CN108454981A - 一种高速包装机出口条烟外观视觉检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高速包装机出口条烟外观视觉检测装置，包括智能相机、照明光源组、安装支架、电柜、触摸显示屏、工控机、PLC控制器、光电耦合器、拍照触发脉冲检测装置、缺陷条烟剔除定位检测装置。所述的智能相机、照明光源、拍照触发脉冲检测装置通过安装支架安装在BV条盒透明纸包装机出口支架位置，所述的触摸显示屏安装在支架梁柱位置，该装置能够及时发现BV条盒透明纸包装机出口处，外观存在缺陷的条烟，不需中断生产流程，即可实现对条烟外观存在缺陷产品的自动检测、剔除和统计，实现了检测速度与设备运行速度的完美匹配。

Description

一种高速包装机出口条烟外观视觉检测装置

技术领域

本发明涉及卷烟加工设备技术领域，尤其涉及一种高速包装机出口条烟外观视觉检测装置。

背景技术

在卷烟生产中，包装机组包装过程包含小盒包装、小盒透明纸包装、条盒包装、条烟透明纸包装部分。BV条盒透明纸包装机主要负责条盒纸包装、条盒透明纸及拉线包装等工序。在条烟包装成型过程中，受到BV条盒透明纸包装机固有缺陷的影响，偶尔会出现条盒纸和透明纸包裹不好。并且该类缺陷的出现，往往具有偶发性、间断性等特点。加之BV高速包装设备速度快，操作人员不能做到时刻监控产品质量，容易使外观存在缺陷的成品条烟流入下一道工序，一旦缺陷产品流入市场将严重损害消费者利益。在进入装封箱机之前，需要对条外观进行检测，但由于输送皮带遮住了其中一个面，所以原来的视觉检测只能检测到条烟的5个面。现有的成品条烟视觉检测装置由于其只能检测5个面，给生产和操作带来了困难，现有技术尚不能很好地解决该问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种高速包装机出口条烟外观视觉检测装置，能够针对BV条盒透明纸包装机在生产运行中，能够对条烟外观质量进行视觉检测，并且记录缺陷图像、统计剔除率、将自动剔除条烟外观存在质量缺陷的装置，使条烟外观质量得到进一步保障。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种高速包装机出口条烟外观视觉检测装置，包括工控机、触摸显示屏、PLC控制器、智能相机(智能相机1、智能相机2、智能相机3、智能相机4)、照明光源组(照明光源组1、照明光源组2、照明光源组3、照明光源组4)、光电耦合器、剔除电磁阀、拍照触发脉冲检测装置、缺陷条烟剔除定位检测装置等。所述的工控机、PLC控制器、光电耦合器安装在出口S型导轨下方的电柜内，所述的触摸显示屏安装在出口支架梁柱位置，所述的智能相机、照明光源组、拍照触发脉冲检测装置安装在出口导轨的支架上，所述的剔除电磁阀安装在剔除口处，所述的剔除缺陷条烟剔除定位检测装置安装在S型导轨的中间位置。

作为优选，所述的拍照触发脉冲检测装置，由对射的光纤和放大器组成。其中一个光纤发出发射光，当有条烟通过时，另一个光纤未接收到光信号，放大器则将触发脉冲信号传至PLC控制器，通过程序编写，PLC控制器通过PROFINET将信号传输到工控机。

作为优选，所述的智能相机包含四个相机，能够检测条烟六个面的外观质量。当条烟到达检测位置时，条烟拍照触发检测被触发后，经过一系列信号的处理，工控机向智能相机发出拍照指令。一个脉冲信号对应一次拍照过程。

作为优选，所述的照明光源组包含四组，一共十二个照明光源，用于对智能相机光线不足的补充。与条烟拍照信号同步，在拍照同时，照明光源点亮，几秒后熄灭。当信号再次触发时，重复上述过程。

作为优选，所述的光电耦合器控制端信号从PLC控制器采集，其常开触头输入端连接直流电源提供的DC24V，输出端连接电磁阀一端。当发出剔除信号时，其信号接通光电耦合器的控制端，光电耦合器导通，其常开触头接通，DC24V直流电送入电磁阀，在剔除口自动剔除外观存在缺陷的条烟。

