咨詢電話
ENGLISH0755-88840386包裝機條盒紙膠點視覺檢測系統(tǒng)的設(shè)計
發(fā)布時間：2020-06-16 11:24:51 |來源：網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載
- 問題分析
在生產(chǎn)中，當(dāng)包裝機正常運行，條盒紙下降通道中的檢測器檢測到條盒紙時，該信號送入 IPC 控制系統(tǒng)，系統(tǒng)啟動條盒紙噴膠電磁閥動作，在氣壓泵的作用下將膠水從膠桶中泵出［6］， 通過噴膠嘴噴灑到條盒紙上。涂有膠水的條盒紙下降到接紙盒上與運行到該位置的 2×5 煙包進行包裹成型，完成條煙的包裝。在噴膠、條盒紙輸送及包裹成型過程中，由于氣壓、溫度、膠水濃度、膠水質(zhì)量、噴膠嘴、噴膠電磁閥等因素的影響，容易產(chǎn)生條盒紙膠水漏涂的條煙，且該包裝機無檢測設(shè)備對此進行檢測，從而產(chǎn)生缺陷產(chǎn)品。
- 系統(tǒng)組成
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
包裝機條盒紙膠點檢測系統(tǒng)主要由雙微型高速工業(yè)相機及LED 光源、智能檢測模塊、剔除裝置、光纖高速傳輸模塊、工控機 5 部分組成。其中，雙微型高速工業(yè)相機主要對生產(chǎn)中運行的條盒紙上的膠點進行動態(tài)拍照，并將采集到的膠點圖像實時傳送給智能檢測模塊；智能檢測模塊用于對圖像數(shù)據(jù)進行分析處理［7］；剔除裝置用于剔除不合格產(chǎn)品；光纖高速傳輸模塊可以將當(dāng)前采集圖像和報警信息傳送到終端計算機；工控機用于參數(shù)修改、數(shù)據(jù)接收、圖像監(jiān)控顯示［8］、數(shù)據(jù)記錄查詢等。
硬件設(shè)計
條盒紙膠點檢測系統(tǒng)采用嵌入式微處理器雙核 DSP（Digital singal processor）作為主處理器的核心，處理速度為 2 GB/s；看門狗技術(shù)對軟件運行進行監(jiān)控和保護；EPROM 存儲器對檢測數(shù)據(jù)進行保存和備份，保證檢測數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和可靠性。圖像采集選用 IBIS5-B-1300 圖像感光芯片，為檢測系統(tǒng)提供 D0～D9 十位數(shù)字像素輸出信號、VSYNC 幀同步信號、HREF 行同步信號、PCLK 像素同步信號、SCCB 總線寄存器配置信號和 SCLK 工作時鐘信號等，通過SCCB 總線協(xié)議方式配置工業(yè)相機的圖像并以RGB565 數(shù)據(jù)格式輸出，60 萬像素的CMOS 高速工業(yè)相機（美國某公司）以及千兆光纖傳輸可使圖像傳輸速率達到 40 MPS。檢測光源選用高亮度藍色 LED 閃光燈，保證被測量點與背景顏色具有明顯差異，提高檢測的可靠性。電源模塊采用 3 個穩(wěn)壓直流芯片、防反接二極管和熔斷絲保險裝置，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾性。
檢測程序
采集到的膠點圖像傳送到智能檢測模塊，該模塊將采集到的圖像經(jīng)過二值化、濾波等數(shù)字化處理后［9-12］，將采集圖像與標(biāo)準(zhǔn)圖像進行對比，并將膠點缺失圖像傳輸?shù)焦た貦C終端，控制剔除裝置將不合格產(chǎn)品剔除，同時發(fā)出聲光報警。該視覺檢測系統(tǒng)采用固定工業(yè)相機進行快速拍照，背景基本保持不變，主要對運動狀態(tài)下的膠點進行檢測， 因此采用了基于背景建模的檢測方法［13］，以保證條盒紙膠點在拍照時的穩(wěn)定性。
工控機系統(tǒng)
工 控 機 程 序 主 要 是 利 用 Microsoft visual studio 2010 進行編寫［14］，負責(zé)整個系統(tǒng)的參數(shù)調(diào)整、數(shù)據(jù)備份、牌號更換、系統(tǒng)啟停、缺陷圖像查詢等工作。檢測軟件主要由以太網(wǎng)通信模塊、系統(tǒng)設(shè)置模塊、圖像顯示模塊、圖像缺陷信息保存查詢模塊4 部分組成。
設(shè)備安裝
為方便對檢測系統(tǒng)進行維修和調(diào)整，且保證工業(yè)相機能夠清晰地獲取運行狀態(tài)下條盒紙上 7 個膠點的圖像，通過定制的安裝支架，將兩個相機和LED 光源安裝在條盒紙下降通道末端的條盒紙擋板上。其中，工業(yè)相機 6 用于拍照條盒紙右側(cè)橫頭 2 個膠點和長側(cè)邊 2 個膠點，相機拍照角度約為 135º；工業(yè)相機 10 用于拍照條盒紙左側(cè)橫頭 2 個膠點和長側(cè)邊 1 個膠點，相機拍照角度約為 45º。相機和光源均可三維旋轉(zhuǎn)，以滿足圖像檢測的需要。
