C800小盒烟包透明纸外观检测系统的制作方法

c800小盒烟包透明纸外观检测系统
技术领域
1.本实用新型涉及卷烟加工设备技术领域，尤其涉及一种c800小盒烟包透明纸外观检测系统。


背景技术：

2.gd3000-c800包装机是目前卷包行业的主流卷烟包装设备，该包装设备的c800部分主要负责小盒烟包的透明纸切割、包装、烙烫、整形工作。小盒烟包运送到包装工位时，一整张长方形透明纸也用运送到位，通过顶部、底部、侧面的折叠和高温烙烫，小包透明纸平整的包裹在烟包上。在透明纸(也称小油封)切割、运输、包装、烙烫、和整形过程中，容易发生小盒透明纸歪斜、散包、刮烂、折皱等情况。
3.目前，c800包装机组包装完透明纸之后，没有相关质量检测对包裹透明纸的小盒烟包进行检测，完成透明纸包装的小盒烟包直接进入下道工序，如果包装缺陷烟包流入下道工序，需要人工对连续生产的几十件烟进行返工处理，造成大量的人力、物力和原辅材料浪费。
4.因此，亟需一种c800小盒烟包透明纸外观检测系统。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种c800小盒烟包透明纸外观检测系统，以解决上述现有技术中的问题，能够识别小盒烟包包裹透明纸时出现的歪斜、散包、刮烂、折皱等缺陷烟包，并通过控制器做移位剔除，有效避免缺陷产品流入下道工序。
6.本实用新型提供了一种c800小盒烟包透明纸外观检测系统，其中，包括：
7.环形设置的烟包运输皮带，所述烟包运输皮带上等间隔设置有多个烟包推条，烟包入口处的烟包运输皮带内侧设置有触发光纤，所述烟包运输皮带上方设置有相机，所述相机上方设置有光源，所述烟包运输皮带的下端设置有剔除机构和移位光纤，所述烟包运输皮带的下方设置有用于将合格烟包输送到下一工序的合格烟包输送带，所述触发光纤与所述相机连接，所述触发光纤、所述相机、所述移位光纤和所述剔除机构分别与控制器连接，其中：
8.所述烟包运输皮带和所述烟包推条共同作用，用于将包装透明纸的小盒烟包运送到所述合格烟包输送带；
9.所述触发光纤用于触发所述相机拍照；
10.所述相机用于对经过触发光纤的每个烟包进行拍照；
11.所述光源用于对所述相机进行照明；
12.所述移位光纤用于对经过所述移位光纤的所述烟包推条进行检测；
13.所述剔除机构用于将不合格烟包剔除，根据烟包推条的通过个数对不合格烟包进行移位剔除；
14.所述控制器用于根据所述相机的拍照结果，得到烟包的透明纸缺陷检测结果，并
在烟包的透明纸缺陷检测结果有缺陷时，向所述移位光纤和所述剔除机构发出工作指令，以使所述移位光纤和所述剔除机构响应于所述工作指令开始工作，并根据所述移位光纤在所述烟包推条移动所产生的信号进行移位计数。
15.如上所述的c800小盒烟包透明纸外观检测系统，其中，优选的是，所述触发光纤设置在整型热封皮带前，并与所述烟包运输皮带平行。
16.如上所述的c800小盒烟包透明纸外观检测系统，其中，优选的是，所述剔除机构包括原机剔除系统，所述控制器和所述剔除机构之间设置有光耦隔离继电器。
17.如上所述的c800小盒烟包透明纸外观检测系统，其中，优选的是，所述光耦隔离继电器和所述剔除机构之间还依次设置有原机手动剔除i/o点和原机plc控制器。
18.如上所述的c800小盒烟包透明纸外观检测系统，其中，优选的是，所述c800小盒烟包透明纸外观检测系统还包括电源模块，分别与所述控制器和所述光源连接，用于为所述控制器、所述触发光纤、所述相机、所述移位光纤和所述光源供电；所述电源模块为直流电源，并与原机主电柜连接。
19.如上所述的c800小盒烟包透明纸外观检测系统，其中，优选的是，所述光源包括led光源。
