條煙透明紙拉線檢測裝置的研制

1、<p>　　條煙透明紙拉線檢測裝置的研制</p><p>　　[摘 要]在條煙透明紙折疊成型過程中，存在諸多影響條煙拉線外觀質量穩(wěn)定的因素，而條煙的拉線缺陷又是質量檢測的一個重點。在此工位上傳統(tǒng)方法是依靠人工對透明紙拉線缺陷進行檢測，效率非常低，也容易發(fā)生漏檢的情況。本裝置是基于條煙透明紙拉線的存在的實際缺陷問題而有針對性研制的，文中主要討論了基于數(shù)字圖像處理技術的條煙透明紙拉線缺陷視覺檢測系統(tǒng)的具體內

2、容，提出了檢測系統(tǒng)的構建方案，介紹了檢測裝箱置的組成和結構及對不合格品的處理方案。裝置構成得到了優(yōu)化，檢測項目全面，避免了以往人工檢測帶來的漏檢等不足。 </p><p>　　[關鍵詞]條煙拉線缺陷 </p><p>　　中圖分類號：TS43 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）02-0354-02 </p><p>　　煙草企業(yè)中成品條煙包裝外

3、觀質量是關系到香煙質量的重要因素，對包裝質量的檢測是確保香煙質量的關鍵環(huán)節(jié)之一。在條盒煙生產(chǎn)過程中，對條盒煙外圍包裹了一層透明包裝紙，以達到美觀、密封、防潮效果。同時，為便于用戶拆開包裝，在透明包裝紙的內表面貼有一條寬約2-3mm的拉線。在生產(chǎn)過程中，因各種原因，拉線也可能出現(xiàn)缺失、偏移、錯牙、缺口錯位等質量缺陷問題，嚴重影響條盒煙的包裝質量。傳統(tǒng)的檢測方法是對各包裝機生產(chǎn)的條煙在裝封箱機前集中進行檢測，由于各機組的情況不同，生產(chǎn)的條煙

4、透明紙拉線的偏移、錯牙等位置和大小可能有偏差，但又在質量允許范圍內，如果其累積偏差增大的話，勢必會給條煙檢測器的設定標準帶來困難，增加檢測難度，檢測精度難于保證，如果未能及時發(fā)現(xiàn)，造成這種包裝有質量問題的條煙流入市場，會嚴重影響卷煙企業(yè)的聲譽。 </p><p>　　針對這個問題，很多煙廠采用了在ZB45包裝機的條透機出口處再增加安裝了一對一的條煙外觀檢測裝置，以此來確保條煙的外觀質量。但此方案也存在如下一些問題

5、： </p><p>　　1、對安裝位置有較高要求，對于條煙拉線面朝下的檢測裝置的安裝位置，一般條外觀檢測裝置需要的安裝距離在700mm左右，包括條包翻轉分離機構、視頻檢測柜及剔除機構，但大多數(shù)煙廠條透包機條煙輸送出口距條煙輸送高架處適合條外觀檢測安裝空間只有500mm左右的距離，而且條煙輸送過程中，因設備包裝工序的原因，條煙的拉線是朝下貼合輸送皮帶往前輸送的，現(xiàn)在的檢測系統(tǒng)都是要求條煙拉線面要朝上時才能進行檢測

6、。因此，必須增加機械翻轉裝置對條煙進行翻轉，條煙翻轉后使拉線面朝上，才能對條煙拉線進行有效檢測，而現(xiàn)有的條煙出口距離是不足以實現(xiàn)翻轉機構與檢測裝置的共存，如需在此安裝條煙外觀檢測裝置，需確保具有足夠的安裝位置才行。 </p><p>　　2、在條透機出口處和封箱機前都安裝條外觀檢測，會造成重復投入和重復檢測，增加采購成本和維護成本。目前一臺條煙外觀檢測設備的采購成本大約在30萬元左右，而采用這種新型的檢測裝置，預

7、計采購成本可控制在10萬元以內，這樣既可以實現(xiàn)在設備現(xiàn)有安裝位置進行檢測裝置的安裝，實現(xiàn)對條煙拉線質量缺陷的檢測與剔除，提升條煙接線外觀的質量，同時從投資成本上亦可大大節(jié)約。 </p><p>　　3、條煙出口所出現(xiàn)的外觀缺陷很大一部份體現(xiàn)在條煙拉線的質量問題上，雖然有的條透包裝機上會配置拉線檢測裝置，但這種檢測是在條煙透明紙包裝成型之前進行檢測，對條煙成型后的情況則無法做到事后檢測，而在透明紙折迭成型過程中，還

8、存在許多影響條煙拉線成型質量的因素，還會不斷出現(xiàn)新的質量問題，還需要對條煙拉線位置等進行不斷的調整，如果各機臺都有拉線質量缺陷的條煙都輸送到裝封箱機前再進行檢測，就不能在第一時間內有針對性的解決問題，也會造成很大的浪費。而條煙從條煙高架往裝封機的輸送過程中，可能會因條煙在爬升、輸送、調頭、下落或碰撞等過程中而出現(xiàn)二次損傷。則有必要在裝封機前要配置條煙外觀檢測裝置，在工序的終端對條煙外觀進行檢測，這樣，就能做到點面結合進行有效檢測。 &l

