CN103364400B - 一种多工位智能融合的瓶装啤酒在线检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种多工位智能融合的瓶装啤酒在线检测装置，包括检测工位和剔除工位，检测工位包括上部检测工位Ⅰ、侧壁检测工位Ⅱ、X射线检测工位Ⅲ、瓶盖检测工位Ⅳ、沉淀物检测工位Ⅴ、沉淀物检测工位Ⅵ、X射线检测工位Ⅶ、上部检测工位Ⅷ、侧壁检测工位Ⅸ、无盖检测工位Ⅹ、超声波检测工位Ⅺ，各检测工位分工合理，自动化程度高，检测速度快。
Description
技术领域
本发明属于自动化生产线上的在线检测技术领域，尤其是涉及一种多工位智能融合的瓶装啤酒在线检测装置。
背景技术
近年来，随着消费水平的提高和相关法律、法规的完善，在啤酒行业中，产品质量变得越来越重要。由于生产工艺以及封装技术等的原因，啤酒中可能存在盖磨损、泄漏、液位、粘在瓶壁的霉斑、瓶内漂浮悬浮和沉淀的异物、酒渍、瓶壁破损等缺陷类型，严重影响产品的质量和声誉。目前的检测方法主要是人工在线检测，检测工人在生产线上用肉眼判断瓶内是否有异物，若有，则用手把不合格品拿出来，其缺点是工人劳动强度大，工作环境较差，生产效率与检测准确率得不到保证，不仅浪费大量的人力资源，且漏检率很高，检测率低，检测速度慢，汇总困难和检测成本高。
发明内容
本发明的目的是：提供一种自动化程度高、检测速度快的多工位智能融合的瓶装啤酒在线检测装置。
本发明的技术方案是：包括检测工位和剔除工位，检测工位通过控制***与剔除工位连接，检测工位包括上部检测工位Ⅰ、侧壁检测工位Ⅱ、X射线检测工位Ⅲ、瓶盖检测工位Ⅳ、沉淀物检测工位Ⅴ、沉淀物检测工位Ⅵ、X射线检测工位Ⅶ、上部检测工位Ⅷ、侧壁检测工位Ⅸ、无盖检测工位Ⅹ、超声波检测工位Ⅺ，上部检测工位Ⅰ包括设置在啤酒瓶上部侧面的一台相机Ⅱ，啤酒瓶的另一侧是光源Ⅱ，侧壁检测工位Ⅱ包括设置在啤酒瓶瓶身侧面的一台相机Ⅲ和两个光源Ⅲ，两个光源Ⅲ位于啤酒瓶的另一侧，两个光源Ⅲ的对面分别安装反光镜Ⅰ，X射线检测工位Ⅲ、沉淀物检测工位Ⅴ、沉淀物检测工位Ⅵ、X射线检测工位Ⅶ的啤酒瓶两侧设有使啤酒瓶悬空的夹持装置，X射线检测工位Ⅲ包括设置在悬空的啤酒瓶底部一侧的X射线源Ⅰ，X射线源Ⅰ向斜上方发射X射线并穿透啤酒瓶底，啤酒瓶的另一侧设有与X射线源Ⅰ相对应的X射线接收器Ⅰ，瓶盖检测工位Ⅳ包括一个设置在啤酒瓶盖上方的彩色相机Ⅰ和光源Ⅰ，沉淀物检测工位Ⅴ包括设置在悬空的啤酒瓶底部一侧的相机Ⅳ，啤酒瓶的另一侧是光源Ⅳ，沉淀物检测工位Ⅵ包括设置在悬空的啤酒瓶底部一侧的相机Ⅴ，啤酒瓶的另一侧是光源Ⅴ，X射线检测工位Ⅶ包括设置在悬空的啤酒瓶底部一侧的X射线源Ⅱ，X射线源Ⅱ向斜上方发射X射线并穿透啤酒瓶底，啤酒瓶的另一侧设有与X射线源Ⅱ相对应的X射线接收器Ⅱ，上部检测工位Ⅷ包括设置在啤酒瓶上部侧面的一台相机Ⅵ，啤酒瓶的另一侧是光源Ⅵ，侧壁检测工位Ⅸ包括设置在啤酒瓶瓶身侧面的一台相机Ⅶ和两个光源Ⅶ，两个光源Ⅶ位于啤酒瓶的另一侧，两个光源Ⅶ的对面分别安装反光镜，无盖检测工位Ⅹ包括一个位于啤酒瓶瓶口上方的接近开关，超声波检测工位Ⅺ包括一个位于啤酒瓶盖上方的超声波传感器，剔除工位和各检测工位包括与控制***I/O端口相连接的光电开关和旋转编码器。
