软包装杯沿缺陷检测设备的制作方法

本发明涉及机器视觉食品包装检测设备技术领域，特别涉及一种软包装杯沿缺陷检测设备。

背景技术：

罐头软包装是罐头中的一类重要产品，采用高阻隔材料制成的软包装体积小、重量轻、方便食用，深受消费者的欢迎。在软包装封膜过程中，内容物中细小颗粒物(如柑橘囊胞、碎果丁等)易粘在杯沿上，可能被压入封膜密封的封口处，导致软包装封口缺陷。这种产品如出厂前未被检测出来，在运输和储藏过程中易发生泄漏或胀罐的问题，导致整个包装或集装箱受损。

由于水果碎片等异物被压扁后几乎透明，有些即便用肉眼也很难发现，需要对光判断是否有凸起，检测难度较大。采用视觉检测需要：(1)检测光源从下往上透过软包装杯沿封口处照射，在检测过程中杯沿处不能有任何遮挡；(2)杯沿处不能沾有较大面积的物体，如水珠或灰尘等。

软包装杯面处为平面，采用压缩空气吹扫效果较好，而软包装杯沿下表面是圆周边，流水线上，通过在软包装两边气吹的方式无法将粘在杯沿处的水滴完全去除，这样会导致检测误差较大。

一般工业在线视觉检测都是光源从上向下照射，从下往上穿透物体照射的在线视觉检测案例很少，目前主要有透光性皮带和玻璃转盘平台两种。透光性皮带在生产中使用一段时间后就会由于皮带磨损和杂物沾染导致皮带透光不均匀，检测误差明显提升。玻璃材质比较坚硬，不容易被刮花，即使有污染物只要擦除即可，但是常用的类似旋转餐桌式的玻璃转盘平台检测结构较复杂，速度较慢，不适合软包装生产应用。

目前检测软包装封口检测主要是靠人工，视觉检测需要去除沾在杯沿上下水珠，同时在检测过程中，要求检测的杯沿部分不能有遮挡。

技术实现要素：

本发明为解决现有对软包装密封性检测所存在的上述技术问题，提供了一种结构简单、过程简便、去除水珠干扰较为彻底的软包装杯沿缺陷检测设备。

本发明的技术方案：软包装杯沿缺陷检测设备，包括第一支架，所述第一支架内设有第一输送装置；所述第一支架上沿着输送方向设有若干第一吹气管，所述第一吹气管的管口指向第一输送装置上的软包装杯沿下表面；所述第一支架上设有软包装转动机构，所述软包装转动机构位于第一输送装置的上方，所述软包装转动机构与第一输送装置上的软包装杯体相接触；还包括第二支架，所述第二支架上设有软包装翻转机构，所述软包装翻转机构的输入端与第一输送装置的输出端相衔接；所述软包装翻转机构的输出端与第二输送装置的输入端相衔接；所述第二支架上沿着输送方向还设有若干第二吹气管，所述第二吹气管的管口指向软包装杯面；还包括第三支架，所述第三支架内设有第二输送装置，所述第三支架上设有加速机构，所述加速机构位于第二输送装置的上方，所述加速机构与第二输送装置上的软包装杯体相接触；所述第三支架上设有至少一块透明平板，所述透明平板在第三支架上沿着输送方向水平或向下倾斜设置，所述透明平板的进入端与第二输送装置的输出端相衔接；所述第三支架上设有工业相机，所述工业相机位于透明平板的上方，所述工业相机与透明平板相对。本发明通过设置若干第一吹气管，让第一吹气管的管口对准软包装杯沿下表面吹水，使得每一个随着第一输送装置运动至第一吹气管处的软包装杯沿下表面都能得到充分的吹扫，从而将软包装杯沿上的水珠较为彻底的吹掉；本发明通过设置软包装转动机构来使得位于第一输送装置上的软包装转动起来，让软包装杯沿下表面一周都能接受到吹气管的吹扫，从而保证软包装杯沿下表面上的水珠被完全吹掉，彻底排除水珠对后序软包装杯沿处杂质和气泡的检测产生的干扰和影响；本发明中的软包装在吹水过程中需要分别对软包装杯沿下表面和杯面两个面进行吹扫，软包装的翻转是通过软包装翻转机构完成的，软包装杯面向下和杯面向上两种不同状态都需进行吹水处理，通过设置若干第二吹气管将软包装杯面的水珠吹掉，保证软包装杯沿处无水珠干扰，使视觉检测更准确；本发明中的加速机构能够对第二输送装置上的软包装产生加速度，保证软包装能够有足够的初始速度通过透明平板；本发明通过设置至少一块水平或沿着输送方向向下倾斜设置的透明平板，借助于第二输送装置对软包装的作用力，和/或加速机构的加速作用力，和/或软包装的自身重力，快速从透明平板上通过，无需在透明平板处额外设置其他动力输送装置，软包装杯沿无遮挡，可实现杯沿图像完整拍摄，简化了设备结构，通过透明平板的软包装被工业相机拍摄照片，采用机器视觉算法对拍摄到的照片进行识别，从而准确判断出每一个软包装是否密封良好，检测过程简便，准确率较高。

