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條盒商標(biāo)紙(簡(jiǎn)稱(chēng)條盒紙)涂膠是卷煙包裝過(guò)觸涂膠和自動(dòng)式噴嘴噴灑涂膠。涂膠方式分為機(jī)械式膠旋轉(zhuǎn)接生產(chǎn)的包裝機(jī)的涂膠方式為自動(dòng)噴灑涂膠，該方式在生產(chǎn)中由于膠水壓力、膠水內(nèi)存在氣泡、噴膠嘴堵塞等因素，容易產(chǎn)生涂膠不均、膠水涂膠點(diǎn)（簡(jiǎn)稱(chēng)膠點(diǎn)）丟失等現(xiàn)象,但原設(shè)備無(wú)檢測(cè)裝置對(duì)條盒紙膠點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)并對(duì)膠點(diǎn)缺失條煙 進(jìn)行剔除，從而影響條盒紙包裝質(zhì)量。針對(duì)此問(wèn) 題已有相關(guān)研究與改進(jìn)，陳元利等⑵基于包裝機(jī)組設(shè)計(jì)了密閉式上膠裝置，上膠過(guò)程采用 PLC控制，保證了7個(gè)膠點(diǎn)的穩(wěn)定和均勻。速永倉(cāng) 等⑴通過(guò)對(duì)條盒包裝機(jī)噴膠電磁鐵改進(jìn)，解決了噴膠電磁鐵啟動(dòng)力矩小、響應(yīng)慢等問(wèn) 題，提高了產(chǎn)品生產(chǎn)的可靠性。但上述改進(jìn)仍未 能解決條盒紙膠點(diǎn)檢測(cè)及不合格條煙剔除等問(wèn) 題。視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)主要通過(guò)工業(yè)相機(jī)獲取被測(cè)物 體圖像，將圖像經(jīng)過(guò)數(shù)字化處理，根據(jù)像素分布、 亮度、顏色等信息進(jìn)行判別，從而控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備動(dòng) 作。該技術(shù)目前已在制藥、包裝、煙草、物流、航天 等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用_o為此，基于視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)設(shè)計(jì)了一種條盒紙膠點(diǎn)檢測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)運(yùn)行中的條盒紙膠點(diǎn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測(cè)，自動(dòng)剔除膠點(diǎn)缺 失的不合格條煙，以期提升條盒紙包裝質(zhì)量，降低 卷煙生產(chǎn)消耗。

1問(wèn)題分析

在生產(chǎn)中，當(dāng)包裝機(jī)正常運(yùn)行，條盒 紙下降通道中的檢測(cè)器檢測(cè)到條盒紙時(shí)，該信號(hào)送入IPC控制系統(tǒng)，系統(tǒng)啟動(dòng)條盒紙噴膠電磁閥動(dòng)作，在氣壓泵的作用下將膠水從膠桶中泵出⑹， 通過(guò)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(yùn)行到該位置的煙包進(jìn)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(guò)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(jī)無(wú)檢測(cè) 設(shè)備對(duì)此進(jìn)行檢測(cè)，從而產(chǎn)生缺陷產(chǎn)品。

2系統(tǒng)組成

2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

包裝機(jī)條盒紙膠點(diǎn)檢測(cè)系統(tǒng)主要由 雙微型高速工業(yè)相機(jī)及LED光源、智能檢測(cè)模塊、 剔除裝置、光纖高速傳輸模塊、工控機(jī)5部分組 成，見(jiàn)圖1。其中，雙微型高速工業(yè)相機(jī)主要對(duì)生 產(chǎn)中運(yùn)行的條盒紙上的膠點(diǎn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)拍照，并將 采集到的膠點(diǎn)圖像實(shí)時(shí)傳送給智能檢測(cè)模塊；智 能檢測(cè)模塊用于對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理⑺；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(bào)警信息傳送到終端計(jì)算 機(jī)；工控機(jī)用于參數(shù)修改、數(shù)據(jù)接收、圖像監(jiān)控顯 示血、數(shù)據(jù)記錄查詢等。

2.2硬件設(shè)計(jì)