进一步的，所述上部检测工位Ⅰ、侧壁检测工位Ⅱ、X射线检测工位Ⅲ、瓶盖检测工位Ⅳ、沉淀物检测工位Ⅴ、沉淀物检测工位Ⅵ、X射线检测工位Ⅶ、上部检测工位Ⅷ、侧壁检测工位Ⅸ、无盖检测工位Ⅹ、超声波检测工位Ⅺ以此排列，剔除工位位于超声波检测工位Ⅺ后面，在X射线检测工位Ⅲ和X射线检测工位Ⅶ之间所述夹持装置使啤酒瓶旋转一定角度。
进一步的，剔除工位具有三个剔除器，每个剔除器通过控制***与相应检测工位连接。
所述超声波检测工位Ⅺ由电磁脉冲激励装置、超声波传感器和音频信号处理电路组成。
所述旋转编码器包括主编码器和两个从编码器，主编码器与输瓶链道传动轮同轴安装，从编码器与两夹瓶皮带传动轮同轴安装。
本发明的有益效果是：(1)本发明属于非接触式自动检测，避免了人工检测劳动强度大、速度慢、精度低等一系列问题。(2)本发明采用多工位检测，上部检测工位Ⅰ和上部检测工位Ⅷ主要检测如下缺陷：高歪盖和无盖、瓶盖磨黑、瓶口(瓶盖下部)内壁的脏污、瓶颈部裂纹、泡沫高度和尺寸、液位、泡沫中和液位附近的漂浮物、酒液颜色；侧壁检测工位Ⅱ和侧壁检测工位Ⅸ主要检测瓶壁脏污和裂纹（包括霉斑、酒渍、瓶碰撞破损和裂纹等）等缺陷；X射线检测工位Ⅲ和X射线检测工位Ⅶ主要检测大玻璃、石头等密度较大的异物；瓶盖检测工位Ⅳ主要检测在生产线上可能存在其他批次的盖混入当前批次的情况；沉淀物检测工位Ⅴ和沉淀物检测工位Ⅵ主要检测密度比啤酒略大的异物；无盖检测工位Ⅹ检测有无瓶盖；超声波检测工位Ⅺ采用超声波进行泄漏检测。检测要求和功能明确，各检测工位分工合理，若有缺陷则通过剔除装置自动把次品分离出生产线。(3)X射线检测工位Ⅲ、沉淀物检测工位Ⅴ、沉淀物检测工位Ⅵ、X射线检测工位Ⅶ的啤酒瓶两侧设有使啤酒瓶悬空的夹持装置，可以使啤酒瓶底的检测更加准确和清晰，提高了检测精度。(4)为了把剔除的次品进行分类，设有三个剔除器，每个剔除器通过控制***与相应检测工位连接，剔除器Ⅰ：剔除瓶身脏污和瓶底异物次品；剔除器Ⅱ：剔除高歪盖、无盖、低液位次品瓶；剔除器Ⅲ：剔除破损漏气和裂纹次品瓶。本发明采用多工位智能融合，自动化程度高，检测速度快，漏检率极低，用于瓶装啤酒自动化生产线的产品质量在线检测。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中上部检测工位Ⅰ的结构示意图；
图3为本发明中侧壁检测工位Ⅱ的结构示意图；
图4为本发明中X射线检测工位Ⅲ、沉淀物检测工位Ⅴ、沉淀物检测工位Ⅵ、X射线检测工位Ⅶ的设置示意图；
图5为本发明中X射线检测工位Ⅲ的结构示意图；
图6为本发明中沉淀物检测工位Ⅴ的结构示意图；
图7为本发明中瓶盖检测工位Ⅳ的结构示意图。
具体实施方式
