析系统的运算负荷，如图2所示。

[0047] 本实施例中起泡区域在瓦楞板上呈现凸起的突变区域，凸起区域内部的灰度结构是由凸起最高点至边缘单调递减，且平整区域的像素点灰度值也并不完全相同，因此利用区域生长算法，以瓦楞板平整区域的像素点作为种子像素点进行投放。生长规则定为：与种子像素点的灰度差异在10个灰度级以内则进行生长，反之则停止生长。最终将图像中所有非起泡的平整区域完全覆盖，剩下未生长的空洞区域则为所有起泡区域。

[0048] 需要说明的是瓦楞板平整区域是根据正常无缺陷的瓦楞板上的图像数据，在当前检测图像上选取与正常无缺陷瓦楞板图像上数据相同区域即为平整区域。

[0049] S002：获得所有起泡区域的分布范围系数。

[0050] 获取每个起泡区域的边缘轮廓，对于不规则图形可以根据质心公式获取质心点，质心公式为公知技术此处不予赘述。将所有起泡区域的质心点坐标输入霍夫圆检测算法进行霍夫圆检测，获得以每个质心点为圆心点时所检测出的圆的数量，如图3所示。

[0051] 当图像上起泡区域分布均匀时，对其所有质心点可检测出若干圆，当以靠近图像中心像素点的质心点为圆心点时，可以检测出最多个圆，因此在a‑b‑r三维参数空间中，如果a、b轴上具有分布最多的曲线交点，其坐标值位置在原空间图像上越偏向图像中心点，代表起泡区域在瓦楞板图像上分布范围越大。

[0052] 所有起泡区域的分布范围系数的计算公式为：

[0053]

[0054] 其中， 为所有起泡区域的分布范围系数， 表示以 为底的指数函数， 为a、b、r三维参数空间中同心圆最多的（a，b）坐标对应r轴， 为 对应r轴（a，b）坐标中a值， 为 对应r轴（a，b）坐标中b值， 、 分别为瓦楞板灰度图像中的中心点坐标值。将 记为目标位置。

[0055] 代表a、b、r三维参数空间中同心圆最多的圆心点坐标与原空间瓦楞板图像中的中心点坐标求欧式距离，该距离越小，则代表a、b、r三维参数空间中同心圆最多的圆心点坐标值位置在原空间图像上越偏向图像中心点，代表起泡区域在瓦楞板图像上分布范围越大。

[0056] 为利用指数函数反比例归一化，将公式逻辑关系变为正比 例，即 越小，
在0‑1之间越大，代表瓦楞板图像上起泡
区域分布范围越大， 表示以自然常数为底的指数函数。

[0057] 设置第一阈值0.7，当 时，起泡区域的分布范围较大，认为该瓦楞板的起泡缺陷，大概率为蒸汽加热工艺不当导致；反之对于起泡缺陷局部分布的瓦楞板表面，我们认为其并非为蒸汽加热工艺中参数不当所导致的。

[0058] S003：获得所有起泡区域的分布均匀程度，利用所有起泡区域像素面积的方差值与所有起泡区域的分布均匀程度获得所有起泡区域的分布系数，将所有起泡区域的分布系数记为瓦楞板的蒸汽压板工艺参数调节必要性。

[0059] （1）计算所有起泡区域的分布均匀程度。

[0060] 因为即使起泡分布范围大，也可能会存在局部分布密集，其余区域分布稀疏的情况，因此我们计算起泡区域的分布均匀程度。当以a‑b‑r三维空间中以为圆心所检测的不同半径的同心圆，其周长除以交于该点圆的曲线数量，越相近则代表起泡区域在瓦楞板图像上分布越均匀。

[0061] 所有起泡区域的分布均匀程度的计算公式为：

[0062]

[0063] 其中，为所有起泡区域的分布均匀程度，为以 为圆心所检测的第 个同心圆， 为第 个同心圆的周长， 为第 个同心圆上起泡区域质心数量，代表以 为圆心检测到所有同心圆的平均弧长的方差， 表示以自
然常数为底的指数函数。

