方俊俊 蘇怡帆 王宇 余云松 郁騁丹

紅塔煙草（集團(tuán)）有限責(zé)任公司玉溪卷煙廠 云南玉溪 653100

在卷煙加工企業(yè)，卷煙成品外觀質(zhì)量檢驗(yàn)采用人工檢驗(yàn)，抽檢的樣品通過(guò)采用人工觀察和儀器測(cè)量等方法，與企業(yè)外觀質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比對(duì)，判定該樣品是否合格。通常檢驗(yàn)的流程為：首先人工進(jìn)行煙條外觀質(zhì)量檢驗(yàn)；煙條外觀質(zhì)量檢驗(yàn)完成后，人工拆解煙條油封和條盒后進(jìn)行小盒外觀質(zhì)量檢驗(yàn)；小盒外觀質(zhì)量檢驗(yàn)完成后，人工拆解小盒油封和商標(biāo)紙后進(jìn)行煙支外觀質(zhì)量檢驗(yàn)；所有外觀質(zhì)量檢驗(yàn)完成后，人工記錄相應(yīng)的質(zhì)量缺陷和質(zhì)量判定。人工檢驗(yàn)方法存在工作量大、重復(fù)性高、效率低、人工的質(zhì)量判別尺度不一致等問(wèn)題，導(dǎo)致質(zhì)量判定結(jié)果存在差異性。隨著視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展，讓智能檢驗(yàn)方法得以實(shí)現(xiàn)[1]。

本文在分析了人工檢驗(yàn)卷煙成品外觀質(zhì)量的基礎(chǔ)上，提出了一種成品卷煙外觀質(zhì)量智能檢驗(yàn)工藝方法，詳細(xì)闡述了該方法的工藝流程設(shè)計(jì)和檢驗(yàn)結(jié)果智能判定等關(guān)鍵實(shí)現(xiàn)技術(shù)。最后，設(shè)計(jì)一臺(tái)卷煙成品外觀質(zhì)量檢驗(yàn)試驗(yàn)平臺(tái)，提高檢驗(yàn)與測(cè)量精度，提升質(zhì)量判定的效率。

1 智能檢驗(yàn)工藝流程設(shè)計(jì)

1.1 整體思路

實(shí)現(xiàn)卷煙外觀質(zhì)量從人工檢驗(yàn)到自動(dòng)化和流程化轉(zhuǎn)變的智能化質(zhì)量檢驗(yàn)，需實(shí)現(xiàn)成品煙條和小盒的自動(dòng)化無(wú)損拆解。整體工藝流程應(yīng)包括以下三個(gè)方面：

（1）采用機(jī)械裝備，實(shí)現(xiàn)煙條到小盒的無(wú)損化自動(dòng)拆解以及小盒到煙支的無(wú)損化拆解；同時(shí)，需具備煙條、小盒、煙支的傳送裝置；

（2）采用視覺(jué)照相技術(shù)，實(shí)現(xiàn)成品煙條、小盒、煙支的外觀質(zhì)量項(xiàng)目的全自動(dòng)檢測(cè)；

（3）外觀質(zhì)量特性檢測(cè)數(shù)據(jù)采集及統(tǒng)計(jì)分析軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)和研發(fā)。

1.2 智能檢驗(yàn)工藝流程

依據(jù)智能檢驗(yàn)的整體思路，設(shè)計(jì)一套符合智能檢驗(yàn)的工藝流程，如下圖1 所示：

智能檢驗(yàn)工藝流程主要分為七大步驟：

（1）采用機(jī)械裝置從包裝機(jī)出口自動(dòng)取出成品煙條；

（2）煙條自動(dòng)輸送至檢測(cè)工位，采用視覺(jué)檢測(cè)裝置實(shí)現(xiàn)煙條六面外觀質(zhì)量檢測(cè)；

（3）拆除煙條條盒和油封，實(shí)現(xiàn)條盒到煙包全自動(dòng)無(wú)損分解；

（4）小盒自動(dòng)輸送至檢測(cè)工位，采用視覺(jué)檢測(cè)裝置實(shí)現(xiàn)煙條六面外觀質(zhì)量檢測(cè)；

（5）拆除小盒商標(biāo)紙和油封，實(shí)現(xiàn)小盒到煙支全自動(dòng)無(wú)損分解；

（6）煙支自動(dòng)輸送到檢測(cè)工位，實(shí)現(xiàn)煙支外觀質(zhì)量檢測(cè)；

（7）外觀質(zhì)量檢測(cè)數(shù)據(jù)的輸出、上傳報(bào)表和自動(dòng)分析。

2 智能檢驗(yàn)工藝流程詳解

2.1 自動(dòng)抓取煙條

采用機(jī)械手，從包裝機(jī)煙條出口通道中自動(dòng)抓取出成品煙條后放入綜合質(zhì)量檢測(cè)平臺(tái)入口，等待檢驗(yàn)。

2.2 煙條外觀質(zhì)量檢測(cè)

首先根據(jù)外觀質(zhì)量檢驗(yàn)特性實(shí)現(xiàn)需求，建立外觀質(zhì)量檢測(cè)關(guān)鍵技術(shù)路線，如下圖2 所示：

