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條盒商標紙（簡稱條盒紙）涂膠是卷煙包裝過程中的重要工序，涂膠方式分為機械式膠旋轉(zhuǎn)接觸涂膠和自動式噴嘴噴灑涂膠［1］。意大利某公司生產(chǎn)的C800-BV包裝機的涂膠方式為自動噴灑涂膠，該方式在生產(chǎn)中由于膠水壓力、膠水內(nèi)存在氣泡、噴膠嘴堵塞等因素，容易產(chǎn)生涂膠不均、膠水涂膠點（簡稱膠點）丟失等現(xiàn)象，但原設備無檢測裝置對條盒紙膠點進行檢測并對膠點缺失條煙進行剔除，從而影響條盒紙包裝質(zhì)量。針對此問題已有相關(guān)研究與改進，陳元利等［2］基于GDX1包裝機組設計了密閉式上膠裝置，上膠過程采用PLC控制，保證了7個膠點的穩(wěn)定和均勻。速永倉等［3］通過對GDX4350條盒包裝機噴膠電磁鐵改進，解決了噴膠電磁鐵啟動力矩小、響應慢等問題，提高了產(chǎn)品生產(chǎn)的可靠性。但上述改進仍未能解決條盒紙膠點檢測及不合格條煙剔除等問題。視覺檢測技術(shù)主要通過工業(yè)相機獲取被測物體圖像，將圖像經(jīng)過數(shù)字化處理，根據(jù)像素分布、亮度、顏色等信息進行判別，從而控制現(xiàn)場設備動作。該技術(shù)目前已在制藥、包裝、煙草、物流、航天等領域得到廣泛應用［4-5］。為此，基于視覺檢測技術(shù)設計了一種條盒紙膠點檢測系統(tǒng)，通過對運行中的條盒紙膠點進行動態(tài)檢測，自動剔除膠點缺失的不合格條煙，以期提升條盒紙包裝質(zhì)量，降低卷煙生產(chǎn)消耗。

                   1.問題分析

在生產(chǎn)中，當C800-BV包裝機正常運行，條盒紙下降通道中的檢測器檢測到條盒紙時，該信號送入IPC控制系統(tǒng)，系統(tǒng)啟動條盒紙噴膠電磁閥動作，在氣壓泵的作用下將膠水從膠桶中泵出［6］，通過噴膠嘴噴灑到條盒紙上。涂有膠水的條盒紙下降到接紙盒上與運行到該位置的2×5煙包進行包裹成型，完成條煙的包裝。在噴膠、條盒紙輸送及包裹成型過程中，由于氣壓、溫度、膠水濃度、膠水質(zhì)量、噴膠嘴、噴膠電磁閥等因素的影響，容易產(chǎn)生條盒紙膠水漏涂的條煙，且該包裝機無檢測設備對此進行檢測，從而產(chǎn)生缺陷產(chǎn)品。

1.         2.系統(tǒng)組成
2.         2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

C800-BV包裝機條盒紙膠點檢測系統(tǒng)主要由雙微型高速工業(yè)相機及LED光源、智能檢測模塊、剔除裝置、光纖高速傳輸模塊、工控機5部分組成，見圖1。其中，雙微型高速工業(yè)相機主要對生產(chǎn)中運行的條盒紙上的膠點進行動態(tài)拍照，并將采集到的膠點圖像實時傳送給智能檢測模塊；智能檢測模塊用于對圖像數(shù)據(jù)進行分析處理［7］；剔除裝置用于剔除不合格產(chǎn)品；光纖高速傳輸模塊可以將當前采集圖像和報警信息傳送到終端計算機；工控機用于參數(shù)修改、數(shù)據(jù)接收、圖像監(jiān)控顯示［8］、數(shù)據(jù)記錄查詢等。

圖1條盒紙膠點檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

Fig.1Structureofdetectionsystemforgluepointsoncartonblank

1. 1. 2. 硬件設計

條盒紙膠點檢測系統(tǒng)采用嵌入式微處理器雙核DSP（Digitalsingalprocessor）作為主處理器的核心，處理速度為2GB/s；看門狗技術(shù)對軟件運行進行監(jiān)控和保護；EPROM存儲器對檢測數(shù)據(jù)進行保存和備份，保證檢測數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和可靠性，見圖2。圖像采集選用IBIS5-B-1300圖像感光芯片，為檢測系統(tǒng)提供D0～D9十位數(shù)字像素輸出信號、VSYNC幀同步信號、HREF行同步信號、PCLK像素同步信號、SCCB總線寄存器配置信號和SCLK工作時鐘信號等，通過SCCB總線協(xié)議方式配置工業(yè)相機的圖像并以RGB565數(shù)據(jù)格式輸出，60萬像素的CMOS高速工業(yè)相機（美國某公司）以及千兆光纖傳輸可使圖像傳輸速率達到40MPS。檢測光源選用高亮度藍色LED閃光燈，保證被測量點與背景顏色具有明顯差異，提高檢測的可靠性。電源模塊采用3個穩(wěn)壓直流芯片、防反接二極管和熔斷絲保險裝置，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾性。