條盒紙膠點(diǎn)檢測(cè)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(mén)狗技術(shù)對(duì)軟件運(yùn)行進(jìn) 行監(jiān)控和保護(hù)；EPROM存儲(chǔ)器對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行保 存和備份，保證檢測(cè)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(cè)系統(tǒng)提供D0~D9十位數(shù)字像素輸出信號(hào)、 VSYNC幀同步信號(hào)、HREF行同步信號(hào)、PCLK像 素同步信號(hào)、SCCB總線寄存器配置信號(hào)和SCLK 工作時(shí)鐘信號(hào)等，通過(guò)SCCB總線協(xié)議方式配置工 業(yè)相機(jī)的圖像并以RGB565數(shù)據(jù)格式輸出，60萬(wàn) 像素

的高速工業(yè)相機(jī)（美國(guó)公司）以及千兆光纖傳輸可使圖像傳輸速率達(dá) 到40MPS。檢測(cè)光源選用高亮度藍(lán)色LED閃光 燈，保證被測(cè)量點(diǎn)與背景顏色具有明顯差異，提高 檢測(cè)的可靠性。電源模塊采用3個(gè)穩(wěn)壓直流芯 片、防反接二極管和熔斷絲保險(xiǎn)裝置，保證系統(tǒng)的 穩(wěn)定性和抗干擾性。

2.3檢測(cè)程序

在條盒紙膠點(diǎn)檢測(cè)過(guò)程中，首先將工業(yè)相機(jī) 采集到的膠點(diǎn)圖像傳送到智能檢測(cè)模塊，該模塊 將采集到的圖像經(jīng)過(guò)二值化、濾波等數(shù)字化處理 后,將采集圖像與標(biāo)準(zhǔn)圖像進(jìn)行對(duì)比，并將膠 點(diǎn)缺失圖像傳輸?shù)焦た貦C(jī)終端，控制剔除裝置將 不合格產(chǎn)品剔除，同時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警。該視覺(jué)檢 測(cè)系統(tǒng)采用固定工業(yè)相機(jī)進(jìn)行快速拍照，背景基 本保持不變，主要對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的膠點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)， 因此采用了基于背景建模的檢測(cè)方法，以保證 條盒紙膠點(diǎn)在拍照時(shí)的穩(wěn)定性。

2.4工控機(jī)系統(tǒng)

工控機(jī)程序主要是利用Microsoft visual studio 20,0進(jìn)行編寫(xiě)^［，^4］，負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的參數(shù)調(diào) 整、數(shù)據(jù)備份、牌號(hào)更換、系統(tǒng)啟停、缺陷圖像查詢 等工作。檢測(cè)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。

2.5設(shè)備安裝

為方便對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行維修和調(diào)整，且保證 工業(yè)相機(jī)能夠清晰地獲取運(yùn)行狀態(tài)下條盒紙上7 個(gè)膠點(diǎn)的圖像，通過(guò)定制的安裝支架，將兩個(gè)相機(jī) 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(jī)6用于拍照條盒 紙右側(cè)橫頭2個(gè)膠點(diǎn)和長(zhǎng)側(cè)邊2個(gè)膠點(diǎn)，相機(jī)拍照 角度約為135。；工業(yè)相機(jī),0用于拍照條盒紙左側(cè) 橫頭2個(gè)膠點(diǎn)和長(zhǎng)側(cè)邊1個(gè)膠點(diǎn)，相機(jī)拍照角度約 為45。。相機(jī)和光源均可三維旋轉(zhuǎn)，以滿足圖像檢測(cè)的需要。

