一种摩天轮式雪茄烟外观快速检测装置
阅读说明：本技术 一种摩天轮式雪茄烟外观快速检测装置 (Wheeled cigar outward appearance quick detection device of ferris ) 是由 李青常 黄阔 林玉红 慎龙舞 李栋 叶长文 张鹏飞 吕晓亮 杨国涛 赵继俊 牛佳 于 2021-09-06 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种摩天轮式雪茄烟外观快速检测装置,包括门型架、两个动力转盘、若干对柔性夹持机构和一组面阵相机；所述的两个动力转盘分别安装在门型架的两个立柱的内侧,两个动力转盘同心且盘面相对设置；若干对柔性夹持机构沿圆周阵列的安装在两个动力转盘的盘面上,每对柔性夹持机构中的两个夹持端分别安装在两个动力转盘盘面上的镜像位置；所述的一组面阵相机呈合围状安装,所述的一组面阵相机的焦点集中在若干对柔性夹持机构夹持区域的行走路径上。该检测装置以图像识别技术为基础,通过结构设计,可实现不间断的连续检测,适用于流水线作业,能够大幅提升雪茄烟外观检测的效率。(The invention provides a ferris wheel type cigar appearance rapid detection device which comprises a door-shaped frame, two power rotary tables, a plurality of pairs of flexible clamping mechanisms and a group of area-array cameras, wherein the two power rotary tables are arranged on the door-shaped frame; the two power turntables are respectively arranged at the inner sides of the two upright posts of the door-shaped frame, and the two power turntables are concentric and are arranged with the surfaces opposite to each other; the flexible clamping mechanisms are circumferentially arrayed and arranged on the disc surfaces of the two power turntables, and two clamping ends of each pair of flexible clamping mechanisms are respectively arranged at mirror image positions on the disc surfaces of the two power turntables; the group of area-array cameras are installed in a surrounding manner, and the focuses of the group of area-array cameras are concentrated on the walking paths of the clamping areas of the flexible clamping mechanisms. The detection device is based on an image recognition technology, can realize uninterrupted continuous detection through structural design, is suitable for assembly line operation, and can greatly improve the efficiency of cigar appearance detection.)
技术领域
本发明涉及雪茄烟生产领域，具体的说，涉及了一种摩天轮式雪茄烟外观快速检测装置。
背景技术
雪茄烟是我国烟草制品中重要的产品品类，是定位高端的烟草制品。随着烟草消费市场的转型升级，雪茄烟的市场规模正在加速扩张，2019年雪茄烟市场增长率超过50%，预计2020年预计将增长80%以上。
目前国产雪茄包括手卷雪茄、半机制雪茄、机制雪茄等，其中手卷雪茄是高档雪茄，对原料的需求最高，半机制雪茄对原料的要求较高，机制雪茄对原料的需求较低。
无论哪种雪茄都包含了茄衣、茄套和茄芯三种雪茄烟叶类型，三种雪茄烟叶类型的质量差异较大，其中雪茄茄衣的质量要求主要集中在烟叶的外观质量和包裹特性，雪茄茄套的质量要求主要集中在烟叶包裹特性和燃烧特性，而茄芯烟叶是雪茄烟风味和吃味的主要来源，对感官质量的要求较高。
