基于视觉技术的包装机一号轮烟支质量检测系统

【摘  要】为了达到卷烟生产过程工艺质量要求，包装机通过加装各类质量检测装置来实现关键工位检测。烟包缺支质量缺陷是产品质量重点关注项，一号轮检测能有效控制缺支、横烟、反支等质量缺陷流产品流入市场。

【关键词 】包装机；一号轮；缺支；反支。

1、引言

现有的包装机烟支空头缺支检测器能有效检测模盒内烟支空头、缺支、缺滤嘴等质量缺陷，并在进入一号轮前通过包装机自带的剔除系统进行精准剔除。但是在实际生产过程中由于包装机电控系统故障、或者烟支传输过程中因结构件问题导致剔除滞后或烟支外观变形等隐患，基于此在一号轮处进行视觉检测，当检测到一号轮模盒内检测到缺支、反支时，检测器向包装机组控制系统发送剔除信号，由包装机组控制系统在三号轮位置将缺陷烟包剔除。它具有以下特点：

供电电源：24VDC±20%。

处理器：Intel @ Core i3，双核四线程，处理高效，满足工业检测的实时性要求。

最大检测速度：模盒600包/分钟、通道12000支/分钟。

检测类型：一号轮模盒缺支、反支、横烟。

适应模盒烟支排列形式：767、677、1010等。

品牌存储：1000个，随时根据需要选择相应牌号。

输出信号：1路PNP类型的输出信号，用于输出一号轮模盒缺支反支剔除信号。

自诊断功能：工业相机、编码器、输出开路等故障诊断。

统计功能：可分班次对产量、缺陷情况进行详细统计，保存历史缺陷图片，同时兼具故障信息统计功能。

相机及光源：德国进口工业相机，一致性好、可靠性高；频闪的白色LED光源，稳定性好，使用寿命长。

显示器：带触摸屏的10.4寸彩色液晶显示器，支持中/英文操作。

壳体结构：无风扇全密封壳体，翅片式散热结构。功耗低，无噪声，有效隔离灰尘等污染源，系统运行稳定可靠。

2、组成

该检测可集成与现有的复合型烟支检测器中，一台自主研发的控制器、一个一号轮图像采集组件、一台增量式编码器及安装组件。

图1-1  检测装置结构图

3、工作原理

图1-2检测装置原理框图

3.1  图像采集组件

一号轮模盒烟丝侧图像采集组件采集模盒内烟支烟丝端面图像并进行初步处理后传送给控制组件。图像采集组件主要由光源、光学镜头、CMOS工业相机等几部分组成。

3.2  控制器

控制器通过图像处理技术对工业相机采集的图像数据进行处理并判断当前传输通道及模盒内是否存在质量缺陷，根据判断结果分别向声光报警装置和包装机组控制系统发送信号。控制组件主要由工控板、接口板组成

工控板采用的是基于PCI Express总线的高集成度算机模块，Intel @ Core i3处理器，安装在自主设计的、专用载板上，主要用于操作系统、人机界面程序以及上位机控制软件的运行。

接口板用于工控板的外围扩展，主要包括接口板单片机、编码器信号采集电路、图像采集组件通讯接口、输出信号驱动电路等。接口板单片机负责执行上位机控制软件的控制命令，包括读取编码器相位、控制报警装置及与包装机组控制系统通讯等；编码器信号采集电路用于接口板单片机读取编码器相位并传送给工控板，实现本系统与整个包装机组控制系统的相位同步；输出信号驱动电路用于驱动报警装置工作以及向控制系统发送剔除信号。

3.3  彩色触摸液晶显示屏

本系统采用10.4寸的彩色液晶触摸显示屏，分辨率为1024×768，用户可以通过显示屏查看系统运行的相关信息，并可以通过触摸屏设置系统相关参数。用户界面条理清晰、完善明了、协调一致、操作简单方便。

2  工作过程

检测装置的工作流程如下：

a）拍照

模盒内烟支烟丝端面图像，并传输给控制器。

b）处理

上位机软件分析处理采集到的图像数据，以判断当前是否存在缺陷，并按需要进行剔除。

c）剔除信号输出

控制器判断当前产品若存在缺陷，则激活输出通道OUT0或OUT2，发送剔除信号。

d）诊断信号输出

控制器判断系统是否出现故障，若存在故障，激活输出通道OUT1发送诊断信号。

本检测器用户界面主要包括：主界面、系统界面、设备管理界面、品牌管理界面、质量检测界面、公差界面、在线界面、剔除界面和统计界面。

3.4 操作界面

图1-3图像显示界面                           图1-4剔除界面

图 1-5 一号轮模盒内缺支

4、参考文献

[1]潘显亭,蔡培良,张品等.基于视觉成像技术的高速包装机模盒内烟支检测的研究[J].包装工

程,2023,44(5).

[2]龚灿.一种视觉烟支检测器的烟支自动定位方法[J],安徽电子信息职业技术学院学报,2021,20(2).

[3]陆健.基于机器视觉与光电技术的GD小包烟支检测系统的研究[D].南京航空航天大学,2021.