檢測(cè)方法確立后，實(shí)施外觀質(zhì)量的檢測(cè)。外觀檢測(cè)流程為：①輸送裝置將待檢測(cè)煙條精準(zhǔn)輸送至煙條外觀質(zhì)量檢測(cè)工位1，夾持煙條兩端、旋轉(zhuǎn)、完成煙條四大面圖像采樣，采用深度學(xué)習(xí)算法分析圖像，輸出檢測(cè)結(jié)果。檢測(cè)內(nèi)容包括：條透明紙、條拉線、條商標(biāo)、條成型、條免稅標(biāo)識(shí)的相關(guān)外觀質(zhì)量缺陷。②通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)輸送煙條至煙條外觀質(zhì)量檢測(cè)工位2，該工位完成煙條兩端面的條透明紙折疊、條成型、條鋼印等相關(guān)質(zhì)量缺陷檢測(cè)，輸出檢測(cè)結(jié)果。③剔除存在外觀質(zhì)量缺陷的煙條，記錄缺陷煙條情況，立即重新抓取新煙條進(jìn)行檢測(cè)，提示操作人員檢查設(shè)備質(zhì)量缺陷相關(guān)點(diǎn)的運(yùn)行狀況。

2.3 煙條拆解

將檢測(cè)完成的煙條，通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)輸送煙條至拆解工位。完成煙條到小盒全自動(dòng)無(wú)損拆解，該設(shè)備將煙條無(wú)損分解到煙包列狀態(tài)，按固定排列輸出這些煙包至煙包外觀質(zhì)量檢測(cè)裝置，統(tǒng)一回收條盒廢料。

2.4 小盒外觀質(zhì)量檢測(cè)

拆解后的小盒按順序排列，通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)輸送至小盒外觀檢測(cè)工位3。檢測(cè)方法包括：①檢測(cè)器件采用高像素的工業(yè)相機(jī)，同時(shí)配合合理的照明裝置。機(jī)械方面則需要一套機(jī)構(gòu)，能將煙包進(jìn)行多次翻轉(zhuǎn)及定位，使煙包每個(gè)面都能以合適的角度給相機(jī)拍照。采用電缸夾緊裝置和皮帶差速裝置將煙包進(jìn)行翻轉(zhuǎn)或采用多自由度機(jī)械手的方式旋轉(zhuǎn)煙包。②采用融入深度學(xué)習(xí)算法的視覺(jué)成像技術(shù)，以及傳感器技術(shù)、物理測(cè)試方法等對(duì)小盒外觀質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)內(nèi)容包括：盒裝、盒商標(biāo)、盒拉線、盒透明紙盒免稅標(biāo)識(shí)的相關(guān)外觀質(zhì)量缺陷。③剔除存在質(zhì)量外觀缺陷的煙包，記錄缺陷煙包情況，提示操作人員檢查設(shè)備質(zhì)量缺陷相關(guān)點(diǎn)的運(yùn)行狀況。

2.5 小盒拆解

小盒外觀質(zhì)量檢測(cè)完成后，將無(wú)外觀質(zhì)量缺陷的煙包輸送至“小盒至煙支全自動(dòng)無(wú)損拆解設(shè)備”，輸送和拆解過(guò)程中對(duì)煙包內(nèi)的煙支排列、多支、缺支、內(nèi)襯紙可見(jiàn)部分、白卡紙可見(jiàn)部分的質(zhì)量及拉片拉力等進(jìn)行檢測(cè)，輸出檢測(cè)結(jié)果。

2.6 煙支外觀質(zhì)量檢測(cè)

小盒拆解完成后，將煙支倒入轉(zhuǎn)移模盒，煙盒廢料統(tǒng)一回收，通過(guò)轉(zhuǎn)移模盒將煙支送入煙支外觀質(zhì)量檢測(cè)裝置。采用輥?zhàn)虞斔偷姆绞剑谳斔瓦^(guò)程中完成煙支外觀質(zhì)量檢測(cè)，檢測(cè)內(nèi)容包括：煙支卷接、煙支端面、煙支段表面、濾嘴段表面相關(guān)外觀質(zhì)量缺陷，剔除存在外觀質(zhì)量缺陷的煙支，收集、記錄缺陷煙支情況，輸出檢測(cè)結(jié)果，提示操作人員檢查設(shè)備質(zhì)量缺陷相關(guān)點(diǎn)的運(yùn)行狀況。

2.7 外觀質(zhì)量數(shù)據(jù)采集及分析

檢測(cè)系統(tǒng)具有標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)放的數(shù)據(jù)庫(kù)，每次檢測(cè)到的煙條、小盒和煙支質(zhì)量缺陷都被保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中，并根據(jù)不同缺陷對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量分析，同時(shí)為MES 系統(tǒng)提供開(kāi)放的數(shù)據(jù)接口以提供質(zhì)量數(shù)據(jù)指導(dǎo)設(shè)備的維護(hù)和檢修。最終的檢測(cè)結(jié)果，將形成報(bào)表打印出來(lái)或通過(guò)企業(yè)管理系統(tǒng)（MES、QMS、ERP 等）進(jìn)行上傳、保存，便于查看及后期大數(shù)據(jù)分析[2]。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)設(shè)計(jì)和研發(fā)“自動(dòng)抓取煙條、煙條外觀質(zhì)量自動(dòng)檢測(cè)、煙條自動(dòng)拆解、小盒外觀質(zhì)量自動(dòng)檢測(cè)、小盒自動(dòng)拆解、煙支外觀質(zhì)量自動(dòng)檢測(cè)、外觀質(zhì)量特性數(shù)據(jù)采集和分析”成品卷煙外觀質(zhì)量智能檢驗(yàn)工藝方法，能有效提高過(guò)程質(zhì)量檢驗(yàn)的智能化水平。同時(shí)，外觀檢測(cè)設(shè)備和拆解機(jī)構(gòu)可根據(jù)實(shí)際煙條、煙包尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)，大大提高了智能外觀質(zhì)量檢驗(yàn)的柔性化。