基于线阵CCD的薄板张数检测系统设计
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图 1 基于线阵 CCD 的层叠薄钢板总数测量系统方案 （2）线阵 CCD 图像采集系统
图 2 普通光照条件下，打包后薄钢板照片 薄钢板总数为 340 张，单张薄板厚度约 1.4mm，照片分辨 率 2560×1920。 如图 2 所示，薄钢板在图左上角标注的坐标系中 XY 平 面水平叠放，薄板叠放厚度在 Z 轴方向变化。当厚度约 1.4mm 的钢板总数达到 340 张时，即便照片分辨率达到 2560×1920 像素，肉眼已经难以从图像中分辨出每张薄板的边界，也无 法通过图像处理算法实现各薄板边界的划分。其原因在于 ： 对于分辨率为 2560×1920 像素的面阵 CCD 所采集的图像数 据，每片薄板在图像中占有的像素小于 8，在普通的光照条件 下，图像数据难以有效实现薄板的分辨。特别是当薄板厚度 更小，厚度更多的情况下，采用面阵 CCD 采集的图像尤其难以 采集有效分辨薄板的图像数据。 为实现对各种厚度、各种张数的薄板端面数据的有效分 辨率图像的采集 ；同时降低系统的开发成本，我们选用了线 阵 CCD 替换面阵 CCD 完成高分辨率图像的采集，有效的解决 了分辨率和成本问题。若选用最大分辨率为 10550 线的线阵 CCD，对于最多为 600 张的薄钢板，每片薄板在图像中占有的
Abstract:For sheet metal production and processing enterprises, it is very important to accurately calculate the number of sheet metal sheets stacked horizontally. However, due to various reasons, in the actual statistical work, the statistical results are often inconsistent with the actual total. Therefore, the purpose of this paper is to design a fast and effective measurement system for the total number of stacked sheet metal, in order to achieve the real-time and accurate measurement of the total number of stacked sheet metal. Key words: sheet count; statistics; system design
为此，开发设计一款对堆叠薄钢板总数快速有效测量的 系统，以实现堆叠薄钢板总张数的即时、准确测量，避免因总 数误差引起的各种损失，无论是对金属薄板生产企业还是加
工企业，都具有重要的应用价值。
1 需解决的关键问题
（1）建立有效光路的光学系统数学模型和软件仿真 对不同厚度、不同高度以及不同现场环境的薄钢板端面 图像进行有效的采集，需要具有设计良好的照明和成像子系 统。前期的实验表明，光路的设计不仅要考虑焦距对成像关 系的影响、外界光源对系统的影响，还要考虑到光照均匀性、 不同对象的差异以及光照强度、光照角度的影响都会直接影 响图像的成像结果，并进一步影响后续图像处理算法的准确 性和有效性，因此有必要对光路进行设计以及对光学系统进 行数学建模和软件仿真。 （2）分辨薄板张数的图像处理算法设计 对于采集的薄钢板端面的图像数据，有效的图像处理算 法是计算总数的前提。算法所需要解决的问题包括不同高度 的薄钢板堆垛测量、不同光照条件下，数据的有效处理、不同 厚度薄板的有效测量，以及薄板端面存在杂质、堆放整齐存 在差异的测量和处理。因此有效的图像处理算法的设计是测 量系统成功的关键。
2 系统设计
层叠薄钢板总数测量系统包括以下三个主要部件 ：一是 包含数据采集、处理的计算机子系统，以及与其相连的线阵 CCD（分别由图 1. 中 C、D 所示）；二是用于遮挡外界杂散光的 外壳（图 1. 中 B 所示）；三是用于照明薄板端面的照明光源和 用于支撑 CCD 的支架（分别由图 1. 中 F、E 所示）。其详细内
Design of sheet tension detection system based on linear CCD
Deng Qiuxiang1,Xia Linglin2 (1.Ganzhou teachers’College,Ganzhou Jiangxi,341000; 2.Nanchang University Nanchang Jiangxi,330047）
