機器視覺就是用機器代替人眼進行測量和判斷。機器視覺系統是指通過圖像攝取裝置將需要檢測的目標轉換成數字量信號,通過圖像處理系統對測量到的圖像數字信號進行處理、判斷,從而控制現場的設備動作。在高速、大批量的工業生產過程中,用人工視覺檢查產品質量在精度和速度上都難以保障,采用機器視覺則可以大大提高生產效率和自動化程度。 　　 1 系統組成 　　 機器視覺系統一般包括光源、鏡頭、CCD 照相機、圖像處理單元（或圖像采集卡） 、圖像處理軟件、監視器、通訊（或輸入輸出） 單元等。視覺系統的輸出不是圖像視頻信號,而是經過處理后的圖像數字信號。上位機和PLC 實時獲得檢測結果后,通過運動系統或輸入輸出系統執行相應控制動作。視覺系統可分為基于PC 系統和基于PLC 系統。在基于PLC 系統中,視覺作用更象一個智能化的傳感器,圖像處理單元獨立于系統,通過串行總線和I/ O 與PLC 交換數據,系統硬件利用嵌入式計算機進行圖像處理,系統軟件固化在圖像處理器中,通過鍵盤對監視器中的菜單進行配置,或在計算機上開發軟件后下載。基于PLC 的機器視覺系統具有集成化、小型化的特點基于PC 的機器視覺系統中,由CCD 攝像頭采集檢測對象的圖像,經過數據采集卡轉換成數字圖像,輸入計算機進行處理。該系統具有簡單、可靠、開發周期短等特點。 　　 2 系統應用 　　 在煙草行業自動化生產中,涉及到各種各樣的質量檢查等,如煙支鋼印位置和產品包裝缺陷（諸如破損、翹邊、缺蓋、露白、反包、包裝錯位、包裝材料印刷錯誤） 的檢測等。這些高速、重復的工作若依靠人工進行檢測,檢驗合格率就得不到保證。為解決外觀質量的檢測問題,曾使用過接觸式電感應檢測裝置,但由于其本身的局限性,卷煙包裝成形過程中的質量檢測問題未能得到解決。因此,為提高卷煙的外觀質量,機器視覺系統開始應用于煙草行業,成為視覺測量的理想方案。本文以基于PC 系統為例,介紹了機器視覺系統在GDX2 包裝機組小盒外觀檢測中的具體應用及其效果。 　　 2. 1 系統硬件組成 　　 系統硬件結構如圖1 所示。該系統采用NI（美國國家儀器） 公司的PCI1409 圖像采集卡采集煙包外觀圖像。由CCD 攝像頭采集的圖像,經過數據采集卡轉換成數字化圖像輸入計算機,應用程序將采集到的圖像與預存的標準圖像進行對比、判斷,并通過相應的控制系統將存在外觀缺陷的煙包從設備剔除口剔除（圖2） 。 [align=center] 圖1 　基于PC的機器視覺系統組成[/align] [align=center] 圖2 　基于PC的機器視覺系統檢測流程[/align] 　　 2. 2 系統圖像分析處理 　　 （1） 系統照明。照明是進行圖像處理和分析的重要外部條件之一,該系統選用了FOSTEC 可調試光源20750. 2 ,穩定可靠,有利于圖像采集。 　　 （2） 檢測信號的同步。為保證檢測信號的同步,增設了檢測同步傳感器,安裝在機器背后的機械轉輪上（圖3） ,可用于煙包檢測和殘次煙包的剔除。 　　　　　　 1. CCD 同步傳感器　2. 軸編碼器　3. CCD 同步檢測塊 [align=center] 圖3 　檢測信號的同步[/align] 　　 （3） 系統軟件的構成。該系統使用了LabVIEW、I2 MAQ Vision 和IMAQ Vision Assistant 等開發軟件。Lab2 VIEW的數據流式編程、IMAQ Vision 強大的圖像處理能力以及IMAQ Vision Assistant 的代碼自動生成功能, 不僅縮短了系統的開發周期,也降低了成本。 　　 （4） 圖像特征比較算法。利用IMAQ Subtract 函數將實時煙包圖像與標準圖像相減兩次,可得到表示兩個圖像明暗程度主要區別的參數值。利用IMAQ Add 函數將兩個參數疊加成一幅圖像,IMAQ Threshold 函數產生一個二值圖像,由IMAQ RemoveParticle 函數對圖像進行處理。另一種方法是用IMAQ BCGLookup 函數替代IMAQ Threshold 函數,利用IMAQ GrayMorphology 函數對圖像進行處理,該方法由于沒有轉換為二值圖像,可以使最終產生的圖像粒子更加連貫。根據最終產生圖像可以判斷被檢測煙包是否屬于殘次煙包。 　　 （5） 殘次煙包的剔除。如圖4 所示,檢測系統利用機器原有的雙垛煙包剔除裝置對殘次煙包進行剔除。 　　　　　　 1. 檢測傳感組件　2. 煙包運行方向　3. 小包外包透明紙包裝成形　4. 被檢測煙包　5 煙包輸送帶　6有機玻璃蓋　7煙包堆垛　8 殘次煙垛剔除口 [align=center] 圖4 　檢測傳感器及剔除位置[/align] 　　 3 　應用效果 　　 GDX2 包裝機組安裝了機器視覺系統后,存在包裝缺陷的煙包（如煙盒破損、缺蓋、露白、反包、包裝錯位等） 均在殘次煙垛剔除口被自動剔除。據市場質量反饋統計,系統安裝前1 個月內,有關煙包外觀質量問題收到市場反饋3 次共8 包（小盒缺蓋、包裝錯位等） , 系統安裝后3 個月內,未接到一起煙包外觀質量問題反饋。 　　 機器視覺系統應用于GDX2 包裝機組,保證了高速、自動化卷煙包裝生產的順利進行,提高了卷煙的外觀質量,而且還易于實現信息集成,為企業實施計算機集成制造提供了技術基礎。同時,視覺系統的檢測數據可以幫助管理部門及時發現設備、材料等方面的潛在問題,有利于提升卷煙企業的總體管理水平。