專利名稱：一種電子鋁箔透光型孔洞缺陷在線檢測的原理和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子鋁箔生產(chǎn)設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及電子鋁箔制成品透光型孔洞缺陷檢測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
所述的電子鋁箔生產(chǎn)設(shè)備，特指鋁電解電容器用電極箔(簡稱電子鋁箔或箔片)專用生產(chǎn)設(shè)備。根據(jù)箔片制成品的不同類型，電子鋁箔生產(chǎn)設(shè)備分為腐蝕箔生產(chǎn)設(shè)備(簡稱腐蝕設(shè)備)和化成箔生產(chǎn)設(shè)備(簡稱化成設(shè)備)。腐蝕箔生產(chǎn)是化成箔生產(chǎn)的前道工序。腐蝕設(shè)備所用的原材料是電子鋁箔原箔，腐蝕箔是腐蝕設(shè)備的制成品?；稍O(shè)備以腐蝕箔為原材料，化成設(shè)備的制成品是化成箔。腐蝕箔和化成箔統(tǒng)稱為鋁電解電容器用電極箔。在電子鋁箔生產(chǎn)過程中，由于原材料本身或生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)工藝的原因，會在制成品上形成某些透光型孔洞缺陷。這種透光型孔洞缺陷對電子鋁箔制成品的質(zhì)量危害嚴(yán)重，要求必須及時發(fā)現(xiàn)并記錄箔片制成品中所存在的全部缺陷及缺陷發(fā)生的具體位置。本專利不討論此類缺陷的形成機(jī)理，不研究怎樣消除這種缺陷，僅涉及如何檢測并記錄這些缺陷的技術(shù)原理和方法。在此前的電子鋁箔生產(chǎn)過程中，尚未有任何裝置或技術(shù)對箔片制成品的透光型孔洞缺陷進(jìn)行檢測和記錄。本發(fā)明所述的原理和方法，在電子鋁箔生產(chǎn)領(lǐng)域尚屬首次提出。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種實現(xiàn)對電子鋁箔透光型孔洞缺陷進(jìn)行實時在線檢測的原理和方法，并提供一種依據(jù)該原理和方法組建的、可同時對5條腐蝕箔生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行檢測的網(wǎng)絡(luò)版檢測系統(tǒng)的具體實施方式
。這種基于視頻圖像處理技術(shù)的電子鋁箔透光型孔洞缺陷實時在線檢測系統(tǒng)，雖然是針對腐蝕箔生產(chǎn)設(shè)備研制的，但稍加變換就可以用于化成箔生產(chǎn)設(shè)備或箔片重卷設(shè)備。既可用于腐蝕和化成新設(shè)備的設(shè)計制造，也可用于原有設(shè)備的技術(shù)改造。本發(fā)明的原理和方法以及實現(xiàn)的技術(shù)方案如下在原有的電子鋁箔生產(chǎn)設(shè)備上增加一個新工位，新增工位的目的是對制成的電子鋁箔進(jìn)行實時在線檢測，以便發(fā)現(xiàn)和記錄受檢箔片中可能存在的全部透光型孔洞缺陷。這個新工位被稱為檢測系統(tǒng)。它主要由上位機(jī)、下位機(jī)、圖像采集器三部份構(gòu)成。所述的上位機(jī)可以是通用型工業(yè)控制機(jī)，也可以是普通的臺式個人計算機(jī)，安放在生產(chǎn)車間控制室。上位機(jī)是檢測系統(tǒng)的主控制器，負(fù)責(zé)檢測系統(tǒng)的所有操作和顯示界面、與下位機(jī)的通信及協(xié)調(diào)、箔片缺陷圖像的處理和存儲等。除必要的基礎(chǔ)硬件設(shè)備和操作系統(tǒng)外，該計算機(jī)還安裝有圖像采集卡及其驅(qū)動程序、數(shù)據(jù)庫管理程序以及電子鋁箔透光型孔洞缺陷檢測系統(tǒng)應(yīng)用程序。所述的下位機(jī)由通用型單片式計算機(jī)構(gòu)成。用于接受來自電子鋁箔制造設(shè)備的操作指令、接收來自收箔機(jī)的計長脈沖并與上位機(jī)進(jìn)行通信。下位機(jī)安裝在收箔機(jī)操作盤內(nèi)。