[0064] 其中，目标位置 的所有同心圆的平均弧长计算过程为：首先获得每个同心圆的周长为 ，并获得每个同心圆上的质心数量为 ，故计算每个同心圆的平均弧长为 。

[0065] 代表以 为圆心第 个半径圆上的平均弧长。代表以 为圆心所检测所有同心圆的平均弧长的方差，该方差越小，则代表起泡区域质心点的分布越均匀，反之则不均匀， 为利用指数函数反
比例归一化，将公式逻辑关系修正为正比例， 越小， 在0‑1之
间取值越大，则代表起泡区域质心点的分布越均匀。

[0066] （2）计算所有起泡区域的分布系数。

[0067] 由于我们以起泡区域的质心点作为目标进行均匀度的计算，两个质心点之间也可能会因为起泡大小差异过大导致分布均匀度计算结果存在偏差，因此还需要考虑起泡区域的大小是否均匀，得到图像中所有起泡区域的分布系数。

[0068] 所有起泡区域的分布系数的计算公式为：

[0069]

[0070] 其中， 为所述所有起泡区域的分布均匀程度，  为所述所有起泡区域像素面积的方差值， 表示以自然常数为底的指数函数。

[0071] 方差 越大，代表图像中起泡区域的大小越不均匀， 为反比例归一化，代表将两个系数相乘，得到图像中所有起泡区域的分布系数 。

[0072] 设置第二阈值设置阈值当 时，代表图像起泡区域分布均匀，认为其符合蒸汽压板加热参数不当所导致的起泡，当 时，代表图像中的起泡局部分布并且互相差异较大，大概率为偶然性发生的缺陷，而并非单一工艺参数不当导致。对于这类情况，连续检测多个瓦楞板后，若后续不再存在此类起泡，则代表的确为偶然性发生的缺陷，若后续仍存在此类起泡，代表其他工艺存在问题，进行工艺预警以及其他相应检查，本发明仅针对蒸汽加热工艺，不多阐述。

[0073] S004：获得瓦楞板上每个起泡区域的含水量，根据每个起泡区域的含水量获得整个瓦楞板的单位含水量，根据整个瓦楞板的单位含水量获得调节蒸汽加热参数。

[0074] （1）获得瓦楞板上每个起泡区域的含水量。

[0075] 测定一系列不同浓度表面活性剂溶液的表面张力，作出γ‑logγ曲线，将曲线转折点两侧的直线部分外延，相交点的浓度即为此体系中表面活性剂的cmc，均为现有技术，不再赘述。

[0076] 瓦楞板上每个起泡区域的含水量计算公式为：

[0077]

[0078] 其中，H为所述每个起泡区域的含水量，为所述瓦楞板图像中的起泡面积均值，k代表所用胶水、活性剂的类型，  为k类表面活性剂的最低临界浓度系数， 为k类表面活性剂未被稀释的浓度。

[0079] 此处选用 作为参考值，对估测含水量进行控制，参考值可根据实际胶水涂层量进行调节，进而得到 ，H即为瓦楞纸中平均每个起泡区域的含水量。

[0080] （2）获得整个瓦楞板的单位含水量。

[0081] 整个瓦楞板的单位含水量计算公式为：

[0082]

[0083] 上式H代表瓦楞纸中每个起泡区域的含水量，N代表瓦楞板上所有起泡区域的总数量，M代表瓦楞板的总像素面积，因此 代表瓦楞板中单位面积的含水量，即 。

[0084] （3）根据整个瓦楞板的单位含水量获得调节蒸汽加热参数。

[0085] 通过我们预估出的瓦楞板含水量，结合蒸汽加热所释放蒸汽的温度、湿度、以及水分蒸发速度进行调节，提高加热温度、或者延长加热时间、减少蒸汽湿度等，由于我们通过预估瓦楞板内含水量来调节蒸汽加热参数，在已知含水量的情况下，使多余的水分蒸发的手段属于常规操作，因此本发明不详细阐述。

[0086] 综上所述，本发明实施例提出利用机器视觉估测瓦楞板中的含水量，对蒸汽加热工艺进行参数调节，以提高瓦楞板的成型质量稳定性，相对于传统人工利用水分仪、温度计或压力表在蒸汽加热过程中频繁测量纸板表面的温度、含水量，进行工艺参数调节的方法，本发明不但可以解放人力，使调节效果更为稳定、准确，为瓦楞板蒸汽加热工艺的参数自动化调节提供技术参考。

[0087] 需要说明的是：上述本发明实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

[0088] 本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

[0089] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。