设计与研发
2018.21
基于线阵 CCD 的薄板张数检测系统设计
邓秋香1 ，夏灵林2 （1. 赣州师范高等专科学校，江西赣州，341000 ；2. 南昌大学，江西南昌，330047）
摘要 ：对薄板生产和加工企业而言，水平叠放金属薄板张数的准确统计是非常重要的。但目前由于种种原因，在实际统 计工作中，常出现统计结果和实际总数不一致的现象，为此，旨在通过设计一款对堆叠薄钢板总数快速有效测量的系统， 以实现对堆叠薄钢板总张数的即时、准确的测量。 关键词 ：薄板张数 ；统计 ；系统设计
目前，对于我国大多数金属薄板生产企业，其薄板包装 前的统计由薄板成型过程中数控机床进行同步计数，然后由 人工完成相关信息的标注。由于人为因素的影响，常出现结 果和实际总数不一致的现象。
为解决这一客观存在且亟待解决的金属薄板总张数的 精确计数问题，相关的技术人员也试图通过重量或厚度的总 值除以平均值的方法求解，但都因为薄板厚度和重量的均匀 性存在差异不具有可行性。而随着人力成本和生产效率的提 高，通过人工方法对包装金属薄板进行总张数的复核，存在 巨大的困难。
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2018.21
设计与研发
ห้องสมุดไป่ตู้
容如下。 （1）包含数据采集、处理的计算机子系统 为实现薄钢板端面图像的采集和对采集后数据的快速
分析和处理，建议在一台 PC 机中编写线阵 CCD 的采集控制程 序和数字图像处理分析的测量软件，以实现对线阵 CCD 的采 集控制、数据的采集、数据的处理分析以及结果的输出。图像 采集和数据处理程序可采用 VC++6.0 和 Matlab 配合完成。
0 引言
金属薄板 ( 如冷扎板，镀锌板 ) 广泛应用于工业领域， 常用的金属薄板每张厚度一般介于 0.5 ～ 1.6mm 之间，并通 常采用水平叠放的方式打包存放。薄板在包装之前，会根据 实际需要将特定数量的薄板进行封包，并统计每包薄板的总 张数，以便于各方对薄板的管理。
对薄板生产和加工企业而言，薄板包装前总张数统计的 准确性对各方影响都非常大。若包装前统计数值偏少，包装 中多余的薄板出厂后并不产生利润，久而久之，必将影响薄 板生产企业的利润。想反，若包装前统计数量偏多，包装中薄 板的缺少将影响薄板加工企业的生产，这也必将进一步影响 薄板生产企业的声誉。
图 2 普通光照条件下，打包后薄钢板照片 薄钢板总数为 340 张，单张薄板厚度约 1.4mm，照片分辨 率 2560×1920。 如图 2 所示，薄钢板在图左上角标注的坐标系中 XY 平 面水平叠放，薄板叠放厚度在 Z 轴方向变化。当厚度约 1.4mm 的钢板总数达到 340 张时，即便照片分辨率达到 2560×1920 像素，肉眼已经难以从图像中分辨出每张薄板的边界，也无 法通过图像处理算法实现各薄板边界的划分。其原因在于 ： 对于分辨率为 2560×1920 像素的面阵 CCD 所采集的图像数 据，每片薄板在图像中占有的像素小于 8，在普通的光照条件 下，图像数据难以有效实现薄板的分辨。特别是当薄板厚度 更小，厚度更多的情况下，采用面阵 CCD 采集的图像尤其难以 采集有效分辨薄板的图像数据。 为实现对各种厚度、各种张数的薄板端面数据的有效分 辨率图像的采集 ；同时降低系统的开发成本，我们选用了线 阵 CCD 替换面阵 CCD 完成高分辨率图像的采集，有效的解决 了分辨率和成本问题。若选用最大分辨率为 10550 线的线阵 CCD，对于最多为 600 张的薄钢板，每片薄板在图像中占有的
Abstract:For sheet metal production and processing enterprises, it is very important to accurately calculate the number of sheet metal sheets stacked horizontally. However, due to various reasons, in the actual statistical work, the statistical results are often inconsistent with the actual total. Therefore, the purpose of this paper is to design a fast and effective measurement system for the total number of stacked sheet metal, in order to achieve the real-time and accurate measurement of the total number of stacked sheet metal. Key words: sheet count; statistics; system design
