黃志楠 董宇星 嚴(yán)真綸

摘要：針對ZB48包裝機(jī)煙包端面透明紙缺失、破損、褶皺等質(zhì)量缺陷，且設(shè)備內(nèi)部無設(shè)計(jì)安裝對小盒煙包端面透明紙進(jìn)行質(zhì)量檢測的裝置。通過硬件系統(tǒng)搭建、原機(jī)通道改良、檢測安裝調(diào)試等步驟，利用設(shè)備原有剔除通道、冗余I/O口等元件，在ZB48包裝機(jī)組的YB518盒外透明紙包裝機(jī)的輸出裝置上擴(kuò)展檢測裝置，設(shè)計(jì)安裝對小盒煙包透明紙端部進(jìn)行質(zhì)量檢測的裝置。此檢測裝置能夠自動(dòng)化完成透明紙包裝質(zhì)量檢測，識別不合格包裝并剔除，解決因原機(jī)設(shè)計(jì)缺陷帶來的質(zhì)量隱患問題，降低操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度，保證產(chǎn)品質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：包裝機(jī)、透明紙、質(zhì)量檢測

ZB48包裝機(jī)組由YB48型硬盒包裝機(jī)、YF64型盒包存儲(chǔ)裝置、YB518型盒外透明紙包裝機(jī)、YB618型硬條及條外透明紙包裝機(jī)和YF711型商標(biāo)紙堆垛輸送裝置五個(gè)單機(jī)組成。在生產(chǎn)過程中，由于煙用材料、設(shè)備機(jī)械等各方面的原因，往往會(huì)發(fā)生透明紙破損、褶皺、散包等問題，一直以來這一問題未能得到有效的解決。目前國內(nèi)對于煙包端面透明紙包裝缺陷問題，查閱相關(guān)資料，任曉智通過設(shè)計(jì)加裝輔助熱封系統(tǒng)來改善透明紙包裝質(zhì)量，從而減少透明紙缺陷煙包的產(chǎn)生[1]、張伽通過設(shè)計(jì)制作弧形檢測爪來檢測透明紙散包缺陷[2]、余有芳通過光纖檢測器來檢測煙包端面短邊透明紙來檢測小包透明紙缺陷[3]。尚無在YB518包裝機(jī)組內(nèi)部安裝視覺檢測系統(tǒng)來檢測透明紙質(zhì)量缺陷的實(shí)例。本文提出在YB518盒外透明紙包裝機(jī)的輸出裝置上擴(kuò)展透明紙視覺檢測裝置，解決因原機(jī)設(shè)計(jì)缺陷帶來的質(zhì)量隱患問題。

1問題分析

在YB518盒外透明紙包裝機(jī)中，煙包在折疊轉(zhuǎn)塔內(nèi)完成小盒透明紙的包裝后，通過煙包輸送通道兩側(cè)的熔接站完成烙封和美容，然后運(yùn)送到下一工序。整個(gè)過程小盒兩端折角面處于全程遮擋狀態(tài)，且在YB518包裝機(jī)的輸出裝置上沒有設(shè)計(jì)安裝針對透明紙端面的自動(dòng)檢測裝置。操作工在設(shè)備運(yùn)行過程中也無法對煙包透明紙外觀實(shí)時(shí)監(jiān)控，透明紙缺陷煙包極有可能進(jìn)入下一工序。因此，如何在設(shè)備運(yùn)行中對煙包端部透明紙包裝質(zhì)量問題進(jìn)行自動(dòng)檢測判定并剔除，是提升產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。

2 問題解決

2.1系統(tǒng)搭建

采用CCD視覺系統(tǒng)來完成煙包透明紙的外觀質(zhì)量檢測，基本原理是通過對設(shè)備運(yùn)行中待檢測的小盒煙包實(shí)時(shí)拍照，然后將其圖像數(shù)字化后使用圖像分析工具，對實(shí)時(shí)圖像進(jìn)行檢測判斷，并利用原機(jī)剔除機(jī)構(gòu)將不合格煙包進(jìn)行剔除。根據(jù)煙包透明紙視覺檢測系統(tǒng)的主要功能，將其硬件分為五個(gè)模塊，分別是：圖像采集模塊、控制模塊、圖像處理模塊、 執(zhí)行模塊、顯示及操作模塊。

圖像采集模塊采集煙包外觀圖像后向圖像處理模塊傳送圖像信息，檢測煙包位置后向控制模塊傳送定位檢測信號;控制模塊需要將定位信號和剔除信號集中處理后，向圖像采集模塊傳送相機(jī)觸發(fā)信號， 向原機(jī)執(zhí)行模塊發(fā)出剔除信號;執(zhí)行模塊接收到剔除信號后剔除不合格產(chǎn)品; 圖像處理模塊需要將圖像信息處理后傳送到顯示及操作模塊， 根據(jù)圖像信息判定產(chǎn)品缺陷后將剔除信號傳送給控制模塊;同時(shí)操作人員可以通過顯示操作模塊手動(dòng)調(diào)整圖像處理、控制參數(shù)。

