纖維濾棒中線膠自動檢測系統(tǒng)

馮新軍，趙松斌，許玉江

（河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司洛陽卷煙廠，河南洛陽 471003）

1 存在問題

目前，國內(nèi)煙草生產(chǎn)企業(yè)廣泛使用ZL22濾棒成型機組，濾棒條生產(chǎn)速度為400 m/min。實際生產(chǎn)中，由于存在成形紙輸送速度快、膠水結(jié)團、中線膠涂膠器堵塞等情況，導(dǎo)致經(jīng)常出現(xiàn)中線膠斷流、寬度超標(biāo)等質(zhì)量問題。中膠線是濾棒生產(chǎn)過程中需要嚴(yán)格控制的一項質(zhì)量指標(biāo)。為保證濾棒條和成形紙的粘連，有效防止絲束棒從濾棒或濾嘴中脫落，必須確保濾棒中線膠噴涂質(zhì)量。濾棒成型機組原設(shè)計沒有中線膠自動檢測功能，中線膠噴涂質(zhì)量完全依靠生產(chǎn)操作人員頻繁用眼觀察，發(fā)現(xiàn)濾棒沒有中膠線時，停機進行處理。濾棒成型機的運行速度極快，生產(chǎn)速度最高可達4000支/min（400 m/min），生產(chǎn)操作人員發(fā)現(xiàn)中膠線質(zhì)量問題時，往往已經(jīng)生產(chǎn)出大量不合格品。若不能及時發(fā)現(xiàn)中線膠斷流，輕則產(chǎn)生質(zhì)量缺陷，重則造成質(zhì)量事故和生產(chǎn)材料損失。

為此利用現(xiàn)代視覺檢測技術(shù)設(shè)計制作1套纖維濾棒中線膠自動檢測系統(tǒng)，取代人工勞動。

2 硬件構(gòu)成

中線膠檢測系統(tǒng)硬件主要由CCD圖像處理器、PLC、觸摸屏和VGA采集卡組成。CCD圖像處理器若檢測出中線膠斷流、寬度超標(biāo)時，將信號傳送給PLC，由PLC執(zhí)行是否停機、報警等功能；VGA采集卡將圖像處理器的實時影像顯示到觸摸屏，并由CCD圖像處理器對涂膠效果進行有效地實時監(jiān)控與結(jié)果判定。

2.1 圖像處理器

CCD圖像處理器采用基恩士CV-5001智能相機系統(tǒng)，通過圖像灰度值處理，膠水帶和濾棒盤紙有明顯區(qū)別，圖像穩(wěn)定且易于分析計算。光源與CCD相機鏡頭安裝在涂膠出口處附近。運行時CCD相機每30 ms拍1張照片作為檢測對象。相機取像后，圖像處理器將在相片中尋找中線膠，并計算其寬度和角度，若有斷膠情況，則尋找失敗，同時將檢測結(jié)果發(fā)送到PLC。

2.2 PLC

為保證PLC和CCD圖像處理器的兼容性，PLC采用基恩士KV-1000控制器。PLC主要負(fù)責(zé)控制CCD圖像處理器，接收CCD圖像處理器的測量結(jié)果并判定輸出。由于運行時CCD相機每30 ms拍1張照片，CCD圖像處理器檢測頻率約為33次/s，故選擇響應(yīng)速度快的PLC作為圖像處理器結(jié)果接收端。圖像處理器的運行信號、檢測信號和不良結(jié)果信號連接到PLC輸入端。結(jié)合運行信號，可以統(tǒng)計檢測數(shù)量和不良數(shù)量。不良結(jié)果分為中線膠斷流、中線膠寬度超標(biāo)和中線膠位置超標(biāo)等3種類型，這些檢測結(jié)果數(shù)據(jù)通過RS232串口通信方式從CCD圖像處理器傳送到PLC。在PLC程序中，當(dāng)PLC接收到成型機生產(chǎn)開始信號，并達到開機延時設(shè)定時間（一般為3 s），PLC觸發(fā)LED光源啟動、CCD相機取像和CCD圖像處理器運算判斷。CCD圖像處理器將檢測結(jié)果輸入到PLC中，當(dāng)PLC接收到的不良檢測結(jié)果（NG信號）連續(xù)累計達到預(yù)設(shè)次數(shù)（一般為30次）時，PLC輸出報警信號及停機信號，觸發(fā)報警器啟動，成型機停機。

2.3 觸摸屏

觸摸屏采用基恩士VT-S10，顯示圖像處理器的實時影像及測量結(jié)果，統(tǒng)計顯示檢測次數(shù)及不良數(shù)量，設(shè)定預(yù)設(shè)參數(shù)。

3 工作原理

系統(tǒng)采用1個黑白CCD相機對生產(chǎn)過程中的紙帶進行拍照，采用內(nèi)部觸發(fā)模式（觸發(fā)時間為30 ms）使拍攝到的圖像進入圖像處理單元CV5001。在圖像處理單元根據(jù)邊緣寬度、邊緣缺陷檢、明亮度等檢測工具檢測紙帶是否有膠水。通過各通道的圖像進行分析，若紙帶無膠水或膠水過細(xì)時，則圖像處理單元給PLC發(fā)出NG信號，當(dāng)連續(xù)NG信號達到預(yù)設(shè)次數(shù)時，PLC輸出報警信號及停機信號。本機采集機器停/開機信號，根據(jù)現(xiàn)場需要可在成型機開機后延時，本機才進行檢測，機器停機不做檢測，檢測流程見圖1。

圖1 檢測流程

4 應(yīng)用效果

纖維濾棒成型機投用中線膠自動檢測系統(tǒng)后，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，故障率極低，符合設(shè)計要求。截至目前，已使用1年多時間，從未發(fā)生系統(tǒng)沖突及其他異常。生產(chǎn)中系統(tǒng)能及時發(fā)現(xiàn)中線膠斷膠、中線膠位置和寬度超標(biāo)問題，并進行報警和停機，有力保證了濾棒質(zhì)量。檢測系統(tǒng)簡單實用，維護方便，完全取代人工勞動，操作工勞動強度明顯降低。