面向香烟包装质量检测的图像采集卡开发

烟草企业在香烟的生产过程中，从烟叶制丝到卷、接、包装都已经实现了自动化，生产速度越来越快。由于包装机电气和机械控制复杂，生产中会产生各种外包装不合格香烟。然而在现代生产过程中，企业对产品的质量要求越来越高，香烟包装的外观质量还可以从一个侧面影响到企业的形象和信誉等问题，为此开发一套香烟外包装质量检测系统，实时检测和剔除包装不合格的烟包具有较强的实用价值和现实意义。 随着计算机软件、硬件技术的飞速发展，以及机器视觉理论的逐步完善，采用机器视觉的方法来检测香烟包装的外观质量被人们所重视。机器视觉在检测方面具有检测速度快、分辨能力高等优势。机器视觉的工作流程可分为：图像采集、图像处理和图像显示。而在香烟包装检测中，由于包装机的速度达到每分钟400-500包以上，为此能否成功检测香烟包装质量的关键就在于图像处理的速度一定要满足包装机的生产速度要求。 目前烟厂普遍使用的是智能相机和颜色传感器等方法检测包装不合格的香烟，使用这些方法可以检测出大部分的残次品，但最后仍然需要人工的抽检。针对现有检测方法存在的问题，本文设计一个基于数字信号处理器的嵌入式图像采集卡。数字信号处理具有运算速度快，控制能力强等其他微处理器不可比拟的优点，尤其是其强大乘法运算能力，使其在数据量很大，处理速度要求很高的图形、图像处理中得到了广泛应用。 首先，采集卡接收工业相机传输进来的视频信号经过模拟视频到数字视频的转换和视频解码后完成图像采集，然后利用图像处理和信号处理方面的知识完成图像处理工作判断产品质量，并将处理后的图像输出给显示器，最后根据需要还可以将图像信息通过以太网传输到工控机中保存起来，供以后的统计和分析。由于使用嵌入式的图像采集卡，系统的扩展性和灵活性要好于目前烟厂使用的智能相机。 由于卷烟厂现场环境复杂，而本采集卡又属于典型的高速数字电路，为了使采集卡在包装机流水线上能正常的工作，必须采取有效的措施。在电路板的设计中要考虑板层的结构，敏感元件布局，关键信号的布线，模拟区和数字区的分割，信号完整性等问题，并采取适当的措施提高板卡的电磁兼容性。 为了使系统高效的运行，编写了板卡的板级支持库，并在实时操作系统DSP/BIOS上，编写了视频采集和回放的驱动，配置和运行网络开发包NDK，实现以太网通信的软件接口。 最后通过一些实验，验证系统的功能。结果表明，图像采集卡具有视频采集和显示，图像处理和传输的功能。当采集卡工作在系统平台上时，可以有效的检测出存在包装问题烟包。