来源：网络转载更新时间：2020-06-16 11:24:51点击次数：2341次
在生产中，当包装机正常运行，条盒纸下降通道中的检测器检测到条盒纸时，该信号送入 IPC 控制系统，系统启动条盒纸喷胶电磁阀动作，在气压泵的作用下将胶水从胶桶中泵出［6］， 通过喷胶嘴喷洒到条盒纸上。涂有胶水的条盒纸下降到接纸盒上与运行到该位置的 2×5 烟包进行包裹成型，完成条烟的包装。在喷胶、条盒纸输送及包裹成型过程中，由于气压、温度、胶水浓度、胶水质量、喷胶嘴、喷胶电磁阀等因素的影响，容易产生条盒纸胶水漏涂的条烟，且该包装机无检测设备对此进行检测，从而产生缺陷产品。
系统结构
包装机条盒纸胶点检测系统主要由双微型高速工业相机及LED 光源、智能检测模块、剔除装置、光纤高速传输模块、工控机 5 部分组成。其中，双微型高速工业相机主要对生产中运行的条盒纸上的胶点进行动态拍照，并将采集到的胶点图像实时传送给智能检测模块；智能检测模块用于对图像数据进行分析处理［7］；剔除装置用于剔除不合格产品；光纤高速传输模块可以将当前采集图像和报警信息传送到终端计算机；工控机用于参数修改、数据接收、图像监控显示［8］、数据记录查询等。
硬件设计
条盒纸胶点检测系统采用嵌入式微处理器双核 DSP（Digital singal processor）作为主处理器的核心，处理速度为 2 GB/s；看门狗技术对软件运行进行监控和保护；EPROM 存储器对检测数据进行保存和备份，保证检测数据的稳定性和可靠性。图像采集选用 IBIS5-B-1300 图像感光芯片，为检测系统提供 D0～D9 十位数字像素输出信号、VSYNC 帧同步信号、HREF 行同步信号、PCLK 像素同步信号、SCCB 总线寄存器配置信号和 SCLK 工作时钟信号等，通过SCCB 总线协议方式配置工业相机的图像并以RGB565 数据格式输出，60 万像素的CMOS 高速工业相机（美国某公司）以及千兆光纤传输可使图像传输速率达到 40 MPS。检测光源选用高亮度蓝色 LED 闪光灯，保证被测量点与背景颜色具有明显差异，提高检测的可靠性。电源模块采用 3 个稳压直流芯片、防反接二极管和熔断丝保险装置，保证系统的稳定性和抗干扰性。
检测程序
采集到的胶点图像传送到智能检测模块，该模块将采集到的图像经过二值化、滤波等数字化处理后［9-12］，将采集图像与标准图像进行对比，并将胶点缺失图像传输到工控机终端，控制剔除装置将不合格产品剔除，同时发出声光报警。该视觉检测系统采用固定工业相机进行快速拍照，背景基本保持不变，主要对运动状态下的胶点进行检测， 因此采用了基于背景建模的检测方法［13］，以保证条盒纸胶点在拍照时的稳定性。
工控机系统
工 控 机 程 序 主 要 是 利 用 Microsoft visual studio 2010 进行编写［14］，负责整个系统的参数调整、数据备份、牌号更换、系统启停、缺陷图像查询等工作。检测软件主要由以太网通信模块、系统设置模块、图像显示模块、图像缺陷信息保存查询模块4 部分组成。
设备安装
为方便对检测系统进行维修和调整，且保证工业相机能够清晰地获取运行状态下条盒纸上 7 个胶点的图像，通过定制的安装支架，将两个相机和LED 光源安装在条盒纸下降通道末端的条盒纸挡板上。其中，工业相机 6 用于拍照条盒纸右侧横头 2 个胶点和长侧边 2 个胶点，相机拍照角度约为 135º；工业相机 10 用于拍照条盒纸左侧横头 2 个胶点和长侧边 1 个胶点，相机拍照角度约为 45º。相机和光源均可三维旋转，以满足图像检测的需要。
工作流程
包装机正常运行时，条盒纸喷胶系统启动，条盒纸胶桶气压泵电磁阀得电，气压泵开始工作，胶桶内的胶水通过胶管被泵入到喷胶装置［15-16］，当条盒纸下降通道中的检测开关（当条盒纸向下运行时，控制喷胶装置的喷胶时间即可控制胶点在条盒纸上的位置）由系统参数决定。当条盒纸胶点位置到达检测点时，LED照明系统触发点亮，相机连续拍照，采集胶点图像并传送到智能检测模块［17-18］，拍照帧速率≥100 f/s。控制器通过图像处理软件对胶点进行识别［19-20］， 若识别出的胶点少于 7 个，控制器记录该条信息， 输出高电平触发剔除装置，剔除装置将胶点缺失
1.条盒纸喷胶装置 2. 条盒纸左侧横头边胶点 3. 条盒纸长侧边胶点 4. 工业相机 5. 条盒纸 6. 条盒纸右侧横头边胶点 7. 传感器 8. 照明光源的不合格条烟自动剔除，并将该缺陷条盒纸图像传送给工控机进行存储、显示和统计［21］；若识别的胶点为 7 个，控制器判定为正常胶水涂胶，检测系统返回到检测状态，准备对下一条盒纸胶点进行检测。
应用效果
试验设计
为验证改进效果，以某烟草有限责任公司曲靖卷烟厂生产的“云烟（软紫）”卷烟为对象进行对比试验。随机选取一台包装机（意大利某公司）作为试验设备，机组工作条件：按照 4 班正常倒班连续高速运行 10 d，每天生产 24 h，日保养 1.5 h/d，班前保养 20 min/班。分别采集C800-BV 包装机安装条盒纸胶点视觉检测系统前后的样本数据各 10 组，对胶点缺失条烟数量（条盒纸胶点缺失次数和胶点缺失条烟数）进行统计。其中，改进前为操作人员自检自查及装封箱机质检人员检查统计数据，改进后为条盒纸胶点检测系统统计报表数据。
数据分析
改进前后条盒纸胶点缺失次数基本保持不变，均为 1.3 次/d 左右。但改进前后胶点缺失条烟数量由 62.5 条/d 减少到 7 条/d，这是由于改进前条盒纸胶点检查主要依靠人工自检方式， 当设备处于 60 条/min 高速运行，且操作人员发现条盒纸存在胶点缺失时，已产生大量条盒纸胶点缺失条烟；改进后当视觉检测系统检测到条盒纸胶 点 缺 失 时 ，设 备 立 即 发 出 声 光 报 警 并 在包装机剔除口处剔除该缺陷条烟，操作人员能够及时发现问题并对设备进行快速处理， 胶点缺陷条烟剔除率≥99.9%。全年生产按 230 d 计算，每台包装机较改进前可节约条盒纸12 765 张，降低了卷烟生产单箱消耗。
结论
基于视觉检测技术设计的包装机条盒纸胶点检测系统，实现了条盒纸胶点的自动检测，通过工业相机拍照、图像处理、信号处理等方法，可以及时将生产中产生的胶点缺失条烟自动剔除并发出声光报警，从而有效降低了包装不合格条烟数量。
试验结果表明，改进后条盒纸胶点缺失条烟数量由 62.5 条/d 减少到 7 条/d，胶点缺陷条烟剔除率≥99.9%，每台包装机每年可节约条盒纸 12 765 张，降低了卷烟生产消耗，节约了生产成本。该方法也适用于其他采用胶水涂胶方式的卷烟包装设备。
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