一种薄膜生产工艺中电晕机的自适应控制方法与流程

1.本发明涉及人工智能领域，具体涉及一种薄膜生产工艺中电晕机的自适应控制方法。


背景技术：

2.随着人类健康环保要求的日益高涨，终端消费者对产品包装的要求也越来越高，要求包装具有更好的透明可视性，同时，出于对包装物的保质、安全性考虑，对包装材料的阻隔性，等要求越来越高。现阶段各种塑料薄膜作为包装行业中最重要的产品，为了满足其印刷、粘合性等要求需要在薄膜生产工序中对其进行电晕处理，而电晕处理的程度很大情况下影响了产品的各项质量指标，因此在生产过程中需要控制电晕程度来保证产品的质量。
3.塑料薄膜的电晕处理是保证其具有良好的印刷、粘合性等要求的重要手段，电晕处理可以使薄膜表面具有良好的张力，可使薄膜表层产生极性基团，使分子间作用力增强，提高油墨、铝层的附着力。若电晕处理的程度不足，使薄膜表面张力不足以及膜内添加剂的析出进而导致油墨等结合物的附着力降低，但电晕处理的程度并不是越高越好，若电晕处理程度过高，会损害薄膜的密封性能，降低其阻隔性，使薄膜老化发脆，导致脆性微裂纹的产生，还可能出现电晕的击穿，使薄膜表面出现连续的微孔。
4.现有对于薄膜电晕程度的控制一般依赖人工检测，工人利用达因笔检测薄膜的表面张力，进而计算电晕程度，或利用专业电晕值检测设备进行薄膜电晕检测，但人工进行表面张力检测存在主观、易出错的缺陷，专业设备进行检测又耗时费力，无法满足大规模生产的需求因此需要一种可以根据识别电晕后产品表面特征进行电晕值调控的方法来提高薄膜产品的生产效率和产品质量。


技术实现要素：

5.本发明提供一种薄膜生产工艺中电晕机的自适应控制方法，以解决现有的问题，包括：采集薄膜灰度图像，计算每个像素点的邻域差异系数；将所有像素点划分为多个级别建立邻域差异游程矩阵，计算每个级别的游程集中性；计算每个级别的极限趋向值，计算每个级别的极限趋向占比；计算每个级别的集中偏移系数，计算每个级别的可信度；计算电晕误差系数，根据电晕误差系数值对电晕机功率进行调整。
6.根据本发明提出的技术手段，通过对像素点进行分级，进而根据每个像素点的邻域差异系数建立邻域差异游程矩阵获取每个级别的灰度特征，从而计算电晕误差系数，能够有效排除薄膜本身的缺陷影响，且能够根据各个级别像素点在电晕后表现的不同特征进行电晕机功率的精准调控，保证了生产效率的同时提高了生产质量。
7.本发明采用如下技术方案，一种薄膜生产工艺中电晕机的自适应控制方法，包括：采集薄膜灰度图像，根据所述薄膜灰度图像中每个像素点的灰度值计算每个像素点的邻域差异系数。
8.将薄膜灰度图像中的所有像素点划分为多个级别，根据每个级别像素点的邻域差异系数建立邻域差异游程矩阵，计算每个级别的游程集中性。
9.根据每个级别像素点的邻域差异系数计算每个级别的极限趋向值，根据所述趋向值计算每个级别的极限趋向占比。
10.根据每个级别的游程集中性计算该级别的集中偏移系数，根据每个级别的极限趋向占比和集中偏移系数计算对应级别的可信度。
11.根据每个级别中所有像素点的个数以及每个级别的可信度计算电晕误差系数。
12.根据所述电晕误差系数值对电晕机功率进行调整。
13.进一步的，一种薄膜生产工艺中电晕机的自适应控制方法，根据所有像素点的邻域差异系数的值将所有像素点从-1到1平均分为k个级别。
14.进一步的，一种薄膜生产工艺中电晕机的自适应控制方法，所述邻域差异游程矩阵包括四个统计方向，包括以水平方向为基准方向，逆时针与水平方向夹角分别为0
°
、45
°
、90
°
以及135
°
的四个方向。
15.进一步的，一种薄膜生产工艺中电晕机的自适应控制方法，计算每个级别的游程集中性的方法为：每个级别的游程集中性包括四个方向，根据每个级别在各个方向上的邻域差异游程矩阵中对应级别的元素值计算各个方向上每个级别的游程集中性，表达式为：其中，表示方向为0