20.如上所述的c800小盒烟包透明纸外观检测系统，其中，优选的是，所述c800小盒烟包透明纸外观检测系统还包括支撑杆，安装在c800包装机的主框架上，所述支撑杆位于所述烟包运输皮带上方，所述支撑杆在倾斜向下的方向安装有相机支架，用于安装所述相机，所述支撑杆在倾斜向上的方向安装有光源支架，用于安装所述光源。
21.如上所述的c800小盒烟包透明纸外观检测系统，其中，优选的是，所述支撑杆的形状为圆柱形，以使所述相机支架和所述光源支架可环绕所述支撑杆旋转并沿所述支撑杆做轴向移动。
22.如上所述的c800小盒烟包透明纸外观检测系统，其中，优选的是，所述相机支架和所述光源支架相互垂直，并且所述相机支架与烟包的水平方向呈15
°‑
80
°
。
23.如上所述的c800小盒烟包透明纸外观检测系统，其中，优选的是，所述控制器包括可编程逻辑控制器。
24.本实用新型提供一种c800小盒烟包透明纸外观检测系统，采用视觉检测的方式，识别小盒烟包包裹透明纸时出现的歪斜、散包、刮烂、折皱等缺陷烟包，并通过控制器做移位剔除，有效避免缺陷产品流入下道工序；可以适应不同生产速度，并且可以运用于不同生产牌号的卷烟产品；触发光纤和移位光纤可以根据调试情况设置阈值，因此可以适应多种检测环境；不仅可以检测小包透明纸缺陷烟包，还可以检测烟包小盒刮烂、翻折等产品缺陷；通过光源补光，保证图像曝光稳定，采用边定位的方式关联检测框，可以避免烟包位置波动带来的产品误剔，有效提高稳定性，减少浪费；运行稳定、高效、可靠，易于调整及维护。
附图说明
25.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步描述，其中：
26.图1为本实用新型提供的c800小盒烟包透明纸外观检测系统的实施例的安装位置示意图；
27.图2为本实用新型提供的c800小盒烟包透明纸外观检测系统的实施例的结构框图；
28.图3为本实用新型提供的c800小盒烟包透明纸外观检测系统的实施例在检测透明纸包裹平整的烟包时的光线示意图；
29.图4为本实用新型提供的c800小盒烟包透明纸外观检测系统的实施例在检测透明纸包裹不平整的烟包时的示意图；
30.图5为本实用新型提供的c800小盒烟包透明纸外观检测系统的实施例的边定位示意图；
31.图6为本实用新型提供的c800小盒烟包透明纸外观检测系统的实施例的成像处理过程中的整张图的像素分布曲线示意图。
32.附图标记说明：1-触发光纤，2-烟包运输皮带，3-烟包推条，4-移位光纤，5-剔除机构，6-相机支架，7-相机，8-光源支架，9-光源，10-支撑杆，11-控制器，12-光耦隔离继电器，13-原机手动剔除i/o点，14-原机plc控制器，15-电源模块，16-原机主电柜。
具体实施方式
33.现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。
34.本公开中使用的“第一”、“第二”：以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
35.在本公开中，当描述到特定部件位于第一部件和第二部件之间时，在该特定部件与第一部件或第二部件之间可以存在居间部件，也可以不存在居间部件。当描述到特定部件连接其它部件时，该特定部件可以与所述其它部件直接连接而不具有居间部件，也可以不与所述其它部件直接连接而具有居间部件。
36.本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。
37.对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
38.现有的c800机组并没有相关的检测，现有的gdx1/x2机组安装有对射式光纤以进行散包检测。检测光纤安装于小盒透明纸包装流程中，在侧面封边完成之后、顶部和底部封边之前，在小盒烟包包装通道两侧安装对射式光纤2组。内侧安装光纤发射端和接收端，发射端发出红色激光、激光通过烟包上表面，与上表面距离约为1-2mm。外侧安装接反光片，反