工作流程
包裝機正常運行時，條盒紙噴膠系統(tǒng)啟動，條盒紙膠桶氣壓泵電磁閥得電，氣壓泵開始工作，膠桶內(nèi)的膠水通過膠管被泵入到噴膠裝置［15-16］，當(dāng)條盒紙下降通道中的檢測開關(guān)（當(dāng)條盒紙向下運行時，控制噴膠裝置的噴膠時間即可控制膠點在條盒紙上的位置）由系統(tǒng)參數(shù)決定。當(dāng)條盒紙膠點位置到達檢測點時，LED照明系統(tǒng)觸發(fā)點亮，相機連續(xù)拍照，采集膠點圖像并傳送到智能檢測模塊［17-18］，拍照幀速率≥100 f/s?？刂破魍ㄟ^圖像處理軟件對膠點進行識別［19-20］， 若識別出的膠點少于 7 個，控制器記錄該條信息， 輸出高電平觸發(fā)剔除裝置，剔除裝置將膠點缺失
1.條盒紙噴膠裝置 2. 條盒紙左側(cè)橫頭邊膠點 3. 條盒紙長側(cè)邊膠點 4. 工業(yè)相機 5. 條盒紙 6. 條盒紙右側(cè)橫頭邊膠點 7. 傳感器 8. 照明光源的不合格條煙自動剔除，并將該缺陷條盒紙圖像傳送給工控機進行存儲、顯示和統(tǒng)計［21］；若識別的膠點為 7 個，控制器判定為正常膠水涂膠，檢測系統(tǒng)返回到檢測狀態(tài)，準(zhǔn)備對下一條盒紙膠點進行檢測。
應(yīng)用效果
試驗設(shè)計
為驗證改進效果，以某煙草有限責(zé)任公司曲靖卷煙廠生產(chǎn)的“云煙（軟紫）”卷煙為對象進行對比試驗。隨機選取一臺包裝機（意大利某公司）作為試驗設(shè)備，機組工作條件：按照 4 班正常倒班連續(xù)高速運行 10 d，每天生產(chǎn) 24 h，日保養(yǎng) 1.5 h/d，班前保養(yǎng) 20 min/班。分別采集C800-BV 包裝機安裝條盒紙膠點視覺檢測系統(tǒng)前后的樣本數(shù)據(jù)各 10 組，對膠點缺失條煙數(shù)量（條盒紙膠點缺失次數(shù)和膠點缺失條煙數(shù)）進行統(tǒng)計。其中，改進前為操作人員自檢自查及裝封箱機質(zhì)檢人員檢查統(tǒng)計數(shù)據(jù)，改進后為條盒紙膠點檢測系統(tǒng)統(tǒng)計報表數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)分析
改進前后條盒紙膠點缺失次數(shù)基本保持不變，均為 1.3 次/d 左右。但改進前后膠點缺失條煙數(shù)量由 62.5 條/d 減少到 7 條/d，這是由于改進前條盒紙膠點檢查主要依靠人工自檢方式， 當(dāng)設(shè)備處于 60 條/min 高速運行，且操作人員發(fā)現(xiàn)條盒紙存在膠點缺失時，已產(chǎn)生大量條盒紙膠點缺失條煙；改進后當(dāng)視覺檢測系統(tǒng)檢測到條盒紙膠 點 缺 失 時 ，設(shè) 備 立 即 發(fā) 出 聲 光 報 警 并 在包裝機剔除口處剔除該缺陷條煙，操作人員能夠及時發(fā)現(xiàn)問題并對設(shè)備進行快速處理， 膠點缺陷條煙剔除率≥99.9%。全年生產(chǎn)按 230 d 計算，每臺包裝機較改進前可節(jié)約條盒紙12 765 張，降低了卷煙生產(chǎn)單箱消耗。
結(jié)論
基于視覺檢測技術(shù)設(shè)計的包裝機條盒紙膠點檢測系統(tǒng)，實現(xiàn)了條盒紙膠點的自動檢測，通過工業(yè)相機拍照、圖像處理、信號處理等方法，可以及時將生產(chǎn)中產(chǎn)生的膠點缺失條煙自動剔除并發(fā)出聲光報警，從而有效降低了包裝不合格條煙數(shù)量。
試驗結(jié)果表明，改進后條盒紙膠點缺失條煙數(shù)量由 62.5 條/d 減少到 7 條/d，膠點缺陷條煙剔除率≥99.9%，每臺包裝機每年可節(jié)約條盒紙 12 765 張，降低了卷煙生產(chǎn)消耗，節(jié)約了生產(chǎn)成本。該方法也適用于其他采用膠水涂膠方式的卷煙包裝設(shè)備。
本文源于網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載，如有侵權(quán)，請聯(lián)系刪除
-
公司電話：
0755-88840386
-
公司地址：
深圳市龍崗區(qū)坂田街道龍璧工業(yè)區(qū)11棟6樓
-
公司郵箱：
longxin@szlongxin.com
微信：產(chǎn)品咨詢
關(guān)注視頻號
關(guān)注抖音號