作为优选，所述的工控机是整个装置的处理中心，当条烟到达检测位置时，拍照触发脉冲检测装置被触发，PLC控制器将接收到的信号经程序处理后，通过PROFINET总线传输至工控机。随后工控机通过数据线发出拍照指令，智能相机和照明光源同时被触发，拍下条烟6个面后，将图片传回工控机。通过图像处理软件将图片转化为像素值，与设定值进行对比，如若出现与设定值不相符的，则认为是条烟外观存在缺陷，进行剔除。剔除信号通过PROFINET传输至PLC控制器，经过程序编写，PLC输出高电平至光电耦合器的使能端。

作为优选，所述的触摸显示屏为与工控机配套的人机界面，通过相应编程软件的编写，在故障显示屏上显示实时拍下的条烟外观的照片，并且记录下缺陷产品的图片，以便操作人员找到条烟外观缺陷的位置，对质量进行控制。还可以调整相机参数以及检测的参数。

作为优选，所述的PLC控制器为S7-200PLC，通过程序编写，能够处理接收到的拍照脉冲信号后传送至工控机，而且还能处理剔除信号来控制光电耦合器和缺陷条烟的剔除移位。

作为优选，所述的缺陷条烟剔除定位检测装置，在S型出口处安装一个光纤，在工控机发出剔除信号，同时缺陷条烟到达定位检测处。PLC开始进行移位计数，满足条件后，在剔除口自动剔除外观存在缺陷的条烟。

本发明的有益效果是：与BV条盒透明纸包装机配套，主要优点在于：1、对BV条盒透明纸包装机生产的成品条烟进行外观检测，不需中断生产流程、不对原机***产生影响，实现对条烟外观进行检测；2、该装置能记录条烟外观缺陷图像，当检测到条烟外观存在缺陷时，工控机自动保存缺陷图像，可以及时查看缺陷图像以帮助操作维修人员控制产品质量；3、该装置能够自动、精确剔除存在缺陷的条烟，一旦检测到缺陷条烟，PLC控制器即开始计步移位，达到条件时，PLC控制器发出信号打开剔除阀剔除缺陷条烟。

附图说明

图1为本发明的高速包装机出口条烟外观视觉检测装置的***设计框图；

图2为本发明的高速包装机出口条烟外观视觉检测装置的结构示意图；

图3为本发明的高速包装机出口条烟外观视觉检测装置的工作原理图；

图4为本发明的高速包装机出口条烟外观视觉检测装置中照明光源的示意图。

图中，1.条烟剔除口；2.剔除电磁阀；3.缺陷条烟剔除定位检测装置；4.触摸显示屏；5.电柜；6.智能相机；7.拍照触发脉冲检测装置；8.智能相机支架；9.BV条盒透明纸包装机出口导轨；10.照明光源。

具体实施方式

在本实施例中，需要说明的是，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

另，在本具体实施方式中如未特别说明部件之间的连接或固定方式，其连接或固定方式均可为通过现有技术中常用的螺栓固定或钉销固定，或销轴连接等方式，因此，在本实施例中不再详述。

参阅图1-3所示，一种高速包装机出口条烟外观视觉检测装置，包括智能相机6、照明光源组10、触摸显示屏4、工控机、PLC控制器、光电耦合器、剔除电磁阀、拍照触发脉冲检测装置7、缺陷条烟剔除定位检测装置3。所述的工控机、PLC控制器、光电耦合器安装在电柜5内，电柜5安装在BV条盒透明纸包装机出口支架梁柱位置。工控机通过图像算法等处理手段，对输入的图像进行分析处理，将图像信号转换为电压信号，从而对BV出口的条烟外观进行检测处理。

