专利名称：一种在线纸病检测系统的制作方法
技术领域：
一种在线纸病检测系统技术领域[0001]本实用新型及一种工业检测和机器视觉技术领域，尤其涉及一种在线纸病检测系统。
背景技术：
[0002]纸病检测系统(WIS)是目前已经被广泛接受的造纸过程检测系统之一，能够对纸张的生产过程进行实时的全面的监视、测量及控制。现代造纸机的特点是速度快，纸幅宽， 较大的纸幅宽度都超过10米，速度能够高达1000米/分钟以上。在这种情况下，仅仅依靠人力进行纸病检测已不可能，因此需要一种基于“机器视觉”技术的智能在线检测技术来实现高精度，多种类的纸病检测。[0003]在现有技术中，机器视觉检测系统采用工业用高速线阵CCD相机将被检测的目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布、亮度和颜色等信息转变成数字化信号，图像处理系统对这些信号进行各种运算来抽取目标特征，如面积、数量、位置、长度等，再根据预设的允许度和其他条件输出结果，包括尺寸、角度、个数、合格(不合格)、有 (无)等，实现自动识别功能。机器视觉技术将计算机的快速性、可靠性，以其自动化、客观、 非接触和高精度的特点在众多工业生产领域取得了广泛的应用。[0004]然而在实际应用中，由于在线纸病检测系统控制程序较为复杂，所要实现的功能较多。如果能将在纸病检测系统的多项功能集中控制，减轻CPU工作负担，优化系统，减少布线，能够降低成本，提高纸病检测效率，改善工作环境。目前这一工作尚未见有相关报道。实用新型内容[0005]本实用新型的目的就是为了解决上述问题，提供一种在线纸病检测系统，它具有减轻CPU负担，提高纸病检测效率，集成性高，减少布线，降低成本，提高控制器的开发效率，减轻工作人员的工作量的优点。[0006]为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案[0007]—种在线纸病检测系统，包括纸辊设备、协调控制器、开关量控制器、若干相机、图像处理系统、管理服务器，所述协调控制器通过线路分别与纸辊设备、开关量控制器、若干相机、管理服务器相连接，并且相机通过线路与图像处理系统连接，图像处理系统通过线路与管理服务器连接。[0008]协调控制器包括信号处理和转换�？椤ED控制�？�、数据接收发送模块、开关量控制�？�、LVDS信号输出控制�？�、LVDS接口、CAN总线接口，所述信号处理和转换�？榉直鹩隠ED控制�？�、数据接收发送�？�、开关量控制模块、LVDS信号输出控制�？榱樱⑶沂萁邮辗⑺湍？橛隒AN总线接口连接，LVDS信号输出控制�？橛隠VDS接口连接。[0009]纸辊设备包括高速旋转编码器、打标机、可调节LED光源，高速旋转编码器安装在纸辊设备滚动轴上，打标机安装在与运动纸张平行的台架上，高速旋转编码器、打标机分别通过线路与协调控制器上的数据接收发送模块连接，可调节LED光源安装在运动纸张底部，并且通过线路与协调控制器上的LED控制模块连接。[0010]相机为高精度线阵扫描CCD相机，并且高精度线阵扫描CCD相机上设有LVDS接口、Gigabit Ethernet输出接口，高精度线阵扫描CXD相机安装在可调节LED光源和运动纸张的正上方造纸机的横梁上，相机和可调节LED光源在同一垂直平面内。[0011]图像处理系统包括若干台图像处理计算机，计算机上装有纸病检测软件，图像处理计算机分别通过千兆以太网与高精度线阵扫描CXD相机上的Gigabit Ethernet输出接口连接，并且高精度线阵扫描CXD相机上的LVDS接口通过线路与协调控制器上的LVDS接口连接。[0012]管理服务器通过CAN总线与协调控制器上的CAN总线接口连接。[0013]开关量控制器通过线路与协调控制器上的开关量控制�？榱�。[0014]纸辊设备、协调控制器、开关量控制器、若干相机安装在工作室，图像处理系统、管理服务器安装在监控室。[0015]协调控制器基于FPGA的协调控制器其作用在于集多项功能于一体，在纸病检测系统中起到一个连接和协调控制高精度线阵扫描CCD相机、LED光源、打标机、高速旋转编码器、图像处理系统、管理服务器的作用。[0016]图像处理系统由若干台图像处理计算机组成，安装有纸病检测软件，对图像数据进行分析处理，检测分类各种纸病信息，并将信息发送给管理服务器。[0017]管理服务器安装有用户应用软件，提供人机交互界面，接受图像处理系统和协调控制器发送的信号，根据系统运行状态，控制系统运行，储存并显示实习信息，具有相关历史记录的查询功能，并发送相关纸病信息和图像平均灰度值信息，分别根据不同的纸病信息和图像平均灰度值信息，控制打标器和LED光源。[0018]高精度线阵扫描CCD相机负责采集纸张图像，通过千兆以太网传输图像数据给图像处理系统。