條煙透明紙拉線檢測裝置的研制

1、<p>　　條煙透明紙拉線檢測裝置的研制</p><p>　　[摘 要]在條煙透明紙折疊成型過程中，存在諸多影響條煙拉線外觀質(zhì)量穩(wěn)定的因素，而條煙的拉線缺陷又是質(zhì)量檢測的一個(gè)重點(diǎn)。在此工位上傳統(tǒng)方法是依靠人工對透明紙拉線缺陷進(jìn)行檢測，效率非常低，也容易發(fā)生漏檢的情況。本裝置是基于條煙透明紙拉線的存在的實(shí)際缺陷問題而有針對性研制的，文中主要討論了基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的條煙透明紙拉線缺陷視覺檢測系統(tǒng)的具體內(nèi)

2、容，提出了檢測系統(tǒng)的構(gòu)建方案，介紹了檢測裝箱置的組成和結(jié)構(gòu)及對不合格品的處理方案。裝置構(gòu)成得到了優(yōu)化，檢測項(xiàng)目全面，避免了以往人工檢測帶來的漏檢等不足。 </p><p>　　[關(guān)鍵詞]條煙拉線缺陷 </p><p>　　中圖分類號：TS43 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）02-0354-02 </p><p>　　煙草企業(yè)中成品條煙包裝外

3、觀質(zhì)量是關(guān)系到香煙質(zhì)量的重要因素，對包裝質(zhì)量的檢測是確保香煙質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。在條盒煙生產(chǎn)過程中，對條盒煙外圍包裹了一層透明包裝紙，以達(dá)到美觀、密封、防潮效果。同時(shí)，為便于用戶拆開包裝，在透明包裝紙的內(nèi)表面貼有一條寬約2-3mm的拉線。在生產(chǎn)過程中，因各種原因，拉線也可能出現(xiàn)缺失、偏移、錯(cuò)牙、缺口錯(cuò)位等質(zhì)量缺陷問題，嚴(yán)重影響條盒煙的包裝質(zhì)量。傳統(tǒng)的檢測方法是對各包裝機(jī)生產(chǎn)的條煙在裝封箱機(jī)前集中進(jìn)行檢測，由于各機(jī)組的情況不同，生產(chǎn)的條煙

4、透明紙拉線的偏移、錯(cuò)牙等位置和大小可能有偏差，但又在質(zhì)量允許范圍內(nèi)，如果其累積偏差增大的話，勢必會(huì)給條煙檢測器的設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)帶來困難，增加檢測難度，檢測精度難于保證，如果未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，造成這種包裝有質(zhì)量問題的條煙流入市場，會(huì)嚴(yán)重影響卷煙企業(yè)的聲譽(yù)。 </p><p>　　針對這個(gè)問題，很多煙廠采用了在ZB45包裝機(jī)的條透機(jī)出口處再增加安裝了一對一的條煙外觀檢測裝置，以此來確保條煙的外觀質(zhì)量。但此方案也存在如下一些問題

5、： </p><p>　　1、對安裝位置有較高要求，對于條煙拉線面朝下的檢測裝置的安裝位置，一般條外觀檢測裝置需要的安裝距離在700mm左右，包括條包翻轉(zhuǎn)分離機(jī)構(gòu)、視頻檢測柜及剔除機(jī)構(gòu)，但大多數(shù)煙廠條透包機(jī)條煙輸送出口距條煙輸送高架處適合條外觀檢測安裝空間只有500mm左右的距離，而且條煙輸送過程中，因設(shè)備包裝工序的原因，條煙的拉線是朝下貼合輸送皮帶往前輸送的，現(xiàn)在的檢測系統(tǒng)都是要求條煙拉線面要朝上時(shí)才能進(jìn)行檢測