所述的缺陷条烟剔除定位检测装置3安装在S型输送通道。所述拍照触发脉冲检测装置7和缺陷条烟剔除定位检测装置3安装在出口支架，当条烟经过时拍照脉冲被触发，PLC控制器经过程序处理向相机发出拍照指令；当发出剔除指令时，并且触发了缺陷条烟剔除定位检测装置检测后，PLC控制器开始计时移位，随后在剔除口准确剔除缺陷条烟。所述的智能相机6、照明光源10、拍照触发脉冲检测装置7通过安装支架安装在BV条盒透明纸包装机出口支架位置。智能相机6、照明光源组10通过数据线与工控机相连。触摸显示屏4通过数据线与工控机相连。PLC控制器通过PROFINET连接到工控机。PLC控制器通过光纤放大器连接到拍照触发脉冲检测装置7、缺陷条烟剔除定位检测装置3检测。光电耦合器控制端与PLC控制器连接，PLC控制器输出连接到光电耦合器控制端，常开触头分别连接DC24V和剔除电磁阀。

如图2所示，所述的智能相机6通过智能相机支架8安装在BV高速包装机出口轨道9位置，所述的照明光源11通过安装支架安装在BV条盒透明纸包装机出口轨道9位置，所述的触摸显示屏4安装在支架梁柱中间位置，电柜5安装在BV条盒透明纸包装机出口S型导轨支架下方。照明光源10采用四组LED光源照射条烟的六个面，如图4所示，第一组和第二组分别安装在出口导轨上下的位置，分别为条烟的C、D面和A、B面提供照明光源，另外两组安装条烟的左右两侧位置，分别为条烟的E、F两面提供照明光源。所述智能相机6设置有四台，所述的四台智能相机通过安装支架安装在BV条盒透明纸包装机出口位置；其中第一台安装在出口导轨上方，向下倾斜45度角照射；第二台安装在出口导轨下方，向上倾斜45度角照射；另外两台安装在出口导轨与条烟左右两个侧面平行。智能相机对输送通道中到达拍照位置，触发拍照脉冲7的条烟进行全方位拍照。智能相机6将拍摄的照片全部传回工控机，工控机对输入的图像通过图像算法进行分析处理，根据图像像素值的不同，PLC控制器处理后输出一电压信号，该信号与触摸显示屏送入的基准电压进行比较，如果该电压值高于基准电压值，则PLC控制器判断该条烟外观质量合格，反之则判断该条烟外观存在质量缺陷，PLC控制器接收送入的脉冲信号，当条烟到达缺陷条烟剔除定位检测装置检测3时，对该条烟进行移位计数，当移位数值达到用户设定的数值时，PLC控制器发出剔除信号，该高电平信号接通光电耦合器，光电耦合器常开触头接通，DC24V送入剔除电磁阀2，将外观存在缺陷的条烟在BV高速包装机条烟废品剔除口1自动剔除。

如图3所示，设备运行，从外部供电的AC220V交流电源接通，直流电源模块将其变压整流为DC24V直流电源，为本装置提供供电电源，触摸显示屏、工控机、PLC控制器、照明光源、智能相机得电正常工作，安装在BV条盒透明纸包装机出口支架上的四组照明光源为通过该处的条烟提供无影照明，安装在BV条盒透明纸包装机出口处位置的智能相机对通过输送通道上的条烟外观进行全方位扫描拍照，智能相机扫描拍摄的照片通过数据线传送到工控机，工控机对接收到的图片通过图像算法进行分析处理，将图片信号转换为电压信号，根据图片亮度、灰度等色差不同，工控机输出不同数值的电压信号，工控机将该信号与触摸显示屏用户输入的基准电压值进行比对，如果该电压值大于基准电压，工控机不输出信号，条烟外观符合质量要求，设备正常生产，成品条烟进入下道工序进行装箱；反之，则该条烟外观存在质量缺陷，工控机将发出高电平至PLC控制器，当接收到信号时，同时条烟触发了缺陷条烟剔除定位检测装置检测，PLC控制器开始对该条烟进行移位计数，当移位计数值达到用户输入的移位值时，PLC控制器输出高电平信号到光电耦合器上，光电耦合器接通，负载侧导通，DC24V信号送入到废品剔除电磁阀，电磁阀将该缺陷条烟进行准确剔除。从而实现检测速度与设备运行速度的完美匹配。用户可以通过触摸显示屏上的灰度、直方、边缘等进行修改，从而实现条烟外观精确检测和准确剔除。