从图1所示本发明结构示意图可以看出，包括十一个检测工位和剔除工位，检测工位通过控制***与剔除工位连接，十一个检测工位包括从左至右以此排列的上部检测工位Ⅰ1、侧壁检测工位Ⅱ2、X射线检测工位Ⅲ3、瓶盖检测工位Ⅳ4、沉淀物检测工位Ⅴ5、沉淀物检测工位Ⅵ6、X射线检测工位Ⅶ7、上部检测工位Ⅷ8、侧壁检测工位Ⅸ9、无盖检测工位Ⅹ10、超声波检测工位Ⅺ11，剔除工位12位于超声波检测工位Ⅺ11后面，剔除工位12具有三个剔除器，每个剔除器通过控制***与相应检测工位连接。剔除工位12和各检测工位包括与控制***I/O端口相连接的光电开关和旋转编码器。旋转编码器包括主编码器和两个从编码器，主编码器与输瓶链道传动轮同轴安装，从编码器与两夹瓶皮带传动轮同轴安装。
图2为本发明中上部检测工位Ⅰ的结构示意图，上部检测工位Ⅰ1包括设置在啤酒瓶上部侧面的一台相机Ⅱ13和光源Ⅱ14，相机Ⅱ13在啤酒瓶上部侧面安装，光源Ⅱ14在啤酒瓶的另一侧，拍摄区域为瓶盖以下(包含瓶盖)到Logo区域以上。该检测工位主要检测如下缺陷：1）高歪盖和无盖，2）瓶盖磨黑，3）瓶口(瓶盖下部)内壁的脏污，4）瓶颈部裂纹，5）泡沫高度和尺寸，6）液位，7）泡沫中和液位附近的漂浮物，8）酒液颜色。
上部检测工位Ⅰ的具体检测过程如下：光电开关检测到有瓶子时，向相机板卡发送触发脉冲；相机板卡分别向相机Ⅱ13和光源Ⅱ14发出触发脉冲，光源Ⅱ14对瓶上部打光，相机Ⅱ13曝光采集图像，并将图像传输到工控机中；工控机利用专门的图像处理软件对图像进行处理、分析和识别，得到检测结果；工控机将检测到的结果通过相机板卡输出控制信号给PLC，PLC通过编码器确定瓶子位置信息，控制剔除器动作，将不合格的瓶子剔除出链道，合格的瓶子将继续按瓶流方向前进。
图3为本发明中侧壁检测工位Ⅱ的结构示意图，侧壁检测工位Ⅱ2包括设置在啤酒瓶瓶身侧面的一台相机Ⅲ15和两个光源Ⅲ16，两个光源Ⅲ16位于啤酒瓶的另一侧，两个光源Ⅲ16的对面分别安装反光镜Ⅰ17，检测区域为Logo区域往下(包含Logo区域)到瓶底，该检测工位主要检测瓶壁脏污和裂纹（包括霉斑、酒渍、瓶碰撞破损和裂纹等）。
侧壁检测工位Ⅱ的具体检测过程如下：光电开关检测到有瓶子时，向相机板卡发送触发脉冲；相机板卡分别向相机Ⅲ15和光源Ⅲ16发出触发脉冲，光源Ⅲ16对瓶侧壁打光，相机Ⅲ15曝光采集图像，并将图像传输到工控机中；工控机利用专门的图像处理软件对图像进行处理、分析和识别，得到检测结果；工控机将检测到的结果通过相机板卡输出控制信号给PLC，PLC通过编码器确定瓶子位置信息，控制剔除器动作，将不合格的瓶子剔除出链道，合格的瓶子将继续按瓶流方向前进。
图4为本发明中X射线检测工位Ⅲ3、沉淀物检测工位Ⅴ5、沉淀物检测工位Ⅵ6、X射线检测工位Ⅶ7的设置示意图，X射线检测工位Ⅲ3、沉淀物检测工位Ⅴ5、沉淀物检测工位Ⅵ6、X射线检测工位Ⅶ7的啤酒瓶两侧设有使啤酒瓶悬空的啤酒瓶夹持装置18，由两条皮带夹持，瓶体悬空，便于在啤酒瓶下部进行检测。在瓶体悬空过程中，夹持装置18使瓶体旋转，保证沉淀物检测工位Ⅴ5和沉淀物检测工位Ⅵ6以及侧壁检测工位Ⅱ2和侧壁检测工位Ⅸ9分别检测啤酒瓶的两个侧面。