°
的邻域差异游程矩阵中位置为处元素的值，表示邻域差异游程矩阵的列数，表示第k级像素点的邻域差异系数在领域游程矩阵中为第k行，d表示所述邻域差异游程矩阵共有d列，表示第k级像素点在0
°
方向上的游程集中性；同理，计算每个级别在45
°
、90
°
以及135
°
方向上的游程集中性、以及。
16.进一步的，一种薄膜生产工艺中电晕机的自适应控制方法，计算每个级别的极限趋向值的方法为：所述每个级别的极限趋向为：每个级别像素点的邻域差异系数趋向于-1、0以及1时的极限趋向值，表达式为：其中，表示第k个级别的像素点趋向于-1的极限趋向值，表示第k个级别像素点的邻域差异系数；同理，计算每个级别趋向于0和1的极限趋向值和。
17.进一步的，一种薄膜生产工艺中电晕机的自适应控制方法，所述每个级别的极限趋向占比为每个级别的每个极限趋向值与该级别所有极限趋向值之和的比值。
18.进一步的，一种薄膜生产工艺中电晕机的自适应控制方法，计算每个级别的集中偏移系数的方法为：根据每个级别在45
°
方向上和135
°
方向上的游程集中性与每个级别在0
°
方向上的游程集中性的差异计算每个级别的集中偏移系数，表达式为：其中，表示第k个级别像素点的集中偏移系数，表示第k个级别像素点在0
°
方向上的游程集中性，表示第k个级别像素点在45
°
方向上的游程集中性，表示第k个级别像素点在135
°
方向上的游程集中性。
19.进一步的，一种薄膜生产工艺中电晕机的自适应控制方法，计算每个级别的可信度的方法为：根据每个级别的集中偏移系数和极限趋向占比以及该级别在0
°
方向上的游程集中性计算对应级别像素点的可信度，表达式为：中性计算对应级别像素点的可信度，表达式为：中性计算对应级别像素点的可信度，表达式为：其中，表示第k个级别像素点的可信度，表示第k个级别像素点极限趋向于-1的极限趋向占比，表示第k个级别像素点极限趋向于0的极限趋向占比，表示第k个级别像素点极限趋向于1的极限趋向占比，表示第k个级别像素点的集中偏移系数，表示第k个级别像素点在0
°
方向上的游程集中性。
20.进一步的，一种薄膜生产工艺中电晕机的自适应控制方法，计算电晕误差系数的表达式为：其中，为所述电晕误差系数，表示第k个级别中像素点的个数，表示第k个级别像素点的可信度，表示第k个级别像素点的邻域差异系数，k表示薄膜灰度图像中像素点的所有级别个数，n表示薄膜灰度图像中所有像素点的个数。
21.进一步的，一种薄膜生产工艺中电晕机的自适应控制方法，根据所述电晕误差系数值对电晕机功率进行调整的方法为：
设定电晕误差系数的容忍范围，，当电晕机初始功率下的电晕误差系数小于或大于时，将电晕机的功率调低或调高；计算调低或调高功率后的电晕误差系数，判断该调整功率后的电晕误差系数是否在容忍范围之内，如不在，则继续调节，如位于容忍范围之内停止调节。
22.本发明的有益效果是：根据本发明提出的技术手段，通过对像素点进行分级，进而根据每个像素点的邻域差异系数建立邻域差异游程矩阵获取每个级别的灰度特征，从而计算电晕误差系数，能够有效排除薄膜本身的缺陷影响，且能够根据各个级别像素点在电晕后表现的不同特征进行电晕机功率的精准调控，保证了生产效率的同时提高了生产质量。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为本发明实施例的一种薄膜生产工艺中电晕机的自适应控制方法结构示意图。
具体实施方式