6、。因此，必須增加機(jī)械翻轉(zhuǎn)裝置對條煙進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，條煙翻轉(zhuǎn)后使拉線面朝上，才能對條煙拉線進(jìn)行有效檢測，而現(xiàn)有的條煙出口距離是不足以實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與檢測裝置的共存，如需在此安裝條煙外觀檢測裝置，需確保具有足夠的安裝位置才行。 </p><p>　　2、在條透機(jī)出口處和封箱機(jī)前都安裝條外觀檢測，會(huì)造成重復(fù)投入和重復(fù)檢測，增加采購成本和維護(hù)成本。目前一臺條煙外觀檢測設(shè)備的采購成本大約在30萬元左右，而采用這種新型的檢測裝置，預(yù)

7、計(jì)采購成本可控制在10萬元以內(nèi)，這樣既可以實(shí)現(xiàn)在設(shè)備現(xiàn)有安裝位置進(jìn)行檢測裝置的安裝，實(shí)現(xiàn)對條煙拉線質(zhì)量缺陷的檢測與剔除，提升條煙接線外觀的質(zhì)量，同時(shí)從投資成本上亦可大大節(jié)約。 </p><p>　　3、條煙出口所出現(xiàn)的外觀缺陷很大一部份體現(xiàn)在條煙拉線的質(zhì)量問題上，雖然有的條透包裝機(jī)上會(huì)配置拉線檢測裝置，但這種檢測是在條煙透明紙包裝成型之前進(jìn)行檢測，對條煙成型后的情況則無法做到事后檢測，而在透明紙折迭成型過程中，還

8、存在許多影響條煙拉線成型質(zhì)量的因素，還會(huì)不斷出現(xiàn)新的質(zhì)量問題，還需要對條煙拉線位置等進(jìn)行不斷的調(diào)整，如果各機(jī)臺都有拉線質(zhì)量缺陷的條煙都輸送到裝封箱機(jī)前再進(jìn)行檢測，就不能在第一時(shí)間內(nèi)有針對性的解決問題，也會(huì)造成很大的浪費(fèi)。而條煙從條煙高架往裝封機(jī)的輸送過程中，可能會(huì)因條煙在爬升、輸送、調(diào)頭、下落或碰撞等過程中而出現(xiàn)二次損傷。則有必要在裝封機(jī)前要配置條煙外觀檢測裝置，在工序的終端對條煙外觀進(jìn)行檢測，這樣，就能做到點(diǎn)面結(jié)合進(jìn)行有效檢測。 &l

9、t;/p><p>　　本文討論了一種安裝在條透機(jī)出口處，單獨(dú)檢測拉線質(zhì)量的檢測裝置，此檢測方式則無需增加翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，即可實(shí)現(xiàn)檢測與剔除，結(jié)構(gòu)簡單，占用空間小，檢測針對性強(qiáng)，精度更高。 </p><p><b>　　1、系統(tǒng)構(gòu)成 </b></p><p>　　條煙外包裝拉線檢測系統(tǒng)包括如下部分：工業(yè)用控制計(jì)算機(jī)、顯示器、相機(jī)、鏡頭、光源、IO控制單元、

10、檢測軟件、位置傳感器、剔除氣缸等。系統(tǒng)安裝在包裝機(jī)出口處，采用單臺相機(jī)正面拍攝拉線，光源從側(cè)面進(jìn)行打光，剔除裝置采用氣缸直接將問題煙條剔出軌道。 </p><p><b>　　2、工作原理 </b></p><p>　　條煙從條透包裝機(jī)出口輸送出來后，進(jìn)入有皮帶帶動(dòng)的輸送跑道上（如圖1所示），跑道上安裝有反射式光纖，條煙經(jīng)過時(shí)觸發(fā)光纖，光纖將信號輸入IO控制單元，IO