所述的圖像采集器由平板光源、暗箱、封光機(jī)構(gòu)和視頻攝像頭構(gòu)成，安置在電子鋁箔生產(chǎn)設(shè)備和收箔機(jī)之間。平板光源通常由多只白色日光燈管組合而成，也可以采用市售的白色LED平板光源制成品。暗箱為一上部敞開的長方體空腔，在空腔的敞開部位裝置封光機(jī)構(gòu)。暗箱用金屬薄板或塑料板制造，箱體內(nèi)壁粘貼黑色植絨類軟質(zhì)材料。視頻攝像頭裝置在暗箱底部，攝像頭鏡頭向上對準(zhǔn)封光機(jī)構(gòu)所形成的長方形開孔，受檢箔片從所述的長方形開孔上方通過，箔片上方覆蓋平板光源。當(dāng)有透光型孔洞缺陷的電子鋁箔經(jīng)過圖像采集器時，平板光源的燈光就會透過受檢箔片上的孔洞照在攝像頭上。攝像頭拍攝到的缺陷光斑圖像即時傳送至上位機(jī)。上位機(jī)對攝像頭攝到的透光孔洞圖像進(jìn)行分析和存儲后，及時向設(shè)備操作者發(fā)出報警。上位機(jī)在存儲缺陷圖像的同時，還記錄下缺陷距離箔卷起始點的長度信息。該卷箔片制成后，上位機(jī)自動生成生產(chǎn)線號、生產(chǎn)日期和時間、箔片卷號等管理信息，同記錄的全部缺陷信息一起存檔在數(shù)據(jù)庫中備查。新增加的檢測工位與原收箔系統(tǒng)實現(xiàn)了無縫對接。檢測系統(tǒng)無需在收箔機(jī)操作面板上增加新的開關(guān)或按鈕，收箔機(jī)的操作方法和操作要求一如從前。全部檢測過程自動完成，因此不需要對員工進(jìn)行復(fù)雜的培訓(xùn)。唯一不同的是新增了一個透光缺陷檢測報警蜂鳴器。檢測系統(tǒng)檢測到透光缺陷后，收箔機(jī)新增的報警蜂鳴器會持續(xù)鳴響，直至操作員對其進(jìn)行人為干預(yù)為止。對于收卷速度較快(2. 5m/min-3. Om/min)、機(jī)械精度較高(箔片在收箔機(jī)前左右無規(guī)擺幅不超過2_)的腐蝕設(shè)備，圖像采集器可以直接放置在地面上。對于收卷速度較慢(1. 5m/min-2. 5m/min)、機(jī)械精度較低(箔片無規(guī)擺幅超過5mm)的化成設(shè)備，圖像采集器需要安裝在收箔機(jī)糾偏小車上，通過收箔機(jī)原有的糾偏系統(tǒng)保證箔片在暗箱中始終處于中心位置。檢測系統(tǒng)有單機(jī)版和網(wǎng)絡(luò)版兩種形式。一臺上位機(jī)對應(yīng)一臺下位機(jī)和一個圖像采集器的為單機(jī)版檢測系統(tǒng)，通常用于箔片重卷設(shè)備。一臺上位機(jī)通過RS485總線和視頻電纜與N臺(N > 2)下位機(jī)和N個圖像采集器連接，采用循檢方式對N臺生產(chǎn)設(shè)備的在制箔片進(jìn)行檢測時，則構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)版檢測系統(tǒng)，通常用于大規(guī)模箔片生產(chǎn)現(xiàn)場。


圖1為依據(jù)本發(fā)明所構(gòu)建的用于腐蝕設(shè)備的檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意2為圖像采集器暗箱主、俯、左三視圖其中，1-腐蝕設(shè)備、2-受檢箔片、3-收箔機(jī)、4-收箔機(jī)操作盤、5-平板光源、6_暗箱、7-上位機(jī)、8-如后封光棍、9-左右封光槽、10-視頻攝像頭、11-地腳螺栓