25.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.如图1所示，给出了本发明实施例的一种薄膜生产工艺中电晕机的自适应控制方法，包括：101.采集薄膜灰度图像，根据所述薄膜灰度图像中每个像素点的灰度值计算每个像素点的邻域差异系数。
27.本发明在电晕机出料的输送辊上方设置工业相机，将输送辊输送薄膜的方向设定为方向，输送辊与薄膜接触线的方向为方向，获取经电晕处理后塑料薄膜表面rgb图像，所述rgb图像的规格为长宽相等的正方形图像，将其灰度化，获取薄膜灰度图像。
28.电晕程度的不同，其在薄膜灰度图像中的表征是存在差异的，若电晕程度过大，其会使薄膜表面老化发脆、产生脆性的裂纹，还会存在电晕的击穿，产生连续的击穿微孔，其外在表征为连续的接近黑色的像素，而电晕程度不足时，薄膜表面也会存在内部添加剂的析出，其外在表征为单独出现的接近白色的单个像素，即若一个点与其邻域像素点相差很大，且邻域像素点的像素值大于该点像素值，那么此像素点就可能为由于电晕过度而形成的缺陷点。若一个点与其邻域像素点相差很大，且邻域像素点的像素小于该点的像素值，那么此像素点就可能为由于电晕不足而形成的缺陷点，若一个点与其邻域像素点相差不大。那么此像素点就可能是正常像素点对于薄膜灰度图像上一点，根据其本身灰度级别与其邻域的差异，计算邻域差异
系数。公式如下：其中，为薄膜灰度图像上第个点的邻域像素灰度均值，为薄膜灰度图像上第个点（）的灰度值，为点的邻域差异系数，邻域差异系数的取值范围为，其越趋近于-1，越说明其可能为电晕过度的表征点，越趋近于1，越说明其可能为电晕不足的表征点，越趋近于0，越说明其可能为正常电晕程度的表征点。
29.以上述方式计算薄膜灰度图像上所有像素点的邻域差异系数。
30.102.将薄膜灰度图像中的所有像素点划分为多个级别，根据每个级别像素点的邻域差异系数建立邻域差异游程矩阵，计算每个级别的游程集中性。
31.根据所有像素点的邻域差异系数的值将所有像素点从-1到1平均分为k个级别。本发明中k的取值为10。
32.份取值范围按照各自的均值作为其级别，则各自的级别从小到大表示为。
33.电晕过度的表征点会在灰度图像上构成细小的裂纹，裂纹长度无规律，但其延伸方向是沿着薄膜与输送辊的接触线方向延伸的，这就导致在统计邻域差异游程矩阵中，在统计角度为0
°
时（方向的邻域差异游程矩阵），其游程长度不定，即游程集中性差；但在统计角度为其他三个方向（45
°
、90
°
、135
°
）时，其游程均很短，即游程集中性强。
34.电晕不足的表征点是由于添加剂析出导致，其分布互不相邻，由于添加剂不可能在同一点大量析出，因此不论以何种角度进行统计，其邻域差异的游程均集中在较短长度。
35.正常电晕程度由于薄膜上的点均为正常点，因此，0
°
与90
°
游程集中在长度最长处，45
°
与135
°
方向游程长度均匀分散在各个游程长度上。
36.所述邻域差异游程矩阵包括四个统计方向，包括以水平方向为基准方向，逆时针与水平方向夹角分别为0
°
、45
°
、90
°
以及135
°
四个方向。
37.在四个统计方向下构建邻域差异游程矩阵，一共有行列（为邻域差异级别的级别个数，为游程的最大长度，其是由相机采集图像规格决定的。即采集图像规格是的），其第行、第列的元素值为邻域差异级别为、游程长度为的游程在图像上出现的次数。
38.所述游程实例是指邻域差异级别相同的点在当前统计方向上连续出现，那么这些邻域差异级别相同的像素点就构成了当前统计方向下的一个游程，游程长度就是这些点的个数。
39.计算每个级别的游程集中性的方法为：每个级别的游程集中性包括四个方向，根据每个级别在各个方向上的邻域差异游程矩阵中对应级别的元素值计算各个方向上每个级别的游程集中性，表达式为：
其中，表示方向为0
°