图5为本发明中X射线检测工位Ⅲ的结构示意图，X射线检测工位Ⅲ3采用X射线检测，包括设置在悬空的啤酒瓶底部一侧的X射线源Ⅰ19，X射线源Ⅰ19向斜上方发射X射线并穿透啤酒瓶底，啤酒瓶的另一侧设有与X射线源Ⅰ19相对应的X射线接收器Ⅰ20，主要检测大玻璃、石头等密度较大的异物。
X射线检测工位Ⅲ的具体检测过程如下：X射线源Ⅰ19向斜上方发射X射线并穿透啤酒瓶底，X射线接收器Ⅰ20输出模拟信号，经信号处理电路将该模拟信号转换为数字信号并进行分析得到检测结果并将检测结果传输到工控机和PLC中，PLC通过编码器确定瓶子位置信息，控制剔除器动作，将不合格的瓶子剔除出链道，合格的瓶子将继续按瓶流方向前进。
图6为本发明中沉淀物检测工位Ⅴ的结构示意图，沉淀物检测工位Ⅴ5包括设置在悬空的啤酒瓶底部一侧的相机Ⅳ21，啤酒瓶的另一侧是光源Ⅳ22，相机Ⅳ21斜向上拍摄，主要检测密度比啤酒略大的异物。
具体检测过程如下：光电开关检测到有瓶子时，向相机板卡发送触发脉冲；相机板卡分别向相机Ⅳ21和光源Ⅳ22发出触发脉冲，光源Ⅳ22对瓶底部打光，相机Ⅳ21曝光采集图像，并将图像传输到工控机中；工控机利用专门的图像处理软件对图像进行处理、分析和识别，得到检测结果；工控机将检测到的结果通过相机板卡输出控制信号给PLC，PLC通过编码器确定瓶子位置信息，控制剔除器动作，将不合格的瓶子剔除出链道，合格的瓶子将继续按瓶流方向前进。
X射线检测工位Ⅶ7与X射线检测工位Ⅲ3相同，X射线检测工位Ⅶ7包括设置在悬空的啤酒瓶底部一侧的X射线源Ⅱ27，X射线源Ⅱ27向斜上方发射X射线并穿透啤酒瓶底，啤酒瓶的另一侧设有与X射线源Ⅱ27相对应的X射线接收器Ⅱ28，主要检测大玻璃、石头等密度较大的异物。
沉淀物检测工位Ⅵ6与沉淀物检测工位Ⅴ5相同，沉淀物检测工位Ⅵ6包括设置在悬空的啤酒瓶底部一侧的相机Ⅴ29，啤酒瓶的另一侧是光源Ⅴ30，光源Ⅴ30可采用白色或红色面光，主要检测密度比啤酒略大的异物。
图7为本发明中瓶盖检测工位Ⅳ的结构示意图，瓶盖检测工位Ⅳ4包括一个设置在啤酒瓶盖上方的彩色相机Ⅰ23和光源Ⅰ24，相机Ⅰ23可选择30万像素彩色相机，彩色相机从顶部拍照。主要检测生产线上可能存在的其他批次的“异形盖”混入当前批次的情况，“异形盖”是指盖的颜色、图案甚至形状的区别。
瓶盖检测工位Ⅳ的具体检测过程如下：光电开关检测到有瓶子时，向相机板卡发送触发脉冲；相机板卡分别向相机Ⅰ23和光源Ⅰ24发出触发脉冲，光源Ⅰ24对瓶盖打光，相机Ⅰ23曝光采集图像，并将图像传输到工控机中；工控机利用专门的图像处理软件对图像进行处理、分析和识别，得到检测结果；工控机将检测到的结果通过相机板卡输出控制信号给PLC，由PLC来控制剔除器的动作，将不合格的瓶子剔除出链道，合格的瓶子将继续按瓶流方向前进。