作为优选，所述软包装转动机构包括第一驱动电机，所述第一驱动电机固设在第一支架上，所述第一驱动电机的驱动端设有第一驱动轮，所述第一支架设有至少两个第一导向轮，其中两个第一导向轮连线与第一输送装置的输送方向平行，所述第一导向轮和第一驱动轮通过第一摩擦带相连接，所述第一摩擦带与第一输送装置上的软包装杯体相接触；所述第一支架上的软包装转动机构有至少一组，每一组中软包装转动机构的数量为两个，所述第一输送装置上的软包装杯面向下，从一组软包装转动机构中的两个第一摩擦带之间经过，所述第一输送装置上的软包装杯体与一组软包装转动机构中的两个第一摩擦带同时接触。通过第一摩擦带摩擦软包装杯体外壁，使软包装在第一输送装置上转动起来，让软包装杯沿下表面的一周都能接收到吹气管的吹扫，保证软包装杯沿上的水珠被完全吹掉；两个第一摩擦带限定出一个唯一的通道，第一输送装置上的软包装恰好能够进入该通道内，其中两个第一摩擦带相对于软包装杯体的运动方向相反，两个第一摩擦带分别摩擦软包装杯体，使软包装在第一输送装置上快速转动起来，让软包装杯沿下表面一周都能受到吹气管的吹扫，保证软包装杯沿下表面的水珠被完全吹掉。

作为优选，所述若干第一吹气管在第一支架上沿着输送方向等间隔同排设置，所述第一吹气管的管口指向第一输送装置上软包装杯沿下表面处，所述第一吹气管上设有第一电磁阀；所述若干第二吹气管在第二支架上沿着输送方向等间隔同排设置，所述第二吹气管的管口指向软包装杯面，所述第二吹气管上设有第二电磁阀。等间隔设置的一整排第一吹气管，对应着软包装的转动，能够对软包装杯沿下表面的水珠进行充分去除；第一吹气管的管口指向第一输送装置上软包装杯沿下表面处，有针对性的对软包装上会对检测产生干扰的位置的水珠进行去除；等间隔设置的一整排第二吹气管，第二吹气管的管口指向软包装翻转机构翻转后的软包装杯面，能够对软包装杯面的水珠进行充分去除；第一电磁阀和第二电磁阀对应控制第一吹气管和第二吹气管是否吹气，只有当软包装经过第一吹气管和第二吹气管时才会开始吹气，无软包装经过第一吹气管和第二吹气管时，气管不会吹气，不会造成浪费。

作为优选，所述加速机构包括第二加速电机，所述第二加速电机固设在第三支架上，所述第二加速电机的驱动端设有第二驱动轮，所述第三支架上设有第二从动轮，所述第二从动轮和第二驱动轮通过第二摩擦带相连接，所述第二摩擦带与第二输送装置上的软包装杯体相接触；所述第三支架上的加速机构至少有一组，每一组中加速机构的数量为两个，所述第二输送装置上的软包装杯体与一组加速机构中的两个第二摩擦带同时接触。通过第二摩擦带摩擦软包装杯体外壁，第二摩擦带带动软包装运动方向与第二输送装置的输送方向相同，第二摩擦带的转动线速度大于第二输送装置的输送速度，第二摩擦带使得软包装在第二输送装置上加速，保证软包装能够有足够的起始速度通过透明平板；两个第二摩擦带限定出一个唯一的通道，第二输送装置上的软包装恰好能够进入该通道内，两个第二摩擦带带动软包装运动方向与第二输送装置的输送方向相同，两个第二摩擦带的转动速度相同，两个第二摩擦带的转动速度大于第二输送装置的输送速度，两个第二摩擦带使软包装在第二输送装置上加速，保证软包装能够有足够的起始速度通过透明平板。