具體實施例方式為使本發(fā)明的原理和方法以及實現(xiàn)的技術(shù)方案更加清楚明確，以下參考附圖舉一個用于腐蝕箔生產(chǎn)設(shè)備的實例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施案例僅用于解釋本發(fā)明的原理和方法，并不用于限定本發(fā)明的權(quán)利要求。圖1為依據(jù)本發(fā)明所構(gòu)建的用于腐蝕設(shè)備的檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。由于腐蝕設(shè)備機(jī)械精度較高，箔片在生產(chǎn)過程中左右無規(guī)擺幅小于2_，此時檢測系統(tǒng)的圖像采集器可以簡單地安置在地面上。圖2為一種經(jīng)過試驗驗證的圖像采集器暗箱主、俯、左三視圖。如圖1、圖2所示，從腐蝕設(shè)備I下來的受檢箔片2，先進(jìn)入圖像采集器再進(jìn)入收箔機(jī)3。圖像采集器由平板光源5、暗箱6、封光機(jī)構(gòu)8、9和裝置在暗箱內(nèi)的視頻攝像頭10構(gòu)成。在本案例中，平板光源5為市售的白色LED平板光源制成品。暗箱6為一上部敞開的長方體空腔，在空腔的敞開部位裝置封光機(jī)構(gòu)8、9。暗箱箱體用塑料板焊接而成，箱體內(nèi)壁粘貼黑色植絨類軟質(zhì)材料。視頻攝像頭10安裝在暗箱底部，攝像頭鏡頭向上對準(zhǔn)封光機(jī)構(gòu)
8、9所形成的長方形開孔，受檢箔片2從所述的長方形開孔上方通過，箔片上方覆蓋平板光源5。移開圖像采集器暗箱上方的平板光源5，把受檢箔片2放在暗箱上部左右兩個封光槽9中。正常情況下，箔片應(yīng)深入到槽中8-10mm，且箔片要在左右兩個封光槽中平行對稱的通過。封光槽9的作用是防止平板光源的光線繞過箔片邊緣進(jìn)入暗箱。箔片進(jìn)、出暗箱時，設(shè)置在暗箱6前后的兩個封光輥8將箔片輕輕向上托起，箔片在封光輥上形成20°左右的包角。箔片在行進(jìn)過程中所形成的張力使箔片在左右封光槽9內(nèi)始終保持繃緊狀態(tài)。封光輥8起前后封光作用。如果封光輥8的托起高度不夠，則可能導(dǎo)致箔片在暗箱內(nèi)張緊程度不足進(jìn)而引發(fā)透光。此時可以調(diào)節(jié)暗箱6底部的地腳螺栓11的高度，使暗箱6整體向上頂起即可。沒有透光型孔洞缺陷的正常受檢箔片2經(jīng)過圖像采集器時，攝像頭感光元件處于暗箱6所形成的封閉暗場中，視頻攝像頭10傳送到上位機(jī)7圖像采集卡的視頻信號中只有幅值極低的感光元件本底噪聲。與此對應(yīng)，有透光型孔洞缺陷的非正常受檢箔片2經(jīng)過圖像采集器時，平板光源5的燈光就會透過受檢箔片2上的孔洞照在視頻攝像頭10上。透光孔洞在攝像頭感光元件上形成亮度較高的光斑視頻圖像信號。在檢測系統(tǒng)上位機(jī)7內(nèi)安裝的電子鋁箔透光型孔洞缺陷檢測系統(tǒng)應(yīng)用程序中設(shè)置了一個視頻圖像信號閾值。低于該閾值的視頻圖像信號被視為攝像頭感光元件本底噪聲。僅有本底噪聲的視頻圖像信號所對應(yīng)的受檢箔片2，檢測系統(tǒng)將其判定為正常無缺陷箔片。有缺陷的箔片形成的光斑圖像，其視頻圖像信號的幅值高于設(shè)定的閾值。高于閾值的視頻圖像信號所對應(yīng)的受檢箔片2，檢測系統(tǒng)將其判定為有缺陷箔片。視頻攝像頭10拍攝到的缺陷光斑圖像傳送給上位機(jī)7時，由于有光斑的視頻圖像信號中含有電平幅值較高的亮度信號，超過設(shè)定閾值的高亮度光斑圖像信號觸發(fā)上位機(jī)7對該透光孔洞圖像進(jìn)行分析和存儲，并及時向設(shè)備操作者發(fā)出報警。上位機(jī)7在存儲缺陷圖像的同時，還記錄下下位機(jī)(安裝在收箔機(jī)操作盤4內(nèi))傳送來的該缺陷距離箔卷起始點的長度信息。在生產(chǎn)過程中，檢測系統(tǒng)持續(xù)無遺漏地實時監(jiān)測經(jīng)過圖像采集器的每一寸箔片，攝錄下受檢箔片2上存在的全部缺陷信息。每卷箔片制成后，上位機(jī)7自動生成生產(chǎn)線號、生產(chǎn)日期和時間、箔片卷號等管理信息，同記錄的全部缺陷信息一起存檔在數(shù)據(jù)庫中備查?！獋€完整的檢測周期，大約只需要O. 5秒左右的時間即可完成。對于收箔機(jī)車速< 3. Om/min的腐蝕設(shè)備而言，一個完整的檢測周期內(nèi)，受檢箔片在暗箱中僅僅前進(jìn)了