千兆以太网具有高传输宽带(1000Mbps)，远距离传输(无中继传输可达到 100米)的特点，具有网络可靠性高、可扩展性好，便于管理和纠错等优点。[0019]打标器由液压单元驱动，按照系统设置的纸病种类由专用墨水在纸边上喷出 10 20mm宽的标记。[0020]开关量控制器可以控制整个协调控制器的启动与关闭，控制协调控制器各功能的开启与关闭。可以在遇到紧急情况下，强制关闭协调控制器。[0021]协调控制器的数据接收发送�？榻邮招嗦肫鞣⑺偷穆龀逍藕牛扑愠鲋秸旁诵兴俣龋⒓扑愠鲈诘鼻八俣认路弦蟮母呔认哒笊鐲CD相机行扫描频率，经过信号处理和转换�？樽怀蒐VDS信号，通过LVDS信号输出控制�？楹蚅VDS接口同步发送 LVDS信号，控制高精度线阵扫描CCD相机的行扫描频率，使之采集到符合要求的图像数据。 同时，将实时的纸张运行速度、高精度线阵扫描CCD相机的行扫描频率等信息经信号处理和转换�？楹褪萁邮辗⑺湍？榉⑺透芾矸衿鳎晒芾矸衿髟谌嘶换ソ缑嫔舷允境隼�。管理服务器根据获取的纸病图像信息，判断纸病图像的平均灰度值，如果纸病图像的平均灰度值在预设合理平均灰度值范围外，则发送信息给协调控制器，由经CAN总线接口、 数据接受发送模块、信号处理和转换�？椤ED光源控制�？椋刂芁ED光源强度。根据不同的纸病信息，发送信号给协调控制器，经CAN总线接口、数据接受发送�？�、信号处理和转换�？椋萁邮辗⑺湍？榭刂拼虮昶鳎谠硕秸派细莶煌讲⌒畔⒋虺霾煌昙恰�4[0022]检测纸病时，打开工业线阵相机，启动图像处理系统计算机，运行纸病检测软件， 启动管理服务器计算机，运行用户应用软件，通过开关量控制器启动协调控制器，检测系统开始运行。此时，协调控制器就可以根据现场纸张运行情况，判断纸张运行速度，实时根据纸张运行速度，调整高精度线阵扫描CCD相机的行扫描频率，根据管理服务器获取的纸病图像平均灰度值，调整LED光源的亮度，并反馈纸张运行速度、工业线阵相机行扫描频率、 光源亮度等信息给管理服务器，通过管理服务器的人机交互界面显示实时信息。[0023]在实际应用中，可将图像处理系统和管理服务器放置在监控室，纸辊设备、协调控制器、开关量控制器、高精度线阵扫描CCD相机放置在工作室，实现人性化管理。[0024]本实用新型的有益效果[0025]1.协调控制器集各种功能于一体，化繁为简，方便管理与控制。[0026]2.由于集各个功能于协调控制器，能够减轻CPU负担，同时减少布线，降低成本。[0027]3.在实际应用中，可将图像处理系统和管理服务器放置在监控室，远程控制协调控制器，改善工作人员的工作环境，减轻工作人员的工作量，实现人性化管理。[0028]4.降低控制软硬件的开发难度，缩短开发周期，提高软硬件性能。[0029]5.降低现场实验难度，提高现场实验的效率与安全性，节约实验成本。[0030]6.根据纸张速度的变化量，实时改变工业线阵相机的行扫描频率，保证采集的图像不失真。[0031]7.合理控制光源亮度，保证采集图像符合图像处理系统要求，准确分析纸病信息。
[0032]图1为在线纸病检测系统原理框图；[0033]图2为协调控制器原理图。[0034]其中，1.打标器，2.可调LED光源，3.纸辊设备，4.高速旋转编码器，5.协调控制器，6.开关量控制器7.高精度线阵扫描CXD相机，8.图像处理系统，9.管理服务器，10.信号处理和转换�？椋�11.数据接收发送�？椋�12.开关量控制�？椋�13. LVDS信号输出控制模块，14. LVDS接口，15. CAN总线接口，16. LED控制�？椋�17.工作室，18.监控室。
具体实施方式
[0035]
以下结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。[0036]如图1、图2所示，本实用新型该可分放置于工作室17和监控室18。[0037]在工作室17中，通过纸辊设备3的滚动轴上安装的高速旋转编码器4获取纸张运行速度V。具体过程如下本系统采用的高速旋转编码器4最高相应频率为100KHZ，允许最高转速6，000r/min。该高速旋转编码器4每转一圈发送η (本系统中为600)个脉冲，每发送一个脉冲，纸张运行的距离可通过相关机械转动设备计算得到为Lm。协调控制器5通过数据接收发送模块11接收旋转编码器4每秒钟发送的脉冲信号(脉冲个数N)，通过信号处理与转换�？�10进行运算处理，可以得到当前纸张运行速度为V=L*N(m/s)。根据速度 V与高精度线阵扫描CCD相机7行扫描频率f的关系式f/v=k(k为常数)，可得f=v*k，即当前高精度线阵相机的行扫描频率f，并通过协调控制器5中的信号处理和转换�？�10转换成LVDS信号，通过LVDS信号输出控制�？