一种用于烟支滤嘴棒激光打孔区域在线检测的成像装置的制作方法

本发明属于烟草检测领域，涉及一种在线检测的成像装置，具体涉及一种用于烟支滤嘴棒激光打孔区域在线检测的成像装置。

背景技术：

1、细支卷烟是一种新兴的卷烟产品类型，为了实现降焦减害和提升口感，研究人员引入了在线激光打孔技术。这种技术通过使用激光束在烟支滤嘴棒上进行精确的打孔，实现了烟气的调控和过滤。相比传统的预打孔水松纸和高透滤棒组合，在线激光打孔技术具有更高的生产效率和更低的成本。

2、然而，在实际生产中，在线激光打孔技术仍面临一些问题。在线打孔设备的安装位置紧凑，导致现场环境中常常出现烟丝飞沫、粉尘堆积和设备保养不到位等问题，从而影响了打孔质量的稳定性。此外，目前国内烟草厂大多采用放大镜的方式人工抽检滤嘴棒的激光孔质量，无法及时发现和修复打孔问题。

3、为了解决这些问题，采用机器视觉的方式进行激光孔的在线检测成为了不二之选，然而这种方法技术难度极大，一是由于烟支滤嘴棒是圆柱体，采用面阵相机成像方案会导致每次成像最多只能拍摄一半的激光孔，二是卷接机型安装空间十分有限，采用线阵相机方案则通常相机和镜头需要占用更多的安装空间，难以在线部署。这是目前用于烟支滤嘴棒激光打孔区域在线检测的成像装置亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种用于烟支滤嘴棒激光打孔区域在线检测的成像装置，克服主流的面阵相机成像方案无法完整拍摄滤嘴棒一个周期而造成的检测不准确的问题，以及常规线阵相机搭配单镜头成像方案占用空间太多难以卷接机在线部署的问题。

2、本发明的技术方案为：

3、一种用于烟支滤嘴棒激光打孔区域在线检测的成像装置，包括图像采集模块、照明模块和供电及数据接口模块；所述图像采集模块包括一台设置有两个并列排放的镜头的线阵相机，所述的图像采集模块位于卷接机的鼓轮的斜上方，镜头对准烟支滤嘴棒上的激光打孔部位(在滤嘴棒接近3点钟方向成像)，用于对鼓轮和拨烟轮之间旋转的滤嘴棒激光孔区域进行图像采集；所述照明模块位于镜头上方；所述供电及数据接口模块与图像采集模块相连接，用于实现相机的数据传输和供电；所述两个并列排放的镜头向后正对线阵相机图像传感器，镜头中心分别对准滤嘴棒的两排激光孔区域，线阵相机图像传感器对两排激光孔区域进行一次性同时成像。

4、优选的，所述线阵相机包括相机保护壳、线阵相机图像传感器以及电路板、镜头固定板和镜头，保护壳内部设置有线阵相机图像传感器以及电路板，镜头固定板中间有两个螺纹孔，用于安装两个同规格的镜头，镜头固定板上的镜头槽处设有螺纹，通过旋转镜头能够调节成像焦距。

5、优选的，所述镜头为m12定焦镜头。

6、优选的，双镜头用于分别对两支烟滤嘴棒处的激光孔区域进行放大，两个并列排放的镜头之间形成的视野盲区作为不检测的无效区域，这样设置双镜头可在满足有效视野的同时得到分辨率更高的图片。

7、优选的，所述镜头与线阵相机图像传感器之间留有一定的空间，用于保证成像的清晰度。

8、优选的，所示照明模块包括照明光源以及光源调节支架，光源通过光源调节支架安装在镜头固定板的双m12镜头的上方；所述照明光源包括高亮度led灯和聚光棒，用于将光源汇聚在一条线上，确保线阵相机在低曝光下获得亮度足够的图片；所述光源调节支架用于固定光源以及调整光源的俯仰角度。

9、优选的，还包括由散散热鳍片构成的散热模块，所述散热模块安装在相机保护罩的内侧，用于给线阵相机降温。

10、优选的，所述供电及数据接口模块安装在线阵相机外侧的金属盒内，包括由一个千兆网接口和一个12pin的电源及io接口，用于线阵相机的图像数据传输以及供电和io输入输出。

11、与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：

12、1、本发明解决了传统烟支滤嘴棒检测使用面阵相机无法完整采集烟支滤嘴棒一个周期的图片，以至于无法准确测量卷接机上烟支滤嘴棒激光孔数量、间距等关键检测项；

13、2、本发明对传统的大靶面线阵相机进行改造，将线阵相机的镜头接口进行改装，使线阵相机能够同时安装两个m12镜头，这使得镜头的长度方向大大缩减，同时,m12镜头的工作距离通常较短，这也进一步节省了安装空间，更加适合在有限空间进行部署；

14、3、本发明克服了传统检测单相机单镜头的情况下，无法兼顾镜头放大率与视野的问题，由于鼓轮上在线检测激光打孔时，两支烟滤嘴棒是一体的，尚未被切割开，传统的单镜头成像，若要一次拍摄到鼓轮上两支烟滤嘴棒上的两组小孔，则只能选择视野大，放大倍率小的镜头，这样采集到的小孔图片分辨率过低，检测准确度大打折扣，而使用双镜头结构，则可以分别对两支烟滤嘴棒处的小孔区域进行放大，允许不检测的无效区域存在视野盲区，既满足了有效视野，同时得到分辨率更高的图片。