作为优选，所述透明平板的倾斜角度为0～30度，所述工业相机的拍摄方向与透明平板相垂直，工业相机位于透明平板的正上方。更优选，所述透明平板的倾斜角度为5～20度。最优选，所述透明平板的倾斜角度为10～15度。其中工业相机的拍摄方向与透明平板相垂直，能够对软包装拍出质量清晰，角度正面的照片。

作为优选，所述第三支架上设有光源，所述光源位于透明平板的下方，所述光源与透明平板相平行，射出光穿透透明平板；所述透明平板与一组加速机构形成的通道相对应。光源为工业相机对透明平板上软包装杯沿封口处拍照提供足够自下而上的光强，保证工业相机能够拍摄到清晰的照片。透明平板材料为透明玻璃板或透明塑料板。

作为优选，所述第三支架内设有第三输送装置，所述第三输送装置的输入端与透明平板的输出端平滑衔接；所述第三支架上设有至少一个剔除气缸，所述剔除气缸位于第三输送装置的一侧，所述剔除气缸的活塞杆上设有剔除部，所述剔除部的运动方向与第三输送装置的输送方向相垂直，一个剔除部对应一块透明平板输出的软包装杯体。剔除气缸和剔除部协同配合，将检测到软包装杯沿封口处有杂质、黑点或气泡的不合格品从第三输送装置上直接推出剔除，合格软包装从第三输送装置的输出端继续向前输出。

作为优选，所述第一输送装置、第二输送装置和第三输送装置均由输送电机、主动轴、从动轴和输送带组成；所述第一摩擦带和第二摩擦带均为皮带；所述剔除部为板状结构。

本发明具有如下有益效果：

(1)通过设置若干第一吹气管，让第一吹气管的管口对准软包装杯沿下表面吹水，使得每一个随着第一输送装置运动至第一吹气管处的软包装杯沿下表面都能得到充分的吹扫，从而将软包装杯沿上的水珠较为彻底的吹掉；

(2)通过设置软包装转动机构使位于第一输送装置上的软包装转动起来，让软包装杯沿下表面一周都能接收到吹气管的吹扫，从而保证软包装上的水珠被完全吹掉，彻底排除水珠对后序软包装杯沿封口处杂质和气泡的检测产生干扰；

(3)软包装在检测前需要对软包装杯沿下表面和杯面的水珠都进行吹扫，在吹扫软包装杯沿下表面时，杯面向下；吹扫杯面时，杯面向上。期间软包装的翻转过程是通过一个软包装翻转机构进行的通过设置若干第二吹气管来将软包装杯面的水珠吹掉，从而保证软包装杯沿封口处无水珠，检测更准确；

(4)加速机构能够对第二输送装置上的软包装产生加速度，保证软包装能够有足够的起始速度通过透明平板；

(5)通过设置至少一块水平或沿着输送方向向下倾斜设置的透明平板，借助于第二输送装置对软包装的输出作用力，和/或加速机构的加速作用力，和/或软包装的自身重力，快速从透明平板上通过，无需在透明平板处额外设置其他动力输送装置，软包装杯沿封口处无遮挡，可实现杯沿处的完整拍摄，简化设备结构，通过透明平板的软包装被工业相机拍摄照片，采用机器视觉算法对拍摄的照片进行识别，从而准确判断每个软包装密封性是否良好，检测过程简便，检测准确率高。