的邻域差异游程矩阵中位置为处元素的值，表示邻域差异游程矩阵的列数，表示第k级像素点的邻域差异系数在领域游程矩阵中为第k行，d表示所述邻域差异游程矩阵共有d列，表示第k级像素点在0
°
方向上的游程集中性；同理，计算每个级别在45
°
、90
°
以及135
°
方向上的游程集中性、以及。。。
40.所述游程集中性、、、均为归一化数值。
41.103.根据每个级别像素点的邻域差异系数计算每个级别的极限趋向值，根据所述趋向值计算每个级别的极限趋向占比。
42.计算每个级别的极限趋向值的方法为：所述每个级别的极限趋向为：每个级别像素点的邻域差异系数趋向于-1、0以及1时的极限趋向值，表达式为：其中，表示第k个级别的像素点趋向于-1的极限趋向值，表示第k个级别像素点的邻域差异系数；同理，计算每个级别趋向于0和1的极限趋向值和。。
43.所述每个级别的极限趋向占比为每个级别的每个极限趋向值与该级别所有极限趋向值之和的比值。
44.计算趋向占比如下：
、、分别表示对三种极限值的趋向占比，三者和为1。
45.104.根据每个级别的游程集中性计算该级别的集中偏移系数，根据每个级别的极限趋向占比和集中偏移系数计算对应级别像素点的可信度。
46.计算每个级别的集中偏移系数的方法为：根据每个级别在45
°
方向上和135
°
方向上的游程集中性与每个级别在0
°
方向上的游程集中性的差异计算每个级别的集中偏移系数，表达式为：其中，表示第k个级别像素点的集中偏移系数，表示第k个级别像素点在0
°
方向上的游程集中性，表示第k个级别像素点在45
°
方向上的游程集中性，表示第k个级别像素点在135
°
方向上的游程集中性。
47.计算每个级别的可信度的方法为：根据每个级别的集中偏移系数和极限趋向占比以及该级别在0
°
方向上的游程集中性计算对应级别像素点的可信度，表达式为：中性计算对应级别像素点的可信度，表达式为：中性计算对应级别像素点的可信度，表达式为：其中，表示第k个级别像素点的可信度，表示第k个级别像素点极限趋向于-1的极限趋向占比，表示第k个级别像素点极限趋向于0的极限趋向占比，表示第k个级别像素点极限趋向于1的极限趋向占比，表示第k个级别像素点的集中偏移系数，表示第k个级别像素点在0
°
方向上的游程集中性。
48.105.根据薄膜灰度图像中所有像素点的个数以及各个级别像素点的可信度计算电晕误差系数。
49.计算电晕误差系数的表达式为：
其中，为所述电晕误差系数，表示第k个级别中像素点的个数，表示第k个级别像素点的可信度，表示第k个级别像素点的邻域差异系数，k表示薄膜灰度图像中像素点的所有级别个数，n表示薄膜灰度图像中所有像素点的个数。
50.至此，对于一个薄膜灰度图像，获得其电晕误差系数，其越接近-1越说明出现电晕过度，越趋近于1越说明出现电晕不足，若其趋近于0则说明电晕程度合适。
51.106.根据所述电晕误差系数值对电晕机功率进行调整。
52.对于计算出的电晕误差系数，其越接近-1越说明出现电晕过度，越趋近于1越说明出现电晕不足，若其趋近于0则说明电晕程度合适，因此对电晕机电晕功率参数进行如下调节：设定电晕误差系数的容忍范围，，获取初始功率下电晕误差系数，若小于，则将电晕功率向小调节，若大于则将电晕功率向大调节；若则认为电晕误差合适。
53.根据本发明提出的技术手段，通过对像素点进行分级，进而根据每个像素点的邻域差异系数建立邻域差异游程矩阵获取每个级别的灰度特征，从而计算电晕误差系数，能够有效排除薄膜本身的缺陷影响，且能够根据各个级别像素点在电晕后表现的不同特征进行电晕机功率的精准调控，保证了生产效率的同时提高了生产质量。
54.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。