0.025m。通常暗箱在箔片前進(jìn)方向的尺寸為O. 3m左右，因此，對受檢箔片2上的任意一個特定點來說，其在暗箱中持續(xù)行進(jìn)的這段時間里，檢測系統(tǒng)可以對它進(jìn)行12次檢測。如果把這12次檢測過程有規(guī)律的分配給12臺生產(chǎn)設(shè)備，就可以構(gòu)建起一個I臺上位機(jī)控制12臺下位機(jī)完成對12臺生產(chǎn)設(shè)備同時進(jìn)行檢測的網(wǎng)絡(luò)版檢測系統(tǒng)。為了在檢測時間上留有余地以免發(fā)生漏檢的情況，在本案例中，I臺上位機(jī)僅控制5臺下位機(jī)，以巡檢的方式對5臺腐蝕生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行檢測。網(wǎng)絡(luò)版的檢測系統(tǒng)，硬件設(shè)備利用率高，造價低，適用于生產(chǎn)線較多的規(guī)?；娮愉X箔生產(chǎn)企業(yè)。應(yīng)當(dāng)理解的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，根據(jù)上述說明應(yīng)該很容易對上述的實施案例加以改動或變換從而構(gòu)成相近或類似的檢測系統(tǒng)。而所有這些改動和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種基于視頻圖像處理技術(shù)的電子鋁箔透光型孔洞缺陷在線檢測的原理和方法，其特征在于組建一個計算機(jī)智能檢測系統(tǒng)，所述的智能檢測系統(tǒng)由上位機(jī)、下位機(jī)和圖像采集器等三部分構(gòu)成。
2.權(quán)利要求1所述的檢測系統(tǒng)的上位機(jī)，是檢測系統(tǒng)的主控制器，其特征在于，所述的上位機(jī)通常是一臺工業(yè)控制計算機(jī)或個人計算機(jī)，除必要的基礎(chǔ)硬件設(shè)備和操作系統(tǒng)外，該計算機(jī)還安裝有視頻圖像采集卡及其驅(qū)動程序、數(shù)據(jù)庫管理程序和電子鋁箔透光型孔洞缺陷檢測系統(tǒng)應(yīng)用程序。
3.權(quán)利要求1所述的檢測系統(tǒng)的下位機(jī)，其特征在于，所述的下位機(jī)由通用型單片式計算機(jī)構(gòu)成，用于接受來自電子鋁箔制造設(shè)備的操作指令、接收來自收箔機(jī)的計長脈沖并與權(quán)利要求2所述的上位機(jī)進(jìn)行通信。
4.權(quán)利要求1所述的檢測系統(tǒng)的圖像采集器，由平板光源、暗箱、封光機(jī)構(gòu)和視頻攝像頭構(gòu)成，其特征在于，所述的平板光源可以由多只白色日光燈管組合而成，也可以采用市售的白色LED平板光源制成品；所述的暗箱為一上部敞開的長方體空腔，在空腔的敞開部位裝置封光機(jī)構(gòu)，暗箱用金屬薄板或塑料板制造，箱體內(nèi)壁粘貼黑色植絨類軟質(zhì)材料；所述的視頻攝像頭安裝在暗箱底部，攝像頭鏡頭向上對準(zhǔn)封光機(jī)構(gòu)所形成的長方形開孔，被檢箔片從所述的長方形開孔上方通過，箔片上方覆蓋平板光源。
5.權(quán)利要求4所述的圖像采集器的封光機(jī)構(gòu)，其特征在于，左右方向(以箔片行進(jìn)方向作參考)為凹槽結(jié)構(gòu)，凹槽內(nèi)壁粘接黑色植絨類軟質(zhì)材料，受檢箔片邊緣深入到與箔片平行的凹槽中并在凹槽內(nèi)勻速通過；在箔片行進(jìn)方向的前后側(cè)各設(shè)置一個封光輥，受檢箔片在封光輥上包繞而過，封光輥用不銹鋼材料或陶瓷材料制成。