附图说明

图1是本发明中吹水部分的第一结构示意图；

图2是本发明中吹水部分的第二结构示意图；

图3是本发明中吹水部分的第三结构示意图；

图4是本发明中吹水部分的第四结构示意图；

图5是本发明中吹水部分的第五结构示意图；

图6是本发明的整体结构示意图；

图7是本发明中检测部分的第一结构示意图；

图8是本发明中检测部分的第二结构示意图；

图9是本发明中检测部分的第三结构示意图；

图10是本发明中检测部分的第四结构示意图；

图11是本发明中检测部分的第五结构示意图。

图12是本发明中软包装的第一结构示意图；

图13是本发明中软包装的第二结构示意图；

图14是本发明中第二吹气管处的结构示意图；

图15是本发明中的软包装旋转示意图；

图16是本发明中的软包装加速示意图。

附图中的标记为：100-第一支架，200-第一输送装置，300-第一吹气管，301-第一电磁阀，400-软包装杯体，401-软包装杯面，402-软包装杯沿下表面，403-软包装杯沿封口，500-软包装转动机构，501-第一驱动电机，502-第一驱动轮，503-第一导向轮，504-第一摩擦带，600-第二支架，601-第二吹气管，700-软包装翻转机构，800-第三支架，900-第二输送装置，1000-透明平板，1100-工业相机，1200-加速机构，1201-第二加速电机，1202-第二驱动轮，1203-第二从动轮，1204-第二摩擦带，1300-光源，1400-第三输送装置，1401-输送电机，1402-主动轴，1403-从动轴，1404-输送带，1405-剔除气缸，1406-剔除部。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

如图6所示的软包装杯沿缺陷检测设备，包括如图1所示的第一支架100，第一支架100内设有第一输送装置200；第一支架100上沿着输送方向设有若干如图3所示的第一吹气管300，第一吹气管300的管口指向第一输送装置200上的软包装杯沿下表面402；第一支架100上设有如图2所示的软包装转动机构500，软包装转动机构500位于第一输送装置200的上方，软包装转动机构500与第一输送装置200上的软包装杯体400相接触；还包括第二支架600，第二支架600上设有软包装翻转机构700，第二支架600上沿着输送方向设有若干第二吹气管601，第二吹气管601的管口指向翻转后的软包装杯面401，软包装翻转机构700的输入端与第一输送装置200的输出端相衔接；还包括如图8所示的第三支架800，第三支架800内设有第二输送装置900，第二输送装置900的输入端与软包装翻转机构700的输出端相衔接；第三支架800上设有如图7所示的加速机构1200，加速机构1200位于第二输送装置900的上方，加速机构1200与第二输送装置900上的软包装杯体400相接触；第三支架800上设有至少一块如图9所示的透明平板1000，透明平板1000在第三支架800上沿着输送方向水平或向下倾斜设置，透明平板1000的进入端与第二输送装置900的输出端相衔接；第三支架800上设有如图10所示的工业相机1100，工业相机1100位于透明平板1000的上方，工业相机1100与透明平板1000垂直正对。

软包装转动机构500包括第一驱动电机501，第一驱动电机501固设在第一支架100上，第一驱动电机501的驱动端设有第一驱动轮502，第一支架100设有至少两个第一导向轮503，其中两个第一导向轮503连线与第一输送装置200的输送方向平行，第一导向轮503和第一驱动轮502通过第一摩擦带504相连接，第一摩擦带504与第一输送装置200上的软包装杯体400相接触；第一支架100上的软包装转动机构500至少有一组，每一组中软包装转动机构500的数量为左右两个，第一输送装置200上的软包装从一组软包装转动机构500中的两个第一摩擦带504之间经过，第一输送装置200上的软包装杯体400与一组软包装转动机构500中的两个第一摩擦带504同时接触。

若干第一吹气管300在第一支架100上沿着输送方向等间隔同排设置，第一吹气管300的管口指向第一输送装置200上软包装杯沿下表面402处，第一吹气管300上设有如图4所示的第一电磁阀301；若干第二吹气管601在第二支架600上沿着输送方向设置，第二吹气管601的管口指向软包装杯面401，第二吹气管601上设有第二电磁阀。

加速机构1200包括第二加速电机1201，第二加速电机1201固设在第三支架800上，第二加速电机1201的驱动端设有第二驱动轮1202，第三支架800上设有第二从动轮1203，第二从动轮1203和第二驱动轮1202通过第二摩擦带1204相连接，第二摩擦带1204与第二输送装置900上的软包装杯体400相接触；第三支架800上的加速机构1200至少有一组，每一组中加速机构1200的数量为左右两个，第二输送装置900上的软包装杯体400与一组加速机构1200中的两个第二摩擦带1204同时接触。

透明平板1000的倾斜角度为0～30度，工业相机1100的拍摄方向与透明平板1000相垂直。

第三支架800上设有光源1300，光源1300位于透明平板1000的下方，光线射出方向与透明平板1000相垂直；透明平板1000与一组加速机构1200形成的通道相对应。