上部检测工位Ⅷ8与上部检测工位Ⅰ1相同，上部检测工位Ⅷ8包括设置在啤酒瓶上部侧面的一台相机Ⅵ和光源Ⅵ，相机在啤酒瓶上部侧面安装，光源Ⅵ在啤酒瓶的另一侧安装，主要检测如下缺陷：1）高歪盖和无盖，2）瓶盖磨黑，3）瓶口(瓶盖下部)内壁的脏污，4）瓶颈部裂纹，5）泡沫高度和尺寸，6）液位，7）泡沫中和液位附近的漂浮物，8）酒液颜色。
侧壁检测工位Ⅸ9与侧壁检测工位Ⅱ2相同，侧壁检测工位Ⅸ9包括设置在啤酒瓶瓶身侧面的一台相机Ⅶ和两个光源Ⅶ，两个光源Ⅶ相对安装反光镜，主要检测瓶壁脏污和裂纹（包括霉斑、酒渍、瓶碰撞破损和裂纹等）。
无盖检测工位Ⅹ10包括一个位于啤酒瓶瓶口上方的金属接近开关25，检测有无瓶盖，与前面多个工位形成多重保险，能确保无盖瓶检出。无盖检测工位Ⅹ的具体检测过程如下：光电开关检测到有瓶子时，PLC读取金属接近开关25信号，若无盖，PLC控制剔除器的动作，将不合格的瓶子剔除出链道，合格的瓶子将继续按瓶流方向前进。
超声波检测工位Ⅺ11包括一个位于啤酒瓶盖上方的超声波传感器26，采用超声波进行泄漏检测，超声波检测时受温度等外界环境影响较大，因此可把检测要求适当放宽，微小泄漏在上部检测工位Ⅰ和上部检测工位Ⅷ中可检出。超声波检测工位Ⅺ11由电磁脉冲激励装置、超声波传感器和音频信号处理电路组成。具体检测过程如下：有啤酒瓶经过时，光电开关产生触发信号，电磁脉冲激励装置即发出电磁脉冲，激励瓶盖振动，安装在酒瓶正上方的超声波传感器26即可接收到来自瓶盖的声学反射信号，然后音频信号处理电路对检测信号进行放大处理并对反射信号的频率、阻尼比和能量值进行分析比对来判断啤酒是否存在漏气现象，将检测结果送工控机和PLC，PLC通过编码器确定瓶子位置信息，若检测到不合格产品则触发剔除装置将其剔除。
上部检测工位Ⅰ1、侧壁检测工位Ⅱ2位于啤酒瓶夹持装置18之前，上部检测工位Ⅷ8、侧壁检测工位Ⅸ9、无盖检测工位Ⅹ10、超声波检测工位Ⅺ11位于啤酒瓶夹持装置18之后。瓶盖检测工位Ⅳ4可在啤酒瓶夹持装置18夹持啤酒瓶的过程中完成，瓶盖检测工位Ⅳ4在沉淀物检测工位Ⅴ5前完成。
为了把剔除的次品进行分类，剔除工位12设有三个剔除器，剔除器Ⅰ：剔除瓶身脏污和瓶底异物次品；剔除器Ⅱ：剔除高歪盖、无盖、低液位次品瓶（剔除瓶回收继续使用）；剔除器Ⅲ：剔除破损漏气和裂纹次品瓶（剔除瓶直接破碎处理）。
本发明采用多工位智能融合，用于瓶装啤酒自动化生产线的产品质量在线检测，各工位通过控制***与剔除工位连接，各检测工位分工合理，若有缺陷则通过剔除装置自动把次品分离出生产线，自动化程度高，检测速度快，漏检率极低。
Claims (4)
1.一种多工位智能融合的瓶装啤酒在线检测装置，包括检测工位和剔除工位，检测工位通过控制***与剔除工位连接，其特征在于：所述检测工位包括上部检测工位Ⅰ（1）、侧壁检测工位Ⅱ（2）、X射线检测工位Ⅲ（3）、瓶盖检测工位Ⅳ（4）、沉淀物检测工位Ⅴ（5）、沉淀物检测工位Ⅵ（6）、X射线检测工位Ⅶ（7）、上部检测工位Ⅷ（8）、侧壁检测工位Ⅸ（9）、无盖检测工位Ⅹ（10）、超声波检测工位Ⅺ（11），上部检测工位Ⅰ（1）包括设置在啤酒瓶上部侧面的一台相机Ⅱ（13），啤酒瓶的另一侧是光源Ⅱ（14），侧壁检测工位Ⅱ（2）包括设置在啤酒瓶瓶身侧面的一台相机Ⅲ（15）和两个光源Ⅲ（16），两个光源Ⅲ（16）位于啤酒瓶的另一侧，两个光源Ⅲ（16）的对面分别安装反光镜Ⅰ（17），所述X射线检测工位Ⅲ（3）、沉淀物检测工位Ⅴ（5）、沉淀物检测工位Ⅵ（6）、X射线检测工位Ⅶ（7）的啤酒瓶两侧设有使啤酒瓶悬空的夹持装置（18），X射线检测工位Ⅲ（3）包括设置在悬空的啤酒瓶底部一侧的X射线源Ⅰ（19），X射线源Ⅰ（19）向斜上方发射X射线并穿透啤酒瓶底，啤酒瓶的另一侧设有与X射线源Ⅰ（19）相对应的X射线接收器Ⅰ（20），瓶盖检测工位Ⅳ（4）包括一个设置在啤酒瓶盖上方的彩色相机Ⅰ（23）和光源Ⅰ（24），沉淀物检测工位Ⅴ（5）包括设置在悬空的啤酒瓶底部一侧的相机Ⅳ（21），啤酒瓶的另一侧是光源Ⅳ（22），沉淀物检测工位Ⅵ（6）包括设置在悬空的啤酒瓶底部一侧的相机Ⅴ（29），啤酒瓶的另一侧是光源Ⅴ（30），X射线检测工位Ⅶ（7）包括设置在悬空的啤酒瓶底部一侧的X射线源Ⅱ（27），X射线源Ⅱ（27）向斜上方发射X射线并穿透啤酒瓶底，啤酒瓶的另一侧设有与X射线源Ⅱ（27）相对应的X射线接收器Ⅱ（28），上部检测工位Ⅷ（8）包括设置在啤酒瓶上部侧面的一台相机Ⅵ，啤酒瓶的另一侧是光源Ⅵ，侧壁检测工位Ⅸ（9）包括设置在啤酒瓶瓶身侧面的一台相机Ⅶ和两个光源Ⅶ，两个光源Ⅶ位于啤酒瓶的另一侧，两个光源Ⅶ的对面分别安装反光镜，无盖检测工位Ⅹ（10）包括一个位于啤酒瓶瓶口上方的接近开关（25），超声波检测工位Ⅺ（11）包括一个位于啤酒瓶盖上方的超声波传感器（26），所述剔除工位（12）和各检测工位包括与控制***I/O端口相连接的光电开关和旋转编码器；所述上部检测工位Ⅰ（1）、侧壁检测工位Ⅱ（2）、X射线检测工位Ⅲ（3）、瓶盖检测工位Ⅳ（4）、沉淀物检测工位Ⅴ（5）、沉淀物检测工位Ⅵ（6）、X射线检测工位Ⅶ（7）、上部检测工位Ⅷ（8）、侧壁检测工位Ⅸ（9）、无盖检测工位Ⅹ（10）、超声波检测工位Ⅺ（11）依次排列，剔除工位（12）位于超声波检测工位Ⅺ（11）后面，在X射线检测工位Ⅲ（3）和X射线检测工位Ⅶ（7）之间所述夹持装置（18）使啤酒瓶旋转一定角度。
2.根据权利要求1所述的多工位智能融合的瓶装啤酒在线检测装置，其特征在于：所述剔除工位（12）具有三个剔除器，剔除器通过控制***与检测工位连接。
3.根据权利要求1所述的多工位智能融合的瓶装啤酒在线检测装置，其特征在于：所述超声波检测工位Ⅺ（11）由电磁脉冲激励装置、超声波传感器和音频信号处理电路组成。
4.根据权利要求1所述的多工位智能融合的瓶装啤酒在线检测装置，其特征在于：所述旋转编码器包括主编码器和两个从编码器，主编码器与输瓶链道传动轮同轴安装，从编码器与两夹瓶皮带传动轮同轴安装。
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