其中，雪茄的外部特点是直接反映在雪茄的茄衣上的。茄衣也是雪茄在视觉美感上最直接的部分，视觉上我们可以看到茄衣的质地、颜色、烟叶的特点。触觉上可以感到雪茄的紧密、松软、不均匀或烟皮的褶皱、压痕、松垮等，许多雪茄的质量通过看或摸是可以确认的，世界上所有雪茄制造商都对茄衣的质量最为重视，更是以拥有上佳的茄衣种植园而自豪。
为确保他们所生产的雪茄风格多样化，品质保持一贯的水准。在茄衣的投资力度上都是不惜代价的。顶级品牌的烟商无一例外都有自己的茄衣熟成仓库且规模庞大。在某些气候异常的年份，囤积的茄衣就可以维护品质的稳定性。而较高的收购价格使烟农都愿意付出高强度，密集型的劳动来培育出一流的雪茄茄衣。
这也直接决定了雪茄烟生产过程中茄衣外观检查的重要性。
在标准《GB15269.3-2011》中，特别规定了雪茄烟包装、卷制和贮存的技术要求，其中，对于烟支外观的要求包括了中心轴线的最大偏移量、切口斜面高低差、指环、脉纹、折痕、病斑、污痕、缝口、洞眼、脱皮、破碎、周长等一系列的外观参数，这些外观参数需要逐项测量，目前，这些测量工作主要由人工完成，且每一只雪茄都要检测这些参数，将会耗费大量的人力物力，且十分影响雪茄烟的生产效率。
为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种以图像识别技术为基础，通过结构设计，可实现不间断的连续检测，适用于流水线作业，能够大幅提升雪茄烟外观检测的效率的摩天轮式雪茄烟外观快速检测装置。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种摩天轮式雪茄烟外观快速检测装置，包括门型架、两个动力转盘、若干对柔性夹持机构和一组面阵相机；
所述的两个动力转盘分别安装在门型架的两个立柱的内侧，两个动力转盘同心且盘面相对设置；
若干对柔性夹持机构沿圆周阵列的安装在两个动力转盘的盘面上，每对柔性夹持机构中的两个夹持端分别安装在两个动力转盘盘面上的镜像位置；
所述的一组面阵相机呈合围状安装，所述的一组面阵相机的焦点集中在若干对柔性夹持机构夹持区域的行走路径上。
基上所述，所述动力转盘包括减速电机和转盘，所述减速电机驱动转盘旋转，所述减速电机固定于门型架的立柱内侧。
基上所述，所述柔性夹持机构的夹持端包括伸缩动力杆、顶压端头和缓冲弹簧，所述伸缩动力杆的动作方向与转盘的轴线平行并朝向与其相对的另一个夹持端，所述顶压端头安装在伸缩动力杆的末端；所述顶压端头与伸缩动力杆之间设置有缓冲弹簧，以使所述顶压端头具有一定的活动余量。
基上所述，所述伸缩动力杆的末端设置有导向套筒，所述顶压端头为安装在导向套筒中的柱形件，所述缓冲弹簧套装在柱形件上并抵接在导向套筒中，所述导向套筒作为顶压端头的导向件。
基上所述，所述顶压端头的端头部设置有可更换的柔性垫片。
基上所述，所述伸缩动力杆为气杆，所述气杆的尾端连接有气路，所述气路通过气路滑环连接外部供气设备，所述气路滑环安装在减速电机的输出端。
基上所述，所述伸缩动力杆为电推杆，所述电推杆通过电路滑环连接外部电路，所述电路滑环安装在减速电机的输出端。
基上所述，所述的一组面阵相机包括至少三台面阵相机，所述的至少三台面阵相机的拍摄边界相加能够覆盖至少180°。
基上所述，所述门型架上对应圆盘轴心的位置安装一根横杆，所述横杆与门型架固定；所述面阵相机共三台，其中两台安装在门型架的顶梁上，另外一台安装在所述横杆上；所述转盘通过轴承安装在所述横杆上，所述减速电机通过齿轮组驱动所述转盘转动。
基上所述，所述面阵相机共三台，其中两台安装在门型架的顶梁上，另外一台通过支架安装在地面上；所述转盘之间连接有转轴。
基上所述，所述减速电机上安装编码器，所述编码器和电机的控制端连接上位机，所述上位机通过编码器、减速电机、转盘尺寸和柔性夹持机构的尺寸，控制各伸缩动力杆和面阵相机的工作状态。
基上所述，每对柔性夹持机构上相对的设置至少两组对射式传感器，至少一组对射式传感器用于感应雪茄烟、至少一组对射式传感器用于感应雪茄烟输送带，所述对射式传感器连接上位机，所述上位机根据对射式传感器的感应信号，控制伸缩动力杆和面阵相机的工作状态。
本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本发明在图像识别技术的基础上，针对雪茄烟的生产线，设计了该摩天轮式的雪茄烟外观快速检测装置，其核心在于：通过轮转动作，将雪茄烟夹持起来，从上游的输送带传递至下游的输送带，在该过程中，被夹持的雪茄烟经过由面阵相机布置的拍照区域，将雪茄烟的整个圆周面进行图像拍摄，由于采用的是两端对夹式的夹持方式，可以避免拍照可能存在的死角，且一组相机的拍摄边界合理布置，相加后至少大于180度，通过后期软件的接缝拼合，即可获得雪茄烟的整个展开面的图像数据，通过对图像数据的识别判断，得到对于雪茄烟外观的评价。
进一步的，采用摩天轮式的结构设计，柔性夹持机构的数量有多对，可以实现连续不间断的检测，检测效率大幅提升，检测点位和检测视角也相对稳定，检测的一致性有保障。
进一步的，采用柔性对夹式结构，可避免夹伤雪茄烟，保证雪茄烟检测过程的安全性。
进一步的，柔性对夹结构的动力可选用气动或电动，根据需要进行选取，灵活性更高。
进一步的，精确控制层面选用编码器计算或选用传感器检测，实现柔性对夹机构和输送带的完美匹配。
附图说明
图1是本发明中摩天轮式雪茄烟外观快速检测装置的结构示意图。
图2是本发明中摩天轮式雪茄烟外观快速检测装置的应用状态示意图。
图3是本发明中顶压端头的剖视图。
图中：1.门型架；2.动力转盘；2-1.减速电机；2-2.转盘；3.柔性夹持机构；3-1.伸缩动力杆；3-2.顶压端头；3-3.缓冲弹簧；3-4.导向套筒；3-5.柔性垫片；3-6.气路滑环；4.面阵相机；5.转轴；6.雪茄烟；7.上游输送带；8.下游输送带。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
如图1-图3所示，一种摩天轮式雪茄烟外观快速检测装置，包括门型架1、两个动力转盘2、若干对柔性夹持机构3和一组面阵相机4；
所述的两个动力转盘2分别安装在门型架1的两个立柱的内侧，两个动力转盘2同心且盘面相对设置，所述动力转盘2包括减速电机2-1和转盘2-2，所述减速电机2-1可直接驱动或通过齿轮组驱动转盘2-2旋转，所述减速电机2-1固定于门型架1的立柱内侧。
若干对柔性夹持机构3沿圆周阵列的安装在两个动力转盘2的盘面上，每对柔性夹持机构3中的两个夹持端分别安装在两个动力转盘2盘面上的镜像位置，所述柔性夹持机构3的夹持端包括伸缩动力杆3-1、顶压端头3-2和缓冲弹簧3-3，所述伸缩动力杆3-1的动作方向与转盘的轴线平行并朝向与其相对的另一个夹持端，所述顶压端头3-2安装在伸缩动力杆3-1的末端；所述顶压端头3-2与伸缩动力杆3-1之间设置有缓冲弹簧3-3，以使所述顶压端头3-2具有一定的活动余量，所述顶压端头3-2的端头部设置有可更换的柔性垫片3-5，主要用于保护雪茄烟，可定期进行更换。
为保证顶压端头3-2活动的稳定性，所述伸缩动力杆的末端设置有导向套筒3-4，所述顶压端头3-2为安装在导向套筒中的柱形件，所述缓冲弹簧3-3套装在柱形件上并抵接在导向套筒中，所述导向套筒3-4作为顶压端头3-2的导向件。
其中伸缩动力杆3-1的应用主要有两类，本实施例中选用气杆，所述气杆的尾端连接有气路，所述气路通过气路滑环3-6连接外部供气设备，所述气路滑环3-6安装在减速电机2-1的输出端。
其它实施例中，所述伸缩动力杆还可以为电推杆，所述电推杆通过电路滑环连接外部电路，所述电路滑环安装在减速电机的输出端，两种应用方式各有所长，可根据需要选用。
所述的一组面阵相机4呈合围状安装，所述的一组面阵相机4的焦点集中在若干对柔性夹持机构夹持区域的行走路径上，一组面阵相机包括至少三台相机，在本实施例中为三台，三台面阵相机的拍摄边界相加能够覆盖至少180°。
为了安装三台面阵相机，其中两台安装在门型架的顶梁上，另外一台通过支架安装在地面上；所述转盘之间连接有转轴5。
在其它实施例中，所述门型架1上对应圆盘轴心的位置安装一根横杆所述横杆与门型架固定；其中两台面阵相机安装在门型架的顶梁上，另外一台面阵相机安装在所述横杆上；所述转盘通过轴承安装在所述横杆上，所述减速电机通过齿轮组驱动所述转盘转动。
为了实现精准控制，有两种实施方式可选用，其中一种是：
所述减速电机2-1上安装编码器，所述编码器和电机的控制端连接上位机，所述上位机通过编码器、减速电机、转盘尺寸和柔性夹持机构的尺寸，控制各伸缩动力杆和面阵相机的工作状态。
第二种精准控制的方式依赖于传感器，每对柔性夹持机构上相对的设置至少两组对射式传感器，至少一组对射式传感器用于感应雪茄烟、至少一组对射式传感器用于感应雪茄烟输送带，所述对射式传感器连接上位机，所述上位机根据对射式传感器的感应信号，控制伸缩动力杆和面阵相机的工作状态。
本实施例中选用的是第一种控制方式。
工作原理：
该摩天轮式雪茄烟外观快速检测装置安装在上游输送带7和下游输送带8之间，输送带的结构为格栅式，通过输送带上的格栅结构，将雪茄烟6分隔开，一支一支的向下游输送，由于输送带行走的稳定性和格栅结构的尺寸统一，通过对传输速度的计算，基本上能够确定每只雪茄烟到达检测装置处的时间，再根据检测装置上的数据计算，即可精准控制柔性夹持机构3在何时夹持、在何时松开。
雪茄烟到达夹持位置后，柔性夹持机构3也同步到位，并在控制下夹持在雪茄烟的两端，雪茄烟被柔性夹持机构3带起，在转盘的旋转带动下做圆周运动，向下游输送带传递，在此过程中，雪茄烟经过三台面阵相机合围的拍摄区域中，面阵相机抓拍雪茄烟的外形图像数据，并标记上标号，上传至后台数据中心，雪茄烟继续行走，到达松开位置后，柔性夹持机构3松开雪茄烟，雪茄烟落入下游输送带的格栅中，并由下游输送带带着继续行走。
雪茄烟的外形图像数据在后台被这样处理：三台面阵相机获取的图像数据进行筛选，筛选后拼合呈雪茄烟的圆周面展开图数据，对中心轴线的最大偏移量、切口斜面高低差、指环、脉纹、折痕、病斑、污痕、缝口、洞眼、脱皮、破碎、周长等一系列的外观参数进行计算和识别，最终给出评价。
由于图像处理部分是借助现有的各种图像识别软件实现，只是提供了一些参数，故而该部分内容不属于本申请的创新之处，而是属于现有技术，对于该部分技术的实现不做更详细的说明，借助大多数图像识别技术都能够实现其目标。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。