以机器视觉CCD为核心的纸张污点检测控制系统设计

　　1 引言

　　广东某纸业有限公司是年产10万吨涂布白板纸的大型上市公司。生产产品主要为250-300克/平方米的白板纸。造纸生产的纸张质量是非常重要的，但是在 造纸的生产过程中，有许多方面会造成纸张的缺损。下面仅分析及讨论纸张污点问题，并提出具体解决方案。

　　造纸工业在纸张生产过程中的主要工艺过程有:制浆、网部纸张成型、压榨脱水、烘干干燥、涂布、压光、卷绕、复卷、切纸等。在纸制浆的过程中，经常会有一些费纸没有完全打成纸浆、或是一些纸浆在储存罐中停留时间过长，而出现一些腐浆团。如果这些腐浆团在整个造纸过程中没有被除去，则会出现在成品纸张中。此种 纸张供给印刷企业，印刷机在印刷时，极有可能对印刷机造成一定伤害。为此，在造纸的生产过程中，应当采取一定的技术措施检测并剔除含有腐纸浆团的纸张，保证产品的品质。另外，纸张中也会存在一些纸张的色斑(费纸中油墨没有完全除去)及纸张裂纹等，这些纸张中的缺陷通称为污点。

　　2 纸张污点检测方法

　　纸张中的污点，特别是腐浆团，与正常纸张有什么区分呢?目前来看，人眼可以分辨出污点部分颜色昏暗，而其它部分光亮。所以可以通过分辨纸张表面反光程度来区分，也即可以通过检测纸张的白度方法分辨出来。

　　纸张的白度是指纸张受光照射后全面反射的能力，也是纸张的光亮程度。纸张白度的检测原理如下:光源产生的光束以一定角度投射到纸面上，而在法线方向上由光 电池接收纸面漫反射的光通量，纸样越白，光电池接收的光通量就越大，输出的光电流也越大。一般情况下，纸样的白度与光电池输出的光电流成线性关系，如图1 所示。根据光电流的大小可确定纸张的白度。第一、二滤光镜的用途:使到达光电池的光线仅是440nm的蓝光。这与人眼的感觉相吻合。

　　图1 检测纸张白度示意图

　　对于正常纸张，白度都在70%以上，而腐浆团的白度一般情况下小于30%。可以设计一个自动检测系统，通过纸张白度的测量方法，分辨出纸张存在的缺陷。

　　白度的检测可以利用各种光学检测仪器测量，由于目前纸张测量要求在高速运行中动态检测，必须利用快速检测装置。现有技术方案中应用ccd检测系统是较为理 想的。

　　3 线阵ccd的检测原理与构成

　　ccd(charge coupled device)即电荷耦合器件的基本构成单元是mos(金属-氧化物-半导体)结构，若干个mos结构排列在一起构成一个ccd单元。每个mos结构可以 独立感受照射在其上的光强并按照光的强弱将其成比例的转换为电荷存储在mos结构中，故mos结构的基本功能是完成光电荷的转换与存储。ccd摄像机的核 心是ccd器件，它是由具有光电转换功能的半导体器件组成一个线阵或面阵单元，每个半导体器件能够存储随景物变化而感受到的信号的电荷量，并能够在控制信号的作用下，将存储的信号按照一定顺序输出，形成数字图像信号。光学测量仪器分为线阵ccd和面阵ccd，因为这里纸张是运动的，采用线阵ccd光学测量 仪器比较合适。