光片将发射端发射过来的激光反射进入接收端。2组对射式激光分别对烟包上表面和下表面进行检测，小盒烟包透明纸出现散包的情况时，透明纸在上下表面突起，挡住对射式光纤的发射端和接收端，光纤接收端收集到光的亮度受到影响，以此来判断烟包是否出现透明纸散包的情况。
39.这种光纤对射式散包检测方案存在以下几个问题：
40.(1)光纤对射式散包检测，只能检测部分小盒烟包透明纸散包翘起的情况，对于透明纸折皱、透明纸丢失的缺陷烟包不能检测。
41.(2)光纤对射式散包检测，只能检测小盒透明纸顶部和底部封边之前产生的质量缺陷，在顶部和底部封边过程中、以及运输通道中产生的透明纸折皱、透明纸刮烂等情况不能有效检测。
42.(3)光纤对射式散包检测只适用于gdx1/x2的ch部分，对于gd3000-c800机组，工艺流程和设备结构与gdx1/x2完全不同，原有散包检测不能用于该机组。
43.(4))光纤对射式散包检测只能检测上表面和下表面，对于封边折皱、拉线丢失、商标纸包装异常等缺陷烟包不能检测。
44.如图1和图2所示，本实用新型实施例提供了一种c800小盒烟包透明纸外观检测系统，其包括：环形设置的烟包运输皮带2，所述烟包运输皮带2上等间隔设置有多个烟包推条3，烟包入口处的烟包运输皮带2内侧设置有触发光纤1，所述烟包运输皮带2上方设置有相机7，所述相机7上方设置有光源9，所述烟包运输皮带2的下端设置有剔除机构5和移位光纤4，所述烟包运输皮带2的下方设置有用于将合格烟包输送到下一工序的合格烟包输送带(未示出)，所述触发光纤1与所述相机7连接，所述触发光纤1、所述相机7、所述移位光纤4和所述剔除机构5分别与控制器11连接，其中：
45.所述烟包运输皮带2和所述烟包推条3共同作用，用于将包装透明纸的小盒烟包(例如为沿逆时针方向)运送到所述合格烟包输送带；
46.所述触发光纤1用于触发所述相机7拍照；
47.所述相机7用于对经过触发光纤1的每个烟包进行拍照；
48.所述光源9用于对所述相机7进行照明；
49.所述移位光纤4用于对经过所述移位光纤的所述烟包推条3进行检测；
50.所述剔除机构5用于将不合格烟包剔除，根据烟包推条3的通过个数对不合格烟包进行移位剔除；
51.所述控制器11用于根据所述相机7的拍照结果，得到烟包的透明纸缺陷检测结果，并在烟包的透明纸缺陷检测结果有缺陷时，向所述移位光纤4和所述剔除机构5发出工作指令，以使所述移位光纤4和所述剔除机构5响应于所述工作指令开始工作，并根据所述移位光纤4在所述烟包推条3移动所产生的信号进行移位计数。
52.其中，所述触发光纤1设置在整型热封皮带前，并与所述烟包运输皮带2平行。
53.进一步地，所述光源9为led光源，在工作中，光源9常亮，用于调整图像亮度，保持图像照度和清晰度。
54.进一步地，所述控制器11为可编程逻辑控制器(plc)，通过控制器11，可以识别透明纸丢失、散包、折皱等质量缺陷烟包。具体而言，控制器11安装在电柜箱内，而电柜箱安装于c800包装机机身后部。在本实用新型中，plc的型号为西门子200。需要说明的是，本实用
新型对plc的型号不作具体限定。
55.进一步地，所述剔除机构5包括原机剔除系统，如图2所示，所述控制器11和所述剔除机构5之间设置有光耦隔离继电器12。更进一步地，所述光耦隔离继电器12和所述剔除机构5之间还依次设置有原机手动剔除i/o点13和原机plc控制器14。控制器11的输入端与相机7、触发光纤1和移位光纤4连接，控制器11的输出端与光耦隔离继电器12的输入端连接，以将控制器的信号与原机的控制信号相互隔离，避免发生干扰。光耦隔离继电器12的输出端接入原机手动剔除i/o点13。