2.2工位選擇

由于設(shè)備高速運(yùn)轉(zhuǎn)、被測煙包全程處于被遮蓋狀態(tài)、被測目標(biāo)是透明紙的折角，所以帶來以下難點(diǎn)：檢測工位的選擇需使攝像頭能在煙包靜止時(shí)拍攝和有足夠穩(wěn)定的光源，這樣才能保證圖像清晰穩(wěn)定。綜合上述條件，最終選擇安裝位置為熱封烙鐵之后，熱收縮加熱器之前，即原機(jī)YB518剔除口的前一工位。

2.3原機(jī)通道改良

YB518型盒外透明紙包裝機(jī)設(shè)備主要特點(diǎn)是煙包輸送采用雙通道設(shè)計(jì)，且煙包輸送通道采用上下輸送帶夾緊雙層煙包輸送封閉式設(shè)計(jì)，所以檢測的加裝就必須將原煙包輸送通道側(cè)面的導(dǎo)架進(jìn)行改良，使其滿足：1、使攝像頭能拍攝到煙包端部兩端的兩個(gè)完整折角;2、起到良好的煙包導(dǎo)向作用，不影響生產(chǎn)運(yùn)行。改良后導(dǎo)架示意圖如圖2-3所示：

2.4 檢測安裝調(diào)試

在原機(jī)YB518剔除口的前一工位安裝此包裝質(zhì)量檢測裝置，包括相機(jī)、反光鏡、傳感器、控制器等?？刂破髋c相機(jī)和傳感器分別可通信地連接。相機(jī)布置在包裝機(jī)的兩個(gè)軌道的外側(cè)以及兩個(gè)軌道之間;反光鏡布置在兩個(gè)軌道之間，并且反光鏡的反射表面與軌道行進(jìn)方向之間具有小于90度的角度。傳感器感測待測包裝是否到位，在到位時(shí)向控制器發(fā)送到位信號?？刂破髟诮邮盏降轿恍盘?時(shí)，控制條形光源提供照明和控制相機(jī)進(jìn)行拍攝;并且接收待測煙包的圖像，根據(jù)圖像判斷煙包質(zhì)量是否合格。若檢測裝置判定煙包不合格，則控制器將剔除信號送至原機(jī)YB518的冗余I/O口，利用原機(jī)剔除機(jī)構(gòu)將不合格煙包進(jìn)行剔除。

2.5運(yùn)行測試結(jié)果

加裝的煙包端部透明紙質(zhì)量檢測在生產(chǎn)過程中，能夠準(zhǔn)確及時(shí)剔除端部透明紙缺陷煙包，整個(gè)系統(tǒng)調(diào)整方便，故障率低，易于維護(hù)保養(yǎng)。在產(chǎn)品質(zhì)量提升，以及操作人員處理不合格煙包方面，節(jié)約了大量人力物力，具有很高的效益。

本系統(tǒng)自安裝調(diào)試以來運(yùn)行穩(wěn)定，在生產(chǎn)過程中對煙包誤剔除率小于0.01%，產(chǎn)品質(zhì)量得到保障，職工勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低。

3結(jié)語

本項(xiàng)目在YB518原封閉的煙包輸出通道中加入視覺檢測裝置，其對YB518烙封部分輸出通道的改造極具創(chuàng)新性。通過改良烙封部分輸出通道的煙包導(dǎo)架，使原本被遮擋的煙包透明紙端面可以被相機(jī)捕捉到。獲取圖像后，由控制器對圖像進(jìn)行分析識別，判斷是否合格;當(dāng)出現(xiàn)不合格煙包后，發(fā)送剔除信號給原機(jī)YB518，利用原機(jī)剔除機(jī)構(gòu)將不合格煙包剔除。保障了小盒煙包的透明紙包裝質(zhì)量，降低了操作人員的工作強(qiáng)度，具有較高的效益和較強(qiáng)的推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]任曉智， 張麗敏， 賓彬超，等. CH透明紙包裝機(jī)透明紙輔助熱封系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]. 裝備制造技術(shù)， 2000（04）：22-24.

[2]張伽. 研制安裝CH包裝機(jī)透明紙散包檢測裝置[J]. 企業(yè)技術(shù)開發(fā)：下， 2011， 30（004）：118-118.

[3]余有芳， 楊羅華， 李志紅. 透明紙包裝機(jī)透明紙檢測技術(shù)研究[J]. 中國新技術(shù)新產(chǎn)品， 2019， No.384（002）：90-91.