(10)授权公告号 CN 202275060 U
(45)授权公告日 2012.06.13C N 202275060 U
*CN202275060U*
(21)申请号 201120361705.8
(22)申请日 2011.09.23
G01N 21/89(2006.01)
(73)专利权人山东轻工业学院
地址250353 山东省济南市长清区西部新城
大学科技园
(72)发明人李庆华 綦星光 沈才生 侯萌
张凯丽
(74)专利代理机构济南圣达知识产权代理有限
公司 37221
代理人
邓建国
(54)实用新型名称功能减退
(57)摘要
一种在线纸病检测系统，包括纸辊设备、协调布老虎青春文学
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
块、LED 控制模块、数据接收发送模块、开关量控
制模块、LVDS 信号输出控制模块、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。
(51)Int.Cl.
权利要求书1页 说明书4页 附图1页
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利
权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页
1/1页
1.一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模块、LED 控制模块、数据接收发送模块、开关量控制模块、LVDS 信号输出控制模块、LVDS 接口、CAN 总线接口，所述信号处理和转换模块分别与LED 控制模块、数据接收发送模块、开关量控制模块、LVDS 信号输出控制模块连接，并且数据接收发送模块与CAN 总线接口连接，LVDS 信号输出控制模块与LVDS 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模块连接，所述可调节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。
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CCD 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CCD 相机上的Gigabit Ethernet 输出接口连接，并且高精度线阵扫描CCD 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模块连接。
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。权 利 要 求 书CN 202275060 U
一种在线纸病检测系统
技术领域象山职业高级中学
[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
我的钱包我做主
[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] 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。
[0008] 协调控制器包括信号处理和转换模块、LED控制模块、数据接收发送模块、开关量控制模块、LVDS信号输出控制模块、LVDS接口、CAN总线接口，所述信号处理和转换模块分别与LED控制模块、数据接收发送模块、开关量控制模块、LVDS信号输出控制模块连接，并且数据接收发送模块与C业务流程重组
AN总线接口连接，LVDS信号输出控制模块与LVDS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。
[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CCD相机上的Gigabit Ethernet输出接口连接，并且高精度线阵扫描CCD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模块连接。
[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。
802.1x[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模块接收旋转编码器发送的脉冲信号，计算出纸张运行速度，并计算出在当前速度下符合要求的高精度线阵扫描CCD相机行扫描频率，经过信号处理和转换模块转换成LVDS信号，通过LVDS信号输出控制模块和LVDS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模块和数据接收发送模块发送给管理服务器，由管理服务器在人机交互界面上显示出来。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、信号处理和转换模块、LED光源控制模块，控制LED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、数据接受发送模块、信号处理和转换模块，数据接收发送模块控制打标器，在运动纸张上根据不同纸病信息打出不同标记。
[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。
附图说明
[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CCD相机，8.图像处理系统，9.管理服务器，10.信号处理和转换模块，11.数据接收发送模块，12.开关量控制模块，13.LVDS信号输出控制模块，14.LVDS接口，15.CAN总线接口，16.LED控制模块，17.工作室，18.监控室。
具体实施方式
[0035] 下面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n (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模块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模块10转换成LVDS信号，通过LVDS信号输出控制模块13、LVDS接口14同步发送LVDS信号，控制改
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