2.6工作流程

包裝機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，條盒紙噴膠系 統(tǒng)啟動(dòng)，條盒紙膠桶氣壓泵電磁閥得電，氣壓泵開(kāi) 始工作，膠桶內(nèi)的膠水通過(guò)膠管被泵入到噴膠裝 置，當(dāng)條盒紙下降通道中的檢測(cè)開(kāi)關(guān)（32B310、32B311）檢測(cè)到條盒紙時(shí)，系統(tǒng)啟動(dòng)噴膠電磁閥動(dòng) 作，HHS噴膠裝置將膠水噴涂在條盒紙左右側(cè)橫 頭邊和長(zhǎng)側(cè)邊共7個(gè)膠點(diǎn)上，膠水量及膠點(diǎn)位置 （當(dāng)條盒紙向下運(yùn)行時(shí)，控制噴膠裝置的噴膠時(shí)間 即可控制膠點(diǎn)在條盒紙上的位置）由系統(tǒng)參數(shù)決 定，見(jiàn)圖5。當(dāng)條盒紙膠點(diǎn)位置到達(dá)檢測(cè)點(diǎn)時(shí),LED 照明系統(tǒng)觸發(fā)點(diǎn)亮，相機(jī)連續(xù)拍照，采集膠點(diǎn)圖像并 傳送到智能檢測(cè)模塊，拍照幀速率& 100 f/s_o 控制器通過(guò)圖像處理軟件對(duì)膠點(diǎn)進(jìn)行識(shí)別， 若識(shí)別出的膠點(diǎn)少于7個(gè),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(diǎn)缺失控機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)、顯示和統(tǒng)計(jì);若識(shí)別的 膠點(diǎn)為7個(gè)，控制器判定為正常膠水涂膠，檢測(cè)系 統(tǒng)返回到檢測(cè)狀態(tài),準(zhǔn)備對(duì)下一條盒紙膠點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)。

3應(yīng)用效果

3.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)

為驗(yàn)證改進(jìn)效果，以某煙草(集團(tuán))有 限責(zé)任公司曲靖卷煙廠生產(chǎn)的“云煙(軟紫)”卷煙 為對(duì)象進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。隨機(jī)選取一臺(tái)C800-BV包 裝機(jī)(意大利公司)作為試驗(yàn)設(shè)備，機(jī)組工作 條件：按照4班正常倒班連續(xù)高速運(yùn)行,0d，每天 生產(chǎn)24 h, H保養(yǎng),,5 h/d，班前保養(yǎng)20 min/班。分 別采集包裝機(jī)安裝條盒紙膠點(diǎn)視覺(jué)檢測(cè) 系統(tǒng)前后的樣本數(shù)據(jù)各，0組，對(duì)膠點(diǎn)缺失條煙數(shù) 量(條盒紙膠點(diǎn)缺失次數(shù)和膠點(diǎn)缺失條煙數(shù))進(jìn)行 統(tǒng)

計(jì)。其中，改進(jìn)前為操作人員自檢自查及裝封 箱機(jī)質(zhì)檢人員檢查統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，改進(jìn)后為條盒紙膠 點(diǎn)檢測(cè)系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)報(bào)表數(shù)據(jù)。

3.2數(shù)據(jù)分析

由表1可見(jiàn)，改進(jìn)前后條盒紙膠點(diǎn)缺失次數(shù)基 本保持不變，均為1.3次/d左右。但改進(jìn)前后膠點(diǎn) 缺失條煙數(shù)量由62.5條/d減少到7條/d，這是由于 改進(jìn)前條盒紙膠點(diǎn)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(yùn)行，且操作人員發(fā)現(xiàn) 條盒紙存在膠點(diǎn)缺失時(shí)，已產(chǎn)生大量條盒紙膠點(diǎn) 缺失條煙；改進(jìn)后當(dāng)視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)到條盒紙膠點(diǎn)缺失時(shí)，設(shè)備立即發(fā)出聲光報(bào)警并在包裝機(jī)剔除口處剔除該缺陷條煙，操作 人員能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并對(duì)設(shè)備進(jìn)行快速處理， 膠點(diǎn)缺陷條煙剔除率&99.9%。全年生產(chǎn)按230 d 計(jì)算，每臺(tái)包裝機(jī)較改進(jìn)前可節(jié)約條盒 紙12 765張，降低了卷煙生產(chǎn)單箱消耗。

4結(jié)論

基于視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)設(shè)計(jì)的包裝 機(jī)條盒紙膠點(diǎn)檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了條盒紙膠點(diǎn)的自 動(dòng)檢測(cè)，通過(guò)工業(yè)相機(jī)拍照、圖像處理、信號(hào)處理 等方法，可以及時(shí)將生產(chǎn)中產(chǎn)生的膠點(diǎn)缺失條煙 自動(dòng)剔除并發(fā)出聲光報(bào)警，從而有效降低了包裝 不合格條煙數(shù)量。試驗(yàn)結(jié)果表明，改進(jìn)后條盒紙膠點(diǎn)缺失條 煙數(shù)量由62.5條/d減少到7條/d，膠點(diǎn)缺陷條煙剔 除率=s 99.9%，每臺(tái)包裝機(jī)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。

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