为此，开发设计一款对堆叠薄钢板总数快速有效测量的 系统，以实现堆叠薄钢板总张数的即时、准确测量，避免因总 数误差引起的各种损失，无论是对金属薄板生产企业还是加
工企业，都具有重要的应用价值。
1 需解决的关键问题
（1）建立有效光路的光学系统数学模型和软件仿真 对不同厚度、不同高度以及不同现场环境的薄钢板端面 图像进行有效的采集，需要具有设计良好的照明和成像子系 统。前期的实验表明，光路的设计不仅要考虑焦距对成像关 系的影响、外界光源对系统的影响，还要考虑到光照均匀性、 不同对象的差异以及光照强度、光照角度的影响都会直接影 响图像的成像结果，并进一步影响后续图像处理算法的准确 性和有效性，因此有必要对光路进行设计以及对光学系统进 行数学建模和软件仿真。 （2）分辨薄板张数的图像处理算法设计 对于采集的薄钢板端面的图像数据，有效的图像处理算 法是计算总数的前提。算法所需要解决的问题包括不同高度 的薄钢板堆垛测量、不同光照条件下，数据的有效处理、不同 厚度薄板的有效测量，以及薄板端面存在杂质、堆放整齐存 在差异的测量和处理。因此有效的图像处理算法的设计是测 量系统成功的关键。
2 系统设计
层叠薄钢板总数测量系统包括以下三个主要部件 ：一是 包含数据采集、处理的计算机子系统，以及与其相连的线阵 CCD（分别由图 1. 中 C、D 所示）；二是用于遮挡外界杂散光的 外壳（图 1. 中 B 所示）；三是用于照明薄板端面的照明光源和 用于支撑 CCD 的支架（分别由图 1. 中 F、E 所示）。其详细内
Design of sheet tension detection system based on linear CCD
Deng Qiuxiang1,Xia Linglin2 (1.Ganzhou teachers’College,Ganzhou Jiangxi,341000; 2.Nanchang University Nanchang Jiangxi,330047）
设计与研发
2018.21
基于线阵 CCD 的薄板张数检测系统设计
邓秋香1 ，夏灵林2 （1. 赣州师范高等专科学校，江西赣州，341000 ；2. 南昌大学，江西南昌，330047）
摘要 ：对薄板生产和加工企业而言，水平叠放金属薄板张数的准确统计是非常重要的。但目前由于种种原因，在实际统 计工作中，常出现统计结果和实际总数不一致的现象，为此，旨在通过设计一款对堆叠薄钢板总数快速有效测量的系统， 以实现对堆叠薄钢板总张数的即时、准确的测量。 关键词 ：薄板张数 ；统计 ；系统设计
目前，对于我国大多数金属薄板生产企业，其薄板包装 前的统计由薄板成型过程中数控机床进行同步计数，然后由 人工完成相关信息的标注。由于人为因素的影响，常出现结 果和实际总数不一致的现象。
为解决这一客观存在且亟待解决的金属薄板总张数的 精确计数问题，相关的技术人员也试图通过重量或厚度的总 值除以平均值的方法求解，但都因为薄板厚度和重量的均匀 性存在差异不具有可行性。而随着人力成本和生产效率的提 高，通过人工方法对包装金属薄板进行总张数的复核，存在 巨大的困难。
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2018.21
设计与研发
ห้องสมุดไป่ตู้
容如下。 （1）包含数据采集、处理的计算机子系统 为实现薄钢板端面图像的采集和对采集后数据的快速
分析和处理，建议在一台 PC 机中编写线阵 CCD 的采集控制程 序和数字图像处理分析的测量软件，以实现对线阵 CCD 的采 集控制、数据的采集、数据的处理分析以及结果的输出。图像 采集和数据处理程序可采用 VC++6.0 和 Matlab 配合完成。
0 引言
金属薄板 ( 如冷扎板，镀锌板 ) 广泛应用于工业领域， 常用的金属薄板每张厚度一般介于 0.5 ～ 1.6mm 之间，并通 常采用水平叠放的方式打包存放。薄板在包装之前，会根据 实际需要将特定数量的薄板进行封包，并统计每包薄板的总 张数，以便于各方对薄板的管理。
对薄板生产和加工企业而言，薄板包装前总张数统计的 准确性对各方影响都非常大。若包装前统计数值偏少，包装 中多余的薄板出厂后并不产生利润，久而久之，必将影响薄 板生产企业的利润。想反，若包装前统计数量偏多，包装中薄 板的缺少将影响薄板加工企业的生产，这也必将进一步影响 薄板生产企业的声誉。