56.更进一步地，所述c800小盒烟包透明纸外观检测系统还包括电源模块15，分别与所述控制器11和所述光源9连接，用于为所述控制器11、所述触发光纤1、所述相机7、所述移位光纤4和所述光源9供电；所述电源模块15为直流电源，并与原机主电柜16连接。示例性地，所述电源模块15为+dc24v电源，+dc24v的电源供电从原机主电柜16内采集，当原机主开关闭合，dc24v直流电源送入控制器11和输入端的传感器(触发光纤1、相机7和移位光纤4)，本实用新型的c800小盒烟包透明纸外观检测系统开始工作，dc24v同时给光源9供电，光源9常亮，保证拍照曝光的稳定性。
57.gd3000包装机组的额定运行速度为600包/分钟，每包烟的检测、处理、剔除的执行时间只有100ms。为尽可能缩短执行时间，本实用新型采用触发光纤不经过控制器11，而直接与触发光纤1相连的方式。具体而言，触发光纤1的24v和0v端分别连接到控制器11的24v输入端和0v端，触发光纤1的输出信号线与相机7的触发拍照信号线直接相连，当控制器11根据相机的拍照结果确定相机7检测到缺陷烟包时，向移位光纤4发出工作指令，根据移位光纤4输入的烟包推条脉冲进行移位计数，当计数到设置值时，输出剔除信号到光耦隔离继电器12，光耦隔离继电器12把信号输入原机系统的“手动剔除”信号点(即原机手动剔除i/o点13)，原机的剔除机构5在相应位置剔除缺陷烟包。本实用新型在一些实施方式中，相机7具有图像处理的功能，可以通过图像识别和处理判断是否检测到缺陷烟包，当检测到缺陷烟包时，相机7向控制器11输出剔除信号，控制器11接收到剔除信号后，根据移位光纤4输入的烟包推条脉冲进行移位计数。
58.进一步地，所述c800小盒烟包透明纸外观检测系统还包括支撑杆10，安装在c800包装机的主框架上，所述支撑杆10位于所述烟包运输皮带2上方，所述支撑杆10在倾斜向下的方向安装有相机支架6，用于安装所述相机7，所述支撑杆10在倾斜向上的方向安装有光源支架8，用于安装所述光源9。
59.具体而言，所述支撑杆10的形状为圆柱形，以使所述相机支架6和所述光源支架8可环绕所述支撑杆10旋转并沿所述支撑杆10做轴向移动。在具体实现中，相机支架6和光源支架8可以根据需要环绕支撑杆10做360度旋转并沿着支撑杆10做轴向移动，方便调整检测位置及方位。需要说明的是，本实用新型对支撑杆10、相机支架6和光源支架8的安装位置、形状、材质等不作具体限定。
60.本实用新型在一种实施方式中，所述相机支架6和所述光源支架8相互垂直，并且所述相机支架6与烟包的水平方向呈15
°‑
80
°
，例如为30
°
，这样可以保证成像效果稳定，且出现缺陷产品时，能准确区分合格品和缺陷产品。如图3所示，当小盒烟包透明纸包裹平整时，光源9发出的光经过烟包，发生镜面发射，此时相机7拍到的烟包图像没有亮光，图像像素点亮度正常；如图4所示，当烟包正面出现透明纸包裹不平整时，光源9发射的光照射到烟
包正面时，发生漫反射，漫反射光线到达相机7，图像像素点亮度异常，形成比正常图像更亮的线、点和区域，控制器11可以根据固定区域的亮度变化判断烟包是否合格。
61.更进一步地，所述相机7为工业智能相机，具有图像处理的功能，例如为康耐视相机。gd3000—c800机组的正常生产速度为600包/分钟，每包通过的时间约为100ms。在生产过程中，用于运输烟包的烟包运输皮带2是匀速运动的，相邻的烟包推条3之间的距离约为120mm，烟包运输皮带3的平均运动速度约为1.2m/s，相机7的最小曝光时间为1ms，则在曝光时间内，烟包移动距离约为1.2mm。生产中存在运输波动、烟包反光变化等情况，触发拍照时间也会存在一定波动，导致烟包图像在成像检测所拍摄照片中的位置会发生相对移动。为此，本实用新型在图像处理时，采用边定位的方法，可以实现检测框和烟包图像相对静止，保证检测框都在烟包图像的同一位置，保证检测的准确性。