�13、LVDS接口 14同步发送LVDS信号，控制改变高精度线阵扫描CCD相机7的行扫描频率，采集符合要求的图像数据，传送给图像处理系统8，再传送给管理服务器9，同时将当前实时的速度V和高精度线阵扫描CCD相机7的行扫描频率等信息经信号处理和转换�？�10、数据接收发送模块11、CAN总线接口 15发送给管理服务器9。[0038]在监控室18中，当管理服务器9分析到的图像平均灰度值不在预设的图像平均灰度值范围内，管理服务器9将发送信息给协调控制器5，经CAN总线接口 15、数据接受发送�？�11、信号处理和转换�？�10、LED控制�？�16控制可调节LED光源2强度。[0039]根据不同的纸病信息，发送信号给协调控制器5，经CAN总线接口 15、数据接受发送�？�11、信号处理和转换�？�10、数据接收发送�？�11控制打标器1，打标器1按照系统设置的纸病种类由专用墨水在纸边上喷出10 20mm宽的标记，在运动纸张上根据不同纸病信息打出不同标记。[0040]开关量控制器6控制开关量控制�？�12对协调控制器5进行的开启与关闭控制， 以及分别控制各部分功能的开启与关闭。[0041]上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式
进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。
权利要求1.种在线纸病检测系统，其特征是，包括纸辊设备、协调控制器、开关量控制器、若干相机、图像处理系统、管理服务器，所述协调控制器通过线路分别与纸辊设备、开关量控制器、若干相机、管理服务器相连接，并且相机通过线路与图像处理系统连接，所述图像处理系统通过线路与管理服务器连接。
2.如权利要求1所述在线纸病检测系统，其特征是，所述协调控制器包括信号处理和转换�？椤ED控制�？�、数据接收发送模块、开关量控制�？�、LVDS信号输出控制�？�、 LVDS接口、CAN总线接口，所述信号处理和转换�？榉直鹩隠ED控制模块、数据接收发送�？�、开关量控制�？�、LVDS信号输出控制�？榱樱⑶沂萁邮辗⑺湍？橛隒AN总线接口连接，LVDS信号输出控制�？橛隠VDS接口连接。
3.如权利要求1所述在线纸病检测系统，其特征是，所述纸辊设备包括高速旋转编码器、打标机、可调节LED光源，所述高速旋转编码器安装在纸辊设备滚动轴上，所述打标机安装在与运动纸张平行的台架上，所述高速旋转编码器、打标机分别通过线路与协调控制器上的数据接收发送�？榱樱隹傻鹘贚ED光源安装在运动纸张底部，并且通过线路与协调控制器上的LED控制模块连接。
4.如权利要求1所述在线纸病检测系统，其特征是，所述相机为高精度线阵扫描CCD相机，并且高精度线阵扫描CXD相机上设有LVDS接口、Gigabit Ethernet输出接口，所述高精度线阵扫描CCD相机安装在可调节LED光源和运动纸张的正上方造纸机的横梁上，相机和可调节LED光源在同一垂直平面内。
5.如权利要求1所述在线纸病检测系统，其特征是，所述图像处理系统包括若干台图像处理计算机，计算机上装有纸病检测软件，所述图像处理计算机分别通过千兆以太网与高精度线阵扫描C⑶相机上的Gigabit Ethernet输出接口连接，并且高精度线阵扫描CXD 相机上的LVDS接口通过线路与协调控制器上的LVDS接口连接。
6.如权利要求1所述在线纸病检测系统，其特征是，所述管理服务器通过CAN总线与协调控制器上的CAN总线接口连接。
7.如权利要求1所述在线纸病检测系统，其特征是，所述开关量控制器通过线路与协调控制器上的开关量控制�？榱印�
8.如权利要求1所述在线纸病检测系统，其特征是，所述纸辊设备、协调控制器、开关量控制器、若干相机安装在工作室，所述图像处理系统、管理服务器安装在监控室。
专利摘要一种在线纸病检测系统，包括纸辊设备、协调控制器、开关量控制器、若干相机、图像处理系统、管理服务器，所述协调控制器通过线路分别与纸辊设备、开关量控制器、若干相机、管理服务器相连接，并且相机通过线路与图像处理系统连接，图像处理系统通过线路与管理服务器连接，协调控制器包括信号处理和转换�？�、数据接收发送�？椤ED控制�？�、数据接收发送�？�、开关量控制�？�、LVDS信号输出控制�？�、LVDS接口、CAN总线接口，减轻CPU负担，提高纸病检测效率，集成性高，减少布线，降低成本，提高控制器的开发效率，减轻工作人员的工作量。
文档编号G01N21/89GK202275060SQ20112036170
公开日2012年6月13日 申请日期2011年9月23日 优先权日2011年9月23日
发明者侯萌, 张凯丽, 李庆华, 沈才生, 綦星光 申请人:山东轻工业学院
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