9、t;/p><p>　　本文討論了一種安裝在條透機出口處，單獨檢測拉線質量的檢測裝置，此檢測方式則無需增加翻轉機構，即可實現(xiàn)檢測與剔除，結構簡單，占用空間小，檢測針對性強，精度更高。 </p><p><b>　　1、系統(tǒng)構成 </b></p><p>　　條煙外包裝拉線檢測系統(tǒng)包括如下部分：工業(yè)用控制計算機、顯示器、相機、鏡頭、光源、IO控制單元、

10、檢測軟件、位置傳感器、剔除氣缸等。系統(tǒng)安裝在包裝機出口處，采用單臺相機正面拍攝拉線，光源從側面進行打光，剔除裝置采用氣缸直接將問題煙條剔出軌道。 </p><p><b>　　2、工作原理 </b></p><p>　　條煙從條透包裝機出口輸送出來后，進入有皮帶帶動的輸送跑道上（如圖1所示），跑道上安裝有反射式光纖，條煙經(jīng)過時觸發(fā)光纖，光纖將信號輸入IO控制單元，IO

11、控制單元觸發(fā)相機和光源進行曝光拍照。照片傳輸給工控機后進行處理，通過圖像算法識別拉線是否存在問題，如果存在問題，工控機會給IO控制單元信號，做剔除煙包的準備，當問題煙包經(jīng)過剔除位時，剔除位光纖將信號發(fā)給IO控制單元，IO控制單元確認剔除，直接控制剔除氣缸進行剔除。 </p><p>　　3、檢測部分安裝結構 </p><p>　　條透機包裝好的條煙拉線搭口一般是在皮帶下面，如果在上方進行拍

12、照，需要增加翻轉裝置，這樣會使系統(tǒng)更加復雜，并且進行翻轉也會對煙條造成損傷，增加了不穩(wěn)定的因素。為此，如采用從下方進行拍攝的方式，不需要對條煙進行翻轉（如圖2）即可完成。 </p><p>　　視覺檢測部分的關鍵可以連續(xù)獲得拉線清晰，穩(wěn)定性高的圖像，采用3組光源從側面打光，3組光源分別為1組長光源和2組短光源，光源的發(fā)散角為15度，可以在近距離實現(xiàn)近似的平行光，光源的位置盡量貼近煙條，這樣可以突出拉線線條，減少其

13、他地方的反光。拍攝出的效果如圖3所示。 </p><p>　　4、剔除部分安裝結構 </p><p>　　檢測出的質量不合格條煙采用氣缸進行剔除，剔除氣缸采用L型支架安裝在跑道上，偏移檢測位置60？mm左右，這樣可以做到即檢即剔（如圖4），中間不會間隔煙條，保證剔除的準確性。剔除氣缸采用FESTO的高速氣缸，整個剔除動作在60ms內完成，剔除的煙條在離開跑道的時候會有很大的沖力，因此，需要

14、一個具有緩沖作用的條煙剔除通道，在通道后部裝有海綿等緩沖墊，煙條在經(jīng)過緩沖之后順著弧形滑道進入壞煙收集箱。緩沖墊和弧形滑道可以保護煙條不受二次損傷。剔除位光纖安裝在跑道下方，調整感應距離使得只有煙條經(jīng)過時才會有信號，這樣可以避免人手在拿煙時誤觸發(fā)剔除氣缸，造成人員傷害。 </p><p><b>　　5、軟件設計 </b></p><p>　　軟件采用VC++進行編程

15、，具有邊界定位、拉線檢測、圓弧檢測、關聯(lián)檢測功能。邊界定位用于確認每條煙的整體偏移量，拉線和圓弧檢測用于檢測拉線缺失和定位拉線位置，關聯(lián)檢測用于檢測拉線偏移量。軟件算法的處理速度在20ms以內。 </p><p><b>　　6、結束語 </b></p><p>　　此裝置只需要200mm的安裝位置，并且不需要對煙條進行翻轉。經(jīng)過實際測試，此方案對于拉線缺失可100%

16、檢測，對拉線偏移檢測可精確到±1mm，這極大的保證了拉線檢測的精度，消除了不同機臺生產(chǎn)的差異，該裝置具有很高的實用性、可靠性。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1] 唐向陽，張勇，李江有等.機器視覺關鍵技術的現(xiàn)狀及應用展望[J].昆明理工大學學報（理工版），2004，29（2）：36-39 </p>&l

17、t;p>　　[2] 劉榮輝.機器視覺系統(tǒng)在GDX2包裝機組中的應用[J].煙草科技，2005，（11）：10-13 </p><p>　　[3] 劉煥軍，王耀南編. 機器視覺中的圖像采集技術[J].電腦與信息技術，2003（1）：18-21 </p><p>　　[4] 賈云德主編.機器視覺[M].北京：科學出版社，2000 </p><p>　　[5] 吳炯

18、，張秀彬.數(shù)字圖像中邊緣算法的實驗研究[J].微計算機息，2004，20（5）：106-107 </p><p>　　[6] 高潮.基于機器視覺的裂紋缺陷檢測技術[J].航空精密制造技術，2007，10（5）：23-25[1] </p><p><b>　　作者簡介： </b></p><p>　　黃敬貴（1969-），男，本科（工學士），江西