一种基于机器视觉的烟丝柔性智能风选系统的制

本发明属于机器视觉，具体的说一种基于机器视觉的烟丝柔性智能风选系统。背景技术：1、风选机是卷烟厂制丝生产线上物料分离的设备之一，用于烟片、烟丝、烟梗、梗丝、膨胀丝等烟草物料的不同加工工艺。2、目前风选机控制方式基本上采用传感器获取叶丝运行至风选机入口时，风选机内的负压值与预设负压值差值作为手动调整风选机的风门开口度。在专利“一种烟丝风选机的图像监控装置及烟丝风选机”(授权号：cn 216500744 u)中对“目前，我国卷烟厂制丝生产线的风选机的负压风量控制调节大都采取人工调节的方式。人工调节的过程中，需要人工频繁观察烟丝风选机的废料出料口和物料出料口的排出物，以进一步确定排出物的成分，但人工在废料出料口和物料出料口之间来回走动需要时间，观察效果不够及时，因此对风量调节的判断也不够准确。”提出采用图像监控装置同时对烟丝风选机的物料出料口和废料出料口进行监控，在同一个显示器进行同时观察的方法。这种方法确实改善了原来风选机风门调节难度，同时比直接调控风道负压值更加直接，因为风选机使用的最终效果是看出料口物料质量的。但是这种方法还是需要人来对出口物料和废料出口的废料进行判断，不具有实时性和连续性，不具有智能化。3、当前分选机存在的缺点主要有以下几点：4、现有风选机都是开环控制，风口、风压调整好之后不能根据实际工况的改变及时调整。5、即使有的装置采用了视觉，但这个视觉只是让观测者观察更加方便，不具有智能识别功能。技术实现思路1、本发明是为了解决上述现有技术存在的不足之处，提出一种基于机器视觉的烟丝柔性智能风选系统，以期能实时性和连续性对风选机内部分选情况进行识别，将识别结果反馈给风选机执行机构，从而能实现风选机的最终闭环智能控制，并能提高生产效率，改善生产工艺，保证烟丝产品的稳定性。2、本发明为达到上述发明目的，采用如下技术方案：3、本发明一种基于机器视觉的烟丝柔性智能风选系统的特点在于，包括：送料传送带、风选分离箱、二次分离箱、负压风机、负压风机变频器、送料传动带电机；4、由所述送料传动带电机驱动所述送料传送带运动，并将所述送料传送带上烟丝输送至风选分离箱的入口处，在所述风选分离箱的底部，并处于所述入口处设置有二次分离箱，所述负压风机为所述风选分离箱和二次分离箱提供不同强度的负压风，并由所述负压风机变频器控制所述负压风机的负压值；使得送料传送带上的正常烟丝在所述负压风机的负压下输送到风选分离箱中，异常烟丝在所述负压风机的负压下输送到二次分离箱中，在所述风选分离箱中设置有第一ccd线阵传感器；在所述二次分离箱内第二ccd线阵传感器；所述第一ccd线阵传感器用于拍摄在负压作用下的当前正常烟丝图像if，用于判断所述风选分离箱内的负压值是否在所设定的负压范围内，若在，则保持所述风选分离箱的当前负压值不变，若小于负压范围，则增大所述风选分离箱的当前负压值，若超过负压范围，则降低所述风选分离箱的当前负压值；从而将满足负压范围内的合格烟丝飘落在风选分离箱底部出口处的传送带上，以送至下一道工序；在所述二次分离箱内设置有烟丝打碎机构，用于将异常烟丝进行打碎，使得破碎的烟丝在负压作用下吹入风选分离箱中进行风选，剩余部分落入二次分离箱的底部；并利用所述第二ccd线阵传感器拍摄二次分离箱底部的当前异常烟丝ie，用于判断送料传送带的传送速度是否超过速度阈值，若超过，则执行声光报警，并降低送料传动带电机的转速，否则，表示二次分离箱工作正常。