纖維濾棒中線膠自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)

馮新軍，趙松斌，許玉江

（河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司洛陽(yáng)卷煙廠，河南洛陽(yáng) 471003）

1 存在問題

目前，國(guó)內(nèi)煙草生產(chǎn)企業(yè)廣泛使用ZL22濾棒成型機(jī)組，濾棒條生產(chǎn)速度為400 m/min。實(shí)際生產(chǎn)中，由于存在成形紙輸送速度快、膠水結(jié)團(tuán)、中線膠涂膠器堵塞等情況，導(dǎo)致經(jīng)常出現(xiàn)中線膠斷流、寬度超標(biāo)等質(zhì)量問題。中膠線是濾棒生產(chǎn)過程中需要嚴(yán)格控制的一項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)。為保證濾棒條和成形紙的粘連，有效防止絲束棒從濾棒或?yàn)V嘴中脫落，必須確保濾棒中線膠噴涂質(zhì)量。濾棒成型機(jī)組原設(shè)計(jì)沒有中線膠自動(dòng)檢測(cè)功能，中線膠噴涂質(zhì)量完全依靠生產(chǎn)操作人員頻繁用眼觀察，發(fā)現(xiàn)濾棒沒有中膠線時(shí)，停機(jī)進(jìn)行處理。濾棒成型機(jī)的運(yùn)行速度極快，生產(chǎn)速度最高可達(dá)4000支/min（400 m/min），生產(chǎn)操作人員發(fā)現(xiàn)中膠線質(zhì)量問題時(shí)，往往已經(jīng)生產(chǎn)出大量不合格品。若不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)中線膠斷流，輕則產(chǎn)生質(zhì)量缺陷，重則造成質(zhì)量事故和生產(chǎn)材料損失。

為此利用現(xiàn)代視覺檢測(cè)技術(shù)設(shè)計(jì)制作1套纖維濾棒中線膠自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，取代人工勞動(dòng)。

2 硬件構(gòu)成

中線膠檢測(cè)系統(tǒng)硬件主要由CCD圖像處理器、PLC、觸摸屏和VGA采集卡組成。CCD圖像處理器若檢測(cè)出中線膠斷流、寬度超標(biāo)時(shí)，將信號(hào)傳送給PLC，由PLC執(zhí)行是否停機(jī)、報(bào)警等功能；VGA采集卡將圖像處理器的實(shí)時(shí)影像顯示到觸摸屏，并由CCD圖像處理器對(duì)涂膠效果進(jìn)行有效地實(shí)時(shí)監(jiān)控與結(jié)果判定。

2.1 圖像處理器

CCD圖像處理器采用基恩士CV-5001智能相機(jī)系統(tǒng)，通過圖像灰度值處理，膠水帶和濾棒盤紙有明顯區(qū)別，圖像穩(wěn)定且易于分析計(jì)算。光源與CCD相機(jī)鏡頭安裝在涂膠出口處附近。運(yùn)行時(shí)CCD相機(jī)每30 ms拍1張照片作為檢測(cè)對(duì)象。相機(jī)取像后，圖像處理器將在相片中尋找中線膠，并計(jì)算其寬度和角度，若有斷膠情況，則尋找失敗，同時(shí)將檢測(cè)結(jié)果發(fā)送到PLC。

2.2 PLC

為保證PLC和CCD圖像處理器的兼容性，PLC采用基恩士KV-1000控制器。PLC主要負(fù)責(zé)控制CCD圖像處理器，接收CCD圖像處理器的測(cè)量結(jié)果并判定輸出。由于運(yùn)行時(shí)CCD相機(jī)每30 ms拍1張照片，CCD圖像處理器檢測(cè)頻率約為33次/s，故選擇響應(yīng)速度快的PLC作為圖像處理器結(jié)果接收端。圖像處理器的運(yùn)行信號(hào)、檢測(cè)信號(hào)和不良結(jié)果信號(hào)連接到PLC輸入端。結(jié)合運(yùn)行信號(hào)，可以統(tǒng)計(jì)檢測(cè)數(shù)量和不良數(shù)量。不良結(jié)果分為中線膠斷流、中線膠寬度超標(biāo)和中線膠位置超標(biāo)等3種類型，這些檢測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)通過RS232串口通信方式從CCD圖像處理器傳送到PLC。在PLC程序中，當(dāng)PLC接收到成型機(jī)生產(chǎn)開始信號(hào)，并達(dá)到開機(jī)延時(shí)設(shè)定時(shí)間（一般為3 s），PLC觸發(fā)LED光源啟動(dòng)、CCD相機(jī)取像和CCD圖像處理器運(yùn)算判斷。CCD圖像處理器將檢測(cè)結(jié)果輸入到PLC中，當(dāng)PLC接收到的不良檢測(cè)結(jié)果（NG信號(hào)）連續(xù)累計(jì)達(dá)到預(yù)設(shè)次數(shù)（一般為30次）時(shí)，PLC輸出報(bào)警信號(hào)及停機(jī)信號(hào)，觸發(fā)報(bào)警器啟動(dòng)，成型機(jī)停機(jī)。

2.3 觸摸屏

觸摸屏采用基恩士VT-S10，顯示圖像處理器的實(shí)時(shí)影像及測(cè)量結(jié)果，統(tǒng)計(jì)顯示檢測(cè)次數(shù)及不良數(shù)量，設(shè)定預(yù)設(shè)參數(shù)。

3 工作原理

系統(tǒng)采用1個(gè)黑白CCD相機(jī)對(duì)生產(chǎn)過程中的紙帶進(jìn)行拍照，采用內(nèi)部觸發(fā)模式（觸發(fā)時(shí)間為30 ms）使拍攝到的圖像進(jìn)入圖像處理單元CV5001。在圖像處理單元根據(jù)邊緣寬度、邊緣缺陷檢、明亮度等檢測(cè)工具檢測(cè)紙帶是否有膠水。通過各通道的圖像進(jìn)行分析，若紙帶無膠水或膠水過細(xì)時(shí)，則圖像處理單元給PLC發(fā)出NG信號(hào)，當(dāng)連續(xù)NG信號(hào)達(dá)到預(yù)設(shè)次數(shù)時(shí)，PLC輸出報(bào)警信號(hào)及停機(jī)信號(hào)。本機(jī)采集機(jī)器停/開機(jī)信號(hào)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要可在成型機(jī)開機(jī)后延時(shí)，本機(jī)才進(jìn)行檢測(cè)，機(jī)器停機(jī)不做檢測(cè)，檢測(cè)流程見圖1。

圖1 檢測(cè)流程

4 應(yīng)用效果

纖維濾棒成型機(jī)投用中線膠自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)后，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，故障率極低，符合設(shè)計(jì)要求。截至目前，已使用1年多時(shí)間，從未發(fā)生系統(tǒng)沖突及其他異常。生產(chǎn)中系統(tǒng)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)中線膠斷膠、中線膠位置和寬度超標(biāo)問題，并進(jìn)行報(bào)警和停機(jī)，有力保證了濾棒質(zhì)量。檢測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)單實(shí)用，維護(hù)方便，完全取代人工勞動(dòng)，操作工勞動(dòng)強(qiáng)度明顯降低。