ZB48包裝機(jī)煙包端部透明紙質(zhì)量檢測(cè)裝置的研制

黃志楠 董宇星 嚴(yán)真綸

摘要：針對(duì)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(wú)設(shè)計(jì)安裝對(duì)小盒煙包端面透明紙進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)的裝置。通過(guò)硬件系統(tǒng)搭建、原機(jī)通道改良、檢測(cè)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(cè)裝置，設(shè)計(jì)安裝對(duì)小盒煙包透明紙端部進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)的裝置。此檢測(cè)裝置能夠自動(dòng)化完成透明紙包裝質(zhì)量檢測(cè)，識(shí)別不合格包裝并剔除，解決因原機(jī)設(shè)計(jì)缺陷帶來(lái)的質(zhì)量隱患問(wèn)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(cè)

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(guò)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(wèn)題，一直以來(lái)這一問(wèn)題未能得到有效的解決。目前國(guó)內(nèi)對(duì)于煙包端面透明紙包裝缺陷問(wèn)題，查閱相關(guān)資料，任曉智通過(guò)設(shè)計(jì)加裝輔助熱封系統(tǒng)來(lái)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(guò)設(shè)計(jì)制作弧形檢測(cè)爪來(lái)檢測(cè)透明紙散包缺陷[2]、余有芳通過(guò)光纖檢測(cè)器來(lái)檢測(cè)煙包端面短邊透明紙來(lái)檢測(cè)小包透明紙缺陷[3]。尚無(wú)在YB518包裝機(jī)組內(nèi)部安裝視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)來(lái)檢測(cè)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(jué)檢測(cè)裝置，解決因原機(jī)設(shè)計(jì)缺陷帶來(lái)的質(zhì)量隱患問(wèn)題。

1問(wèn)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(guò)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(guò)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(méi)有設(shè)計(jì)安裝針對(duì)透明紙端面的自動(dòng)檢測(cè)裝置。操作工在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中也無(wú)法對(duì)煙包透明紙外觀(guān)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(duì)煙包端部透明紙包裝質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)判定并剔除，是提升產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。

2 問(wèn)題解決

2.1系統(tǒng)搭建

采用CCD視覺(jué)系統(tǒng)來(lái)完成煙包透明紙的外觀(guān)質(zhì)量檢測(cè)，基本原理是通過(guò)對(duì)設(shè)備運(yùn)行中待檢測(cè)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(duì)實(shí)時(shí)圖像進(jìn)行檢測(cè)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(jué)檢測(cè)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(guān)圖像后向圖像處理模塊傳送圖像信息，檢測(cè)煙包位置后向控制模塊傳送定位檢測(cè)信號(hào);控制模塊需要將定位信號(hào)和剔除信號(hào)集中處理后，向圖像采集模塊傳送相機(jī)觸發(fā)信號(hào)， 向原機(jī)執(zhí)行模塊發(fā)出剔除信號(hào);執(zhí)行模塊接收到剔除信號(hào)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(hào)傳送給控制模塊;同時(shí)操作人員可以通過(guò)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(cè)煙包全程處于被遮蓋狀態(tài)、被測(cè)目標(biāo)是透明紙的折角，所以帶來(lái)以下難點(diǎn)：檢測(cè)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(cè)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(mǎn)足：1、使攝像頭能拍攝到煙包端部?jī)啥说膬蓚€(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(cè)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(cè)裝置，包括相機(jī)、反光鏡、傳感器、控制器等。控制器與相機(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(cè)待測(cè)包裝是否到位，在到位時(shí)向控制器發(fā)送到位信號(hào)?？刂破髟诮邮盏降轿恍盘?hào)?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(cè)煙包的圖像，根據(jù)圖像判斷煙包質(zhì)量是否合格。若檢測(cè)裝置判定煙包不合格，則控制器將剔除信號(hào)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(cè)試結(jié)果

加裝的煙包端部透明紙質(zhì)量檢測(cè)在生產(chǎn)過(guò)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(lái)運(yùn)行穩(wěn)定，在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)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(yǔ)

本項(xiàng)目在YB518原封閉的煙包輸出通道中加入視覺(jué)檢測(cè)裝置，其對(duì)YB518烙封部分輸出通道的改造極具創(chuàng)新性。通過(guò)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(duì)圖像進(jìn)行分析識(shí)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(hào)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(cè)裝置[J]. 企業(yè)技術(shù)開(kāi)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(cè)技術(shù)研究[J]. 中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品， 2019， No.384（002）：90-91.