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條盒商標(biāo)紙（簡(jiǎn)稱條盒紙）涂膠是卷煙包裝過程中的重要工序，涂膠方式分為機(jī)械式膠旋轉(zhuǎn)接觸涂膠和自動(dòng)式噴嘴噴灑涂膠［1］。意大利某公司生產(chǎn)的C800-BV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)稱膠點(diǎn)）丟失等現(xiàn)象，但原設(shè)備無檢測(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)此問題已有相關(guān)研究與改進(jìn)，陳元利等［2］基于GDX1包裝機(jī)組設(shè)計(jì)了密閉式上膠裝置，上膠過程采用PLC控制，保證了7個(gè)膠點(diǎn)的穩(wěn)定和均勻。速永倉等［3］通過對(duì)GDX4350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題。視覺檢測(cè)技術(shù)主要通過工業(yè)相機(jī)獲取被測(cè)物體圖像，將圖像經(jīng)過數(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［4-5］。為此，基于視覺檢測(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.問題分析

在生產(chǎn)中，當(dāng)C800-BV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［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(yùn)行到該位置的2×5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。

1.         2.系統(tǒng)組成
2.         2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

C800-BV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［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(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［8］、數(shù)據(jù)記錄查詢等。

圖1條盒紙膠點(diǎn)檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

Fig.1Structureofdetectionsystemforgluepointsoncartonblank

1. 1. 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（Digitalsingalprocessor）作為主處理器的核心，處理速度為2GB/s；看門狗技術(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，見圖2。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，60萬像素的CMOS高速工業(yè)相機(jī)（美國某公司）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。

1. 1. 3. 檢測(cè)程序

圖2條盒紙膠點(diǎn)檢測(cè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)框圖

在條盒紙膠點(diǎn)檢測(cè)過程中，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(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［13］，以保證條盒紙膠點(diǎn)在拍照時(shí)的穩(wěn)定性。檢測(cè)系統(tǒng)圖像處理流程見圖3。

圖3檢測(cè)系統(tǒng)圖像處理流程圖

1. 1. 4. 工控機(jī)系統(tǒng)

工控機(jī)程序主要是利用Microsoftvisualstudio2010進(jìn)行編寫［14］，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。

1. 1. 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，見圖4。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135º；工業(yè)相機(jī)10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45º。相機(jī)和光源均可三維旋轉(zhuǎn)，以滿足圖像檢測(cè)的需要。

1. 1. 6. 工作流程

C800-BV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(cè)開關(guān)（32B310、

圖4膠點(diǎn)檢測(cè)系統(tǒng)安裝位置圖

Fig.4Installationpositionofdetectionsystem

?????1.條盒紙紙庫2.條盒紙吸附機(jī)構(gòu)3.條盒紙輸送裝置4.條盒紙噴膠裝置5.條盒紙接膠盒6.工業(yè)相機(jī)7.2×5煙包8.2×5推煙板9.光源10.工業(yè)相機(jī)

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［17-18］，拍照幀速率≥100f/s。控制器通過圖像處理軟件對(duì)膠點(diǎn)進(jìn)行識(shí)別［19-20］，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

1. 1. 1. 1. 1. 條盒紙噴膠裝置2.條盒紙左側(cè)橫頭邊膠點(diǎn)3.條盒紙長(zhǎng)側(cè)邊膠點(diǎn)4.工業(yè)相機(jī)5.條盒紙6.條盒紙右側(cè)橫頭邊膠點(diǎn)7.傳感器8.照明光源

圖5條盒紙膠點(diǎn)檢測(cè)示意圖

Fig.5Schematicdiagramofdetectionofgluepointsoncartonblank