6.權(quán)利要求4所述的檢測系統(tǒng)的圖像采集器，其特征還在于，所述的圖像采集器安置在收箔機(jī)與電子鋁箔生產(chǎn)設(shè)備之間，圖像采集器可以直接落地放置，也可以通過某種機(jī)構(gòu)安裝在收箔機(jī)上。
7.權(quán)利要求1所述的檢測原理和方法，其特征在于，當(dāng)有透光型孔洞缺陷的受檢箔片通過權(quán)利要求4所述的圖像采集器時，平板光源的燈光透過箔片上的透光型孔洞照到安裝在暗箱里的視頻攝像頭上，透光孔洞光斑在攝像頭感光元件上形成亮度較高的光斑視頻圖像信號。
8.權(quán)利要求1所述的檢測原理和方法，其特征在于，在權(quán)利要求2所述的檢測系統(tǒng)的上位機(jī)內(nèi)安裝的電子鋁箔透光型孔洞缺陷檢測系統(tǒng)應(yīng)用程序中設(shè)置了一個視頻圖像信號閾值，低于該閾值的視頻圖像信號被視為攝像頭感光元件本底噪聲，僅有本底噪聲的視頻圖像信號所對應(yīng)的受檢箔片，檢測系統(tǒng)將其判定為正常無缺陷箔片；有缺陷的箔片形成的光斑視頻圖像信號的幅值高于設(shè)定的閾值，高于閾值的光斑視頻圖像信號所對應(yīng)的受檢箔片，檢測系統(tǒng)將其判定為有缺陷箔片。
9.權(quán)利要求1所述的檢測原理和方法，其特征在于，所述的檢測系統(tǒng)檢測到高幅值光斑圖像后，負(fù)責(zé)實時視頻圖像處理的上位機(jī)立即做出響應(yīng)，對缺陷圖像進(jìn)行處理，在顯示、存儲缺陷圖像的同時，記錄下缺陷距離卷首的長度信息并向設(shè)備操作者發(fā)出聲光報警，每卷箔片制成后，上位機(jī)自動生成生產(chǎn)線號、生產(chǎn)日期和時間、箔片卷號等管理信息，同記錄下的全部缺陷信息一起存檔在數(shù)據(jù)庫中備查。
10.權(quán)利要求1所述的檢測系統(tǒng)，其特征還在于，可以有單機(jī)版和網(wǎng)絡(luò)版兩種形式，一臺上位機(jī)對應(yīng)一臺下位機(jī)和一個圖像采集器的為單機(jī)版檢測系統(tǒng)，通常用于箔片重卷設(shè)備；一臺上位機(jī)通過RS485總線和視頻電纜與N臺(N ≥ 2)下位機(jī)和N個圖像采集器連接，采用循環(huán)方式對N臺生產(chǎn)設(shè)備的在制箔片進(jìn)行檢測時，則構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)版檢測系統(tǒng)，通常用于大規(guī)模箔片生產(chǎn)現(xiàn)場。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于視頻圖像處理技術(shù)的電子鋁箔透光型孔洞缺陷在線檢測的原理和方法。依據(jù)該原理和方法組建的檢測系統(tǒng)，由上位機(jī)、下位機(jī)和圖像采集器三部分構(gòu)成。上位機(jī)是檢測系統(tǒng)的主控制器；下位機(jī)負(fù)責(zé)接受操作指令、檢測運行中的電子鋁箔長度并與上位機(jī)進(jìn)行通信；圖像采集器由平板光源、暗箱、封光機(jī)構(gòu)和視頻攝像頭構(gòu)成。圖像采集器安裝在收箔機(jī)與電子鋁箔制造設(shè)備之間。有透光型孔洞缺陷的箔片通過圖像采集器時，平板光源的燈光透過缺陷孔洞照射到暗箱里的視頻攝像頭上，攝像頭攝到光斑圖像后，觸發(fā)負(fù)責(zé)實時視頻圖像處理的上位機(jī)做出響應(yīng)，在顯示、存儲缺陷圖像的同時，記錄下該缺陷距離卷首的長度信息并向設(shè)備操作者發(fā)出聲光報警。
文檔編號G01N21/894GK103063679SQ20121057027
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月25日
發(fā)明者王敏, 吳戈, 黃丫 申請人:吳昱昕