打包機(jī)防漏打帶視覺識別系統(tǒng)研究

本文介紹一種解決多數(shù)生產(chǎn)制造業(yè)產(chǎn)品打包存在漏打帶、卷帶、崩帶等打包質(zhì)量異常問題的方法，采用顏色面積或輪廓面積視覺傳感器作為信號采集端，基于PLC進(jìn)行邏輯編程，開發(fā)能夠有效識別打包機(jī)漏打帶、卷帶、崩帶等情況，減少質(zhì)量成品包裝質(zhì)量異常輸出。

目前多數(shù)生產(chǎn)制造行業(yè)內(nèi)產(chǎn)品打包主要采用穿箭式打包機(jī)、底封式打包機(jī)、側(cè)封式打包機(jī)，由于該類打包機(jī)普遍存在由于打包燙頭失效、打包點(diǎn)停異常等多方面因素造成產(chǎn)品包裝箱漏捆扎打包帶、卷帶、崩帶等異常情況發(fā)生，造成生產(chǎn)安全隱患、成品包裝等質(zhì)量異常問題。針對以上問題，研發(fā)一套打包機(jī)打包質(zhì)量異常的監(jiān)控方法、裝置及系統(tǒng)，徹底杜絕包裝箱打包帶漏捆扎、卷帶、崩帶等問題。

研發(fā)思路與實現(xiàn)方法

結(jié)合打包機(jī)的工作原理和工作特性，研究使用顏色面積或輪廓面積傳感器識別系統(tǒng)，漏打帶、少打帶、多打帶的情況進(jìn)行識別報警并關(guān)聯(lián)產(chǎn)線聯(lián)動。并且根據(jù)生產(chǎn)實際情況，為了滿足3條打包帶、4條打包帶以及更多打包帶的包裝識別需求，將識別程序預(yù)設(shè)，采用可調(diào)式開關(guān)，實現(xiàn)轉(zhuǎn)機(jī)快速切換，加裝人機(jī)交互統(tǒng)計誤報警計數(shù)、正常漏打帶報警計數(shù)等功能 （方便數(shù)據(jù)統(tǒng)計）。

本研究需解決如下問題：

1.本研究的系統(tǒng)應(yīng)能夠識別包裝箱漏捆扎打包帶，避免異常流出。

2.本研究應(yīng)解決打包機(jī)卷帶導(dǎo)致產(chǎn)品在物流配送過程中打包帶崩帶的安全隱患

3.本研究需可快速適應(yīng)性切換，解決包裝箱多需打多條捆扎帶的需求。

具體實施

終端傳感器選型

通常情況下打包帶為白色，由于顏色面積傳感器基于打包帶與包裝箱的色差值進(jìn)行信號采集，輪廓面積基于打包帶本身的帶框輪廓進(jìn)行信息采集，結(jié)合包裝箱顏色特性，選擇終端傳感器。

表1

方案設(shè)計

采用顏色或輪廓視覺開關(guān)作為缺陷異常信號采集終端，PLC作為系統(tǒng)下位機(jī)對采集信號進(jìn)行處理，并輸出相應(yīng)的控制指令至裝配生產(chǎn)線上位機(jī)。

基礎(chǔ)功能設(shè)計

本應(yīng)用采用顏色面積傳感器打包缺陷信號采集終端，原理為根據(jù)打包帶與包裝箱的顏色差異，通過對比色差、飽和度、亮度等光學(xué)參數(shù)及面積、清晰度等，能夠有效地識別包裝箱識別正常捆扎打包帶，正常識別1條打包帶時終端輸出正脈沖至PLC，識別無打包帶終端不輸出負(fù)脈沖至PLC。通過編程PLC控制邏輯，下位機(jī)PLC反饋控制信號至生產(chǎn)線PLC，實現(xiàn)打包帶漏打識別控制。系統(tǒng)基礎(chǔ)功能邏輯如圖1所示，核心主控柜組件如圖2所示。

圖1 系統(tǒng)基礎(chǔ)功能邏輯

圖2 核心主控柜組件

系統(tǒng)防錯功能設(shè)計

識別系統(tǒng)本身具備識別打包帶數(shù)量報警計數(shù)器、漏打帶計數(shù)器，分別記錄累計識別的打包帶數(shù)量及漏打帶的異常成品數(shù)量，進(jìn)行匹配對比，數(shù)量匹配及識別系統(tǒng)本身不存在誤報警，若不匹配，則說明識別系統(tǒng)存在誤報警，便于及時解除識別系統(tǒng)本身的識別誤差。如：每個成品包裝箱要求打2條打包帶，若打包100臺成品，即為200條打包帶，打包帶計數(shù)器正常記錄應(yīng)為200次，若顯示199次而漏打帶報警計數(shù)器記錄為0次，則系統(tǒng)本身誤報警1次，相反，若漏打帶報警計數(shù)器記錄為1次，則識別系統(tǒng)本身正常識別，相關(guān)功能集成于人機(jī)交互界面中。

產(chǎn)線聯(lián)動功能設(shè)計

漏打帶報警聯(lián)動裝配生產(chǎn)線PLC，實現(xiàn)報警自動停止生產(chǎn)線，同時聲光報警提示，異常解除后重新啟動生產(chǎn)線。

圖3 系統(tǒng)人機(jī)交互界面

效果驗證

以下數(shù)據(jù)為系統(tǒng)實測數(shù)據(jù)，系統(tǒng)通過PLC編程控制邏輯程序，實現(xiàn)打包機(jī)（捆扎機(jī)）漏打帶、卷帶的智能識別，系統(tǒng)平均誤報警率將低于0.0001%。

表2

結(jié)束語

小型產(chǎn)品包裝打包機(jī)多數(shù)存在漏打帶、卷帶、崩帶等打包質(zhì)量異常缺陷，本研究與應(yīng)用有效彌補(bǔ)打包機(jī)本身不可識別的缺陷，使其異常能夠被記錄追溯，實現(xiàn)打包質(zhì)量的效果控制，滿足多數(shù)行業(yè)打包產(chǎn)品的需求，降低企業(yè)成本的投入。

10.3969/j.issn.1001- 8972.2016.19.034