5、本发明所述的基于机器视觉的烟丝柔性智能风选系统的特点也在于，所述当前正常烟丝图像if是按如下过程进行判断：6、步骤1、采用lucas-kanade算法计算当前正常烟丝图像if的光流场中任意第i个像素点pi的速度v(xi,yi)＝{vi,x,vi,y}，其中，(xi,yi)为当前正常烟丝图像if中像素点pi的位置坐标，vi,x和vi,y分别为第i个像素点pi在水平方向和垂直方向的速度值；7、步骤2、判断式(1)是否成立，若成立，将第i个像素点pi的速度v(xi,yi)放入速度集合vc，否则，舍弃第i个像素点pi的速度v(xi,yi)；8、9、式(1)中，δ表示角度阈值，θi表示第i个像素点pi的角度，并由式(2)得到：10、11、步骤3、按照步骤2的过程对光流场中每个像素点进行处理，从而得到最终的速度集合vc；12、步骤4、利用式(3)计算速度集合vc的平均值vmean：13、14、式(3)中，k为速度集合vc中像素点的速度值个数；15、步骤5、若vmean<ε1，则表示所述风选分离箱的当前负压值过低，并增大所述风选分离箱的当前负压值，若vmean>ε2，则表示所述风选分离箱的当前负压值过高，并降低所述风选分离箱的当前负压值，否则，表示所述风选分离箱的当前负压值合理，保持所述风选分离箱的当前负压值不变，其中，ε1和ε2分别表示最小和最大速度阈值。16、所述当前异常烟丝ie是按如下过程进行判断：17、步骤a、利用式(4)将当前异常图像ie中任意第j个像素点的rgb分量转换到ycbcr颜色空间，并得到第j个像素点的ycbcr分量，从而得到当前异常图像ie的ycbcr空间图像ye；18、19、式(4)中，yj表示第j个像素点的ycbcr颜色空间的y分量，cbj表示第j个像素点的ycbcr颜色空间的cb分量，crj表示第j个像素点的ycbcr颜色空间的cr分量，rj表示第j个像素点的rgb颜色空间的r分量，gj表示第j个像素点的的rgb颜色空间的g分量，bj表示第j个像素点的的rgb颜色空间的b分量，操作符“＞＞”表示向右移位；20、步骤b、计算ycbcr空间图像ye中任意第j个像素点的局部二值模式值lj(xj,c,yj,c)，其中，(xj,c,yj,c)为第j个像素的图像坐标；21、步骤c、将ye划分为尺寸为n×n的若干个子块，并设定任意第n个子块的标记为flagn；22、步骤d、计算第n个子块中n×n个局部二值模式值的直方图，并对第n个子块中的n×n个直方图进行升序排序，得到第n个子块排序后的直方图sorthistn；23、步骤e、利用式(5)对第n个子块排序后的直方图sorthistn进行拟合，得到第n个子块的合后的指数函数hn(m)：24、25、式(5)中，λ1,n和λ2,n分别为指数函数hn(m)的两个参数；m表示自变量；26、步骤f、若式(6)成立，则表示第n个子块为异常子块，并将flagn设为1；否则，表示第n个子块为正常子块，并将flagn设为0；27、28、式(6)中，λ1,l和λ1,u分别是参数λ1,n的下限和上限；λ2,l和λ2,u分别是参数λ2,n的下限和上限；29、步骤g、根据所有子块的标记，统计ye中异常子块的个数num，如果num大于m，则送料传送带的传送速度过快，并降低送料传动带电机的转速，否则，表示送料传送带的传送速度正常，其中，m是最大异常子块个数上限；否则，表示二次分离箱工作正常，保持送料传动带电机速度不变。30、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：31、1、本发明采用lucas-kanade算法计算光流场，速度快，可以满足在线实时处理；32、2、本发明满足一定条件的速度点才被放入速度集合vc，从而排除了光流场噪声点的影响；33、3、本发明采用局部二值模式值提取图像局部描述信息，结果稳定性好；34、4、本发明利用指数函数拟合排序局部二值模式直方图，描述准确性好；35、5、本发明提高了设备可靠性，降低由设备故障带来生产事故；36、6、本发明对当前烟丝风选机进行智能化升级，降低了劳动强度。