在本实施例中，采用以下型号：

工业智能相机型号：加拿大Dalsa-c64；

配套镜头：日本Computar 8mm F1.4；

触摸显示屏：ADVANTECH(台湾研华)触摸式彩色液晶FPM 15寸；

工控机：IPC627C(6ES7647-6CB050AX0)；

PLC控制器型号：SIEMENS S7-200,(型号214-1AD23-0XB8)；

直流电源：SDR-120-24；

光电耦合器：TRS24VDC 1C0；

照明光源：LED 24VDC；

光纤放大器：FS-V21RP(放大器)，FU-67(光纤)；

剔除电磁阀：电磁阀：MSG-24DC，二位三通阀：MFH-3-1/8；

缺陷条烟剔除定位检测装置:包括光纤放大器：FS-V21RP(放大器)，FU-67(光纤)；拍照触发脉冲检测装置：包括光纤放大器：FS-V21RP(放大器)，FU-77(光纤)。

本发明的有益效果是：1、该装置能够准确快速检测出外观存在缺陷的条烟，帮助操作维修人员控制好产品质量。2、该装置能记录条烟外观存在缺陷的图片，方便操作维修人员统计、查看。当图片占用内存达70％后，自动覆盖图片。3、该装置能精确的对检测的条烟和剔除缺陷条烟计数，每次重新上电后计数清零。4、该装置可以自动、准确剔除存在缺陷的条烟，不影响原机参数和剔除。5、该装置运行稳定、高效、可靠、易于维护。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种高速包装机出口条烟外观视觉检测装置，与BV条盒透明纸包装机配套，其特征在于：包括智能相机、照明光源组、安装支架、电柜、触摸显示屏、工控机、PLC控制器、光电耦合器、拍照触发脉冲检测装置和缺陷条烟剔除定位检测装置，所述的智能相机、照明光源、拍照触发脉冲检测装置通过安装支架安装在BV条盒透明纸包装机出口支架位置，所述的触摸显示屏安装在支架梁柱位置，所述的缺陷条烟剔除定位检测装置安装在S型输送通道，所述的工控机、PLC控制器、光电耦合器安装在电柜内，电柜安装在BV条盒透明纸包装机出口支架梁柱位置，PLC控制器输出连接到光电耦合器控制端，常开触头分别连接DC24V和剔除电磁阀。

2.根据权利要求1所述的高速包装机出口条烟外观视觉检测装置，其特征在于：所述的照明光源为四组独立LED光源。第一组和第二组分别安装在出口导轨上下的位置，分别为条烟的C、D面和A、B面提供照明光源，另外两组安装条烟的左右两侧位置，分别为条烟的E、F两面提供照明光源。

3.根据权利要求1所述的高速包装机出口条烟外观视觉检测装置，其特征在于：所述智能相机设置有四台，所述的四台智能相机通过安装支架安装在BV条盒透明纸包装机出口位置；其中第一台安装在出口导轨上方，向下倾斜45度角照射；第二台安装在出口导轨下方，向上倾斜45度角照射；另外两台安装在出口导轨与条烟左右两个侧面平行。

4.根据权利要求1所述的高速包装机出口条烟外观视觉检测装置，其特征在于：所述工控机与PLC控制器安装在一个电柜内，触摸显示屏安装在出口支架梁柱上，工控机通过图像算法等处理手段，对输入的图像进行分析处理，将图像信号转换为电压信号，从而对BV出口的条烟外观进行检测处理。

5.根据权利要求4所述的高速包装机出口条烟外观视觉检测装置，其特征在于：所述拍照触发脉冲检测装置和缺陷条烟剔除定位检测装置安装在出口支架，当条烟经过时拍照脉冲被触发，PLC控制器经过程序处理向相机发出拍照指令；当发出剔除指令时，并且触发了缺陷条烟剔除定位检测装置检测后，PLC控制器开始计时移位，随后在剔除口准确剔除缺陷条烟。