1. 1. 3. 檢測程序

圖2條盒紙膠點檢測系統(tǒng)硬件設計框圖

在條盒紙膠點檢測過程中，首先將工業(yè)相機采集到的膠點圖像傳送到智能檢測模塊，該模塊將采集到的圖像經(jīng)過二值化、濾波等數(shù)字化處理后［9-12］，將采集圖像與標準圖像進行對比，并將膠點缺失圖像傳輸?shù)焦た貦C終端，控制剔除裝置將不合格產(chǎn)品剔除，同時發(fā)出聲光報警。該視覺檢測系統(tǒng)采用固定工業(yè)相機進行快速拍照，背景基本保持不變，主要對運動狀態(tài)下的膠點進行檢測，因此采用了基于背景建模的檢測方法［13］，以保證條盒紙膠點在拍照時的穩(wěn)定性。檢測系統(tǒng)圖像處理流程見圖3。

圖3檢測系統(tǒng)圖像處理流程圖

1. 1. 4. 工控機系統(tǒng)

工控機程序主要是利用Microsoftvisualstudio2010進行編寫［14］，負責整個系統(tǒng)的參數(shù)調(diào)整、數(shù)據(jù)備份、牌號更換、系統(tǒng)啟停、缺陷圖像查詢等工作。檢測軟件主要由以太網(wǎng)通信模塊、系統(tǒng)設置模塊、圖像顯示模塊、圖像缺陷信息保存查詢模塊4部分組成。

1. 1. 5. 設備安裝

為方便對檢測系統(tǒng)進行維修和調(diào)整，且保證工業(yè)相機能夠清晰地獲取運行狀態(tài)下條盒紙上7個膠點的圖像，通過定制的安裝支架，將兩個相機和LED光源安裝在條盒紙下降通道末端的條盒紙擋板上，見圖4。其中，工業(yè)相機6用于拍照條盒紙右側(cè)橫頭2個膠點和長側(cè)邊2個膠點，相機拍照角度約為135º；工業(yè)相機10用于拍照條盒紙左側(cè)橫頭2個膠點和長側(cè)邊1個膠點，相機拍照角度約為45º。相機和光源均可三維旋轉(zhuǎn)，以滿足圖像檢測的需要。

1. 1. 6. 工作流程

C800-BV包裝機正常運行時，條盒紙噴膠系統(tǒng)啟動，條盒紙膠桶氣壓泵電磁閥得電，氣壓泵開始工作，膠桶內(nèi)的膠水通過膠管被泵入到噴膠裝置［15-16］，當條盒紙下降通道中的檢測開關(guān)（32B310、

圖4膠點檢測系統(tǒng)安裝位置圖

Fig.4Installationpositionofdetectionsystem

?????1.條盒紙紙庫2.條盒紙吸附機構(gòu)3.條盒紙輸送裝置4.條盒紙噴膠裝置5.條盒紙接膠盒6.工業(yè)相機7.2×5煙包8.2×5推煙板9.光源10.工業(yè)相機

32B311）檢測到條盒紙時，系統(tǒng)啟動噴膠電磁閥動作，HHS噴膠裝置將膠水噴涂在條盒紙左右側(cè)橫頭邊和長側(cè)邊共7個膠點上，膠水量及膠點位置

（當條盒紙向下運行時，控制噴膠裝置的噴膠時間即可控制膠點在條盒紙上的位置）由系統(tǒng)參數(shù)決定，見圖5。當條盒紙膠點位置到達檢測點時，LED照明系統(tǒng)觸發(fā)點亮，相機連續(xù)拍照，采集膠點圖像并傳送到智能檢測模塊［17-18］，拍照幀速率≥100f/s。控制器通過圖像處理軟件對膠點進行識別［19-20］，若識別出的膠點少于7個，控制器記錄該條信息，輸出高電平觸發(fā)剔除裝置，剔除裝置將膠點缺失

1. 1. 1. 1. 1. 條盒紙噴膠裝置2.條盒紙左側(cè)橫頭邊膠點3.條盒紙長側(cè)邊膠點4.工業(yè)相機5.條盒紙6.條盒紙右側(cè)橫頭邊膠點7.傳感器8.照明光源

圖5條盒紙膠點檢測示意圖

Fig.5Schematicdiagramofdetectionofgluepointsoncartonblank