技术特征：

1.一种用于烟支滤嘴棒激光打孔区域在线检测的成像装置，其特征在于，包括图像采集模块(1)、照明模块(2)和供电及数据接口模块(4)；所述图像采集模块(1)包括一台设置有两个并列排放的镜头(13)的线阵相机，所述的图像采集模块(1)位于卷接机的鼓轮(5)的斜上方，两个并列排放的镜头(13)分别对准烟支滤嘴棒上的激光打孔部位，用于对鼓轮(5)和拨烟轮(6)之间旋转的滤嘴棒(7)激光孔区域进行图像采集，两个并列排放的镜头(13)之间形成的视野盲区作为不检测的无效区域；所述照明模块(2)位于镜头上方；所述供电及数据接口模块(4)与图像采集模块相连接，用于实现线阵相机的数据传输和供电；所述两个并列排放的镜头(13)向后正对线阵相机图像传感器(8)，镜头(13)中心分别对准滤嘴棒(7)的两排激光孔区域(9)，线阵相机图像传感器(8)对两排激光孔区域(9)进行一次性同时成像。

2.根据权利要求1所述的用于烟支滤嘴棒激光打孔区域在线检测的成像装置，其特征在于：所述线阵相机包括相机保护壳(11)、线阵相机图像传感器(8)以及电路板、镜头固定板(12)和镜头(13)，保护壳内(11)部设置有线阵相机图像传感器(8)以及电路板，镜头固定板(12)中间有两个螺纹孔，用于安装两个规格相同的镜头(13)。

3.根据权利要求2所述的用于烟支滤嘴棒激光打孔区域在线检测的成像装置，其特征在于：镜头固定板(12)上的镜头(13)槽处设有螺纹，通过旋转镜头(13)能够调节成像焦距。

4.根据权利要求1所述的用于烟支滤嘴棒激光打孔区域在线检测的成像装置，其特征在于：所述镜头(13)为m12定焦镜头。

5.根据权利要求2所述的用于烟支滤嘴棒激光打孔区域在线检测的成像装置，其特征在于：所述镜头(13)与线阵相机图像传感器(8)之间留有一定的空间，用于保证成像的清晰度。

6.根据权利要求1所述的用于烟支滤嘴棒激光打孔区域在线检测的成像装置，其特征在于：所述照明模块(2)包括照明光源以及光源调节支架，光源通过光源调节支架安装在镜头固定板的双m12镜头(13)的上方；所述照明光源包括高亮度led灯和聚光棒，用于将光源汇聚在一条线上，确保线阵相机在低曝光下获得亮度足够的图片。

7.根据权利要求6所述的用于烟支滤嘴棒激光打孔区域在线检测的成像装置，其特征在于：所述光源调节支架具有调整光源的俯仰角度功能。

8.根据权利要求1所述的用于烟支滤嘴棒激光打孔区域在线检测的成像装置，其特征在于：所述供电及数据接口模块(4)安装在线阵相机外侧的金属盒内，包括由一个千兆网接口和一个12pin的电源及io接口，用于线阵相机的图像数据传输以及供电和io输入输出。

9.根据权利要求1-8任一项所述的用于烟支滤嘴棒激光打孔区域在线检测的成像装置，其特征在于：拨烟轮(6)带动滤嘴棒(7)在鼓轮(5)上旋转，拨烟轮(6)旋转速度能够确保每根滤嘴棒在拨烟轮(8)位置至少能够旋转一周，通过采集原机dcp脉冲信号，计算相邻两个信号的时间，将这个时间平均分为500份，输出500次脉冲信号，每个脉冲信号占空比为50％，以此作为线阵相机的行触发信号，同时dcp也用作线阵相机帧信号。

10.根据权利要求9所述的用于烟支滤嘴棒激光打孔区域在线检测的成像装置，其特征在于：所述线阵相机最大行频不小于80khz。

技术总结本发明公开了一种用于烟支滤嘴棒激光打孔区域在线检测的成像装置，用于解决传统烟支滤嘴棒检测中面阵相机无法完整采集烟支滤嘴棒一个周期的图片和常规线阵相机安装空间不足的问题。该装置包括图像采集模块、照明模块和供电及数据接口模块；图像采集模块包括一台设置有两个并列排放的镜头的线阵相机，图像采集模块位于卷接机的鼓轮的斜上方，镜头对准烟支滤嘴棒上的激光打孔部位，用于对鼓轮和拨烟轮之间旋转的滤嘴棒激光孔区域进行图像采集。该装置同时安装两个M12镜头，节省了安装空间，使线阵相机成像方案应用在激光打孔质量在线检测场景成为可能，实现对烟孔数量、间距和排距等指标的在线测量，保证烟支滤嘴棒激光打孔质量的合格率。技术研发人员：杨雄标,张弛,周道受保护的技术使用者：云南瑞智科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/9