第三支架800内设有如图11所示的第三输送装置1400，第三输送装置1400的输入端与透明平板1000的送出端平滑衔接；第三支架800上设有至少一个剔除气缸1405，剔除气缸1405位于第三输送装置1400的一侧，剔除气缸1405的活塞杆上设有剔除部1406，剔除部1406的运动方向与第三输送装置1400的输送方向相垂直，一个剔除部1406对应一块透明平板1000的输出端。

第一输送装置200、第二输送装置900和第三输送装置1400均由输送电机1401、主动轴1402、从动轴1403和输送带1404组成；第一摩擦带504和第二摩擦带1204均为皮带；剔除部1406为板状结构。

本发明的工作原理为：

如图15所示的软包装杯面401向下置于第一输送装置200的输送带上，如图12和图13所示的软包装进入两个第一摩擦带504限定出的通道内，在两个第一摩擦带504相对于软包装相反运动产生的摩擦力作用下，软包装在第一输送装置200的输送带上快速转动，当软包装到达第一吹气管300处时，第一电磁阀301控制第一吹气管300吹气，第一吹气管300对准软包装杯沿下表面402处，软包装依次经过所有第一吹气管300，所有第一吹气管300协同将软包装杯沿下表面402的水珠彻底吹掉；被吹掉水珠的软包装随着第一输送装置200的输送带到达软包装翻转机构700处，软包装翻转机构700将软包装进行180度的翻转，翻转后软包装由杯面向下，变为杯面向上，如图14所示，当软包装到达第二吹气管601处时，第二电磁阀控制第二吹气管601吹气，第二吹气管601对准软包装杯面401吹气，软包装依次经过所有第二吹气管601，所有第二吹气管601协同将软包装杯面401处水珠彻底吹掉。如图16所示，软包装进入由两个第二摩擦带1204限定处的通道内，软包装随着第二输送装置900的输送带继续前进，并在两个第二摩擦带1204加速作用力下，在第二输送装置900的输送带上加速向前滑动，并快速通过对应的透明平板1000，软包装在通过透明平板1000的过程中被工业相机1100拍照，经机器视觉软件对拍到的照片进行识别，若在照片中发现杂质或气泡等影像，则该软包装不合格，在经过剔除气缸1405的时候，被板状结构的剔除部1406从第三输送装置1400的输送带上推出，若是拍摄到的照片未发现异常，则合格的软包装从第三输送装置1400的输送带上顺利输出，完成整个检测过程。

以水果罐头软包装为例，在软包装封膜过程中，果屑等固形物易粘在杯沿上，可能被压入封膜处，导致软包装杯沿封口403缺陷，这种产品如出厂前未被检测出来，在运输和储藏过程中易发生泄漏或微生物污染的问题。软包装在水浴杀菌后进入检测流水线，刚从杀菌装置出来的软包装杯沿处粘有大量水珠，这些水珠对机器视觉软件识别的干扰比较严重，必须去除这些水珠才能进入下一步检测。软包装杯面401处为平面，采用压缩空气吹扫效果较好，而杯沿是圆周边，直接采用气吹的方式无法将粘在软包装杯沿下表面402的水珠完全去除，这样会导致检测误差较大。

软包装杀菌后通过理杯机使杯面向下进入检测流水线，通过第一电磁阀301程控吹气，可有效节省压缩空气用量；软包装通过两个第一摩擦带504带动，两个第一摩擦带504相对于软包装接触位置的运动方向相反，可使软包装在前进的同时发生旋转，再通过气吹可实现软包装杯沿下表面402水珠完全去除。软包装杯沿下表面402水珠吹干后，采用软包装翻转机构700实现软包装杯面401朝上，通过鸭嘴式吹气口可实现杯面水珠的吹扫。当软包装进入检测位置前被两侧高速转动第二摩擦带1204加速，滑过安装有光源1300和工业相机1100的透明玻璃板1000，光源1300点亮，同时工业相机1100拍摄照片。照片通过机器视觉软件运算识别，如识别出来不合格的软包装通过剔除气缸1405剔除。

软包装翻转机构700由两条相扭转的滑道机构构成，两条相扭转的滑道进入端对准第一输送装置200输送带的输出端，软包装进入软包装软包装翻转机构700后，由杯面向下翻转180度变为杯面向上。