11、控制單元觸發(fā)相機(jī)和光源進(jìn)行曝光拍照。照片傳輸給工控機(jī)后進(jìn)行處理，通過圖像算法識別拉線是否存在問題，如果存在問題，工控機(jī)會(huì)給IO控制單元信號，做剔除煙包的準(zhǔn)備，當(dāng)問題煙包經(jīng)過剔除位時(shí)，剔除位光纖將信號發(fā)給IO控制單元，IO控制單元確認(rèn)剔除，直接控制剔除氣缸進(jìn)行剔除。 </p><p>　　3、檢測部分安裝結(jié)構(gòu) </p><p>　　條透機(jī)包裝好的條煙拉線搭口一般是在皮帶下面，如果在上方進(jìn)行拍

12、照，需要增加翻轉(zhuǎn)裝置，這樣會(huì)使系統(tǒng)更加復(fù)雜，并且進(jìn)行翻轉(zhuǎn)也會(huì)對煙條造成損傷，增加了不穩(wěn)定的因素。為此，如采用從下方進(jìn)行拍攝的方式，不需要對條煙進(jìn)行翻轉(zhuǎn)（如圖2）即可完成。 </p><p>　　視覺檢測部分的關(guān)鍵可以連續(xù)獲得拉線清晰，穩(wěn)定性高的圖像，采用3組光源從側(cè)面打光，3組光源分別為1組長光源和2組短光源，光源的發(fā)散角為15度，可以在近距離實(shí)現(xiàn)近似的平行光，光源的位置盡量貼近煙條，這樣可以突出拉線線條，減少其

13、他地方的反光。拍攝出的效果如圖3所示。 </p><p>　　4、剔除部分安裝結(jié)構(gòu) </p><p>　　檢測出的質(zhì)量不合格條煙采用氣缸進(jìn)行剔除，剔除氣缸采用L型支架安裝在跑道上，偏移檢測位置60？mm左右，這樣可以做到即檢即剔（如圖4），中間不會(huì)間隔煙條，保證剔除的準(zhǔn)確性。剔除氣缸采用FESTO的高速氣缸，整個(gè)剔除動(dòng)作在60ms內(nèi)完成，剔除的煙條在離開跑道的時(shí)候會(huì)有很大的沖力，因此，需要

14、一個(gè)具有緩沖作用的條煙剔除通道，在通道后部裝有海綿等緩沖墊，煙條在經(jīng)過緩沖之后順著弧形滑道進(jìn)入壞煙收集箱。緩沖墊和弧形滑道可以保護(hù)煙條不受二次損傷。剔除位光纖安裝在跑道下方，調(diào)整感應(yīng)距離使得只有煙條經(jīng)過時(shí)才會(huì)有信號，這樣可以避免人手在拿煙時(shí)誤觸發(fā)剔除氣缸，造成人員傷害。 </p><p><b>　　5、軟件設(shè)計(jì) </b></p><p>　　軟件采用VC++進(jìn)行編程

15、，具有邊界定位、拉線檢測、圓弧檢測、關(guān)聯(lián)檢測功能。邊界定位用于確認(rèn)每條煙的整體偏移量，拉線和圓弧檢測用于檢測拉線缺失和定位拉線位置，關(guān)聯(lián)檢測用于檢測拉線偏移量。軟件算法的處理速度在20ms以內(nèi)。 </p><p><b>　　6、結(jié)束語 </b></p><p>　　此裝置只需要200mm的安裝位置，并且不需要對煙條進(jìn)行翻轉(zhuǎn)。經(jīng)過實(shí)際測試，此方案對于拉線缺失可100%

16、檢測，對拉線偏移檢測可精確到±1mm，這極大的保證了拉線檢測的精度，消除了不同機(jī)臺生產(chǎn)的差異，該裝置具有很高的實(shí)用性、可靠性。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1] 唐向陽，張勇，李江有等.機(jī)器視覺關(guān)鍵技術(shù)的現(xiàn)狀及應(yīng)用展望[J].昆明理工大學(xué)學(xué)報(bào)（理工版），2004，29（2）：36-39 </p>&l

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