62.如图5所示，在相机7拍摄的图像中，包括烟包图像a、第一检测框b，第二检测框c、第三检测框d、包装图案e和边识别工具f。以上检测框、边识别工具可以根据需要增加到n个。在图像处理时，以烟包下边缘为基准，采用边定位工具，设置所有检测工具与边识别工具f相关，当烟包在图像中位置发生相对移动时(图5中虚线框表示烟包位置波动后的图像)，通过识别图像中的边，查找到定位基准，检测框相对位置跟随边移动，在处理每一包烟的图像时，保证每个检测框都在烟包图像的同一位置，从而保证检测的稳定性。在具体实现中，可以在检测调试软件界面中选择边识别工具，该工具有效保证图像处理的稳定性。
63.在相机7的成像处理过程中，将整张图像通过黑白二值化处理，即根据图像上的像素点亮亮暗不同，将亮度分为0-255个等级，相应的等级称为灰度值。灰度值为0时，判定为全黑，灰度值为255时，判定为全白。在烟包合格的情况下，每个检测框在烟包同一位置检测到的像素亮度波动很小。当烟包表面透明纸出现折皱、翻折等情况时，光在不平整的透明纸上发生漫反射，体现在图像上的结果是，相应位置像素点亮度增加，相应的像素点通过数学统计的方式呈现，得到整张图像素分布曲线图，如图6所示。
64.在具体实现中，可以在像素设置中设置0-255之间的一个数值β为灰度阈值，亮度大于阈值β的像素点判定为白色像素点，小于β为判定为黑色像素点，当白色像素点数量(即白色区域面积)大于s1时，判定烟包为缺陷。
65.定义灰度值为xi(0《i《255)，同一个检测框内，灰度值为xi的像素点数量为yi，y＝f(x)，
66.当xi＝β时，通过以下公式确定判定为白色像素点的面积：
[0067][0068]
当s＞s1时，判定为有缺陷，相机7输出剔除信号到控制器，控制原机的剔除机构5剔除该缺陷烟包。
[0069]
本实用新型采用黑白二值化图像处理方式，可以将彩色图像以黑色和白色像素点亮度的方式来量化，方便数字化处理，灰度值是图像处理的一个阈值，可以根据不同位置图像来调整灰度值，以实现精细化调整检测，以达到检测目的。
[0070]
在工作中，在触发光纤1检测到有烟包通过时，输出信号到相机7，相机7拍照，控制器11根据相机的拍照结果确定相机7检测到缺陷烟包时，向移位光纤4发出工作指令，根据移位光纤4输入的烟包推条脉冲进行移位计数，每个烟包推条3通过移位光纤4，控制器11均
会进行一次移位计数，当计数到设置值(例如为13包)时，输出信号到原机手动剔除i/o点13，该输出信号持续时间为200ms，原机的剔除机构5开始剔除烟包。200ms计时时间结束，则复位剔除信号，原机的剔除机构5停止剔除烟包。在剔除过程中再次检测到缺陷烟包，复位计时器，从0开始计时，剔除信号再持续200ms后复位，停止剔除。
[0071]
本实用新型实施例提供的c800小盒烟包透明纸外观检测系统，采用视觉检测的方式，识别小盒烟包包裹透明纸时出现的歪斜、散包、刮烂、折皱等缺陷烟包，并通过控制器做移位剔除，有效避免缺陷产品流入下道工序；可以适应不同生产速度，并且可以运用于不同生产牌号的卷烟产品；触发光纤和移位光纤可以根据调试情况设置阈值，因此可以适应多种检测环境；不仅可以检测小包透明纸缺陷烟包，还可以检测烟包小盒刮烂、翻折等产品缺陷；通过光源补光，保证图像曝光稳定，采用边定位的方式关联检测框，可以避免烟包位置波动带来的产品误剔，有效提高稳定性，减少浪费；运行稳定、高效、可靠，易于调整及维护。
[0072]
至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
[0073]
虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。