ZB48包裝機煙包端部透明紙質量檢測裝置的研制

黃志楠 董宇星 嚴真綸

摘要：針對ZB48包裝機煙包端面透明紙缺失、破損、褶皺等質量缺陷，且設備內部無設計安裝對小盒煙包端面透明紙進行質量檢測的裝置。通過硬件系統搭建、原機通道改良、檢測安裝調試等步驟，利用設備原有剔除通道、冗余I/O口等元件，在ZB48包裝機組的YB518盒外透明紙包裝機的輸出裝置上擴展檢測裝置，設計安裝對小盒煙包透明紙端部進行質量檢測的裝置。此檢測裝置能夠自動化完成透明紙包裝質量檢測，識別不合格包裝并剔除，解決因原機設計缺陷帶來的質量隱患問題，降低操作人員勞動強度，保證產品質量。

關鍵詞：包裝機、透明紙、質量檢測

ZB48包裝機組由YB48型硬盒包裝機、YF64型盒包存儲裝置、YB518型盒外透明紙包裝機、YB618型硬條及條外透明紙包裝機和YF711型商標紙堆垛輸送裝置五個單機組成。在生產過程中，由于煙用材料、設備機械等各方面的原因，往往會發生透明紙破損、褶皺、散包等問題，一直以來這一問題未能得到有效的解決。目前國內對于煙包端面透明紙包裝缺陷問題，查閱相關資料，任曉智通過設計加裝輔助熱封系統來改善透明紙包裝質量，從而減少透明紙缺陷煙包的產生[1]、張伽通過設計制作弧形檢測爪來檢測透明紙散包缺陷[2]、余有芳通過光纖檢測器來檢測煙包端面短邊透明紙來檢測小包透明紙缺陷[3]。尚無在YB518包裝機組內部安裝視覺檢測系統來檢測透明紙質量缺陷的實例。本文提出在YB518盒外透明紙包裝機的輸出裝置上擴展透明紙視覺檢測裝置，解決因原機設計缺陷帶來的質量隱患問題。

1問題分析

在YB518盒外透明紙包裝機中，煙包在折疊轉塔內完成小盒透明紙的包裝后，通過煙包輸送通道兩側的熔接站完成烙封和美容，然后運送到下一工序。整個過程小盒兩端折角面處于全程遮擋狀態，且在YB518包裝機的輸出裝置上沒有設計安裝針對透明紙端面的自動檢測裝置。操作工在設備運行過程中也無法對煙包透明紙外觀實時監控，透明紙缺陷煙包極有可能進入下一工序。因此，如何在設備運行中對煙包端部透明紙包裝質量問題進行自動檢測判定并剔除，是提升產品質量的關鍵。

2 問題解決

2.1系統搭建

采用CCD視覺系統來完成煙包透明紙的外觀質量檢測，基本原理是通過對設備運行中待檢測的小盒煙包實時拍照，然后將其圖像數字化后使用圖像分析工具，對實時圖像進行檢測判斷，并利用原機剔除機構將不合格煙包進行剔除。根據煙包透明紙視覺檢測系統的主要功能，將其硬件分為五個模塊，分別是：圖像采集模塊、控制模塊、圖像處理模塊、 執行模塊、顯示及操作模塊。

圖像采集模塊采集煙包外觀圖像后向圖像處理模塊傳送圖像信息，檢測煙包位置后向控制模塊傳送定位檢測信號;控制模塊需要將定位信號和剔除信號集中處理后，向圖像采集模塊傳送相機觸發信號， 向原機執行模塊發出剔除信號;執行模塊接收到剔除信號后剔除不合格產品; 圖像處理模塊需要將圖像信息處理后傳送到顯示及操作模塊， 根據圖像信息判定產品缺陷后將剔除信號傳送給控制模塊;同時操作人員可以通過顯示操作模塊手動調整圖像處理、控制參數。

2.2工位選擇

由于設備高速運轉、被測煙包全程處于被遮蓋狀態、被測目標是透明紙的折角，所以帶來以下難點：檢測工位的選擇需使攝像頭能在煙包靜止時拍攝和有足夠穩定的光源，這樣才能保證圖像清晰穩定。綜合上述條件，最終選擇安裝位置為熱封烙鐵之后，熱收縮加熱器之前，即原機YB518剔除口的前一工位。

2.3原機通道改良

YB518型盒外透明紙包裝機設備主要特點是煙包輸送采用雙通道設計，且煙包輸送通道采用上下輸送帶夾緊雙層煙包輸送封閉式設計，所以檢測的加裝就必須將原煙包輸送通道側面的導架進行改良，使其滿足：1、使攝像頭能拍攝到煙包端部兩端的兩個完整折角;2、起到良好的煙包導向作用，不影響生產運行。改良后導架示意圖如圖2-3所示：

2.4 檢測安裝調試

在原機YB518剔除口的前一工位安裝此包裝質量檢測裝置，包括相機、反光鏡、傳感器、控制器等。控制器與相機和傳感器分別可通信地連接。相機布置在包裝機的兩個軌道的外側以及兩個軌道之間;反光鏡布置在兩個軌道之間，并且反光鏡的反射表面與軌道行進方向之間具有小于90度的角度。傳感器感測待測包裝是否到位，在到位時向控制器發送到位信號?？刂破髟诮邮盏降轿恍盘?時，控制條形光源提供照明和控制相機進行拍攝;并且接收待測煙包的圖像，根據圖像判斷煙包質量是否合格。若檢測裝置判定煙包不合格，則控制器將剔除信號送至原機YB518的冗余I/O口，利用原機剔除機構將不合格煙包進行剔除。

2.5運行測試結果

加裝的煙包端部透明紙質量檢測在生產過程中，能夠準確及時剔除端部透明紙缺陷煙包，整個系統調整方便，故障率低，易于維護保養。在產品質量提升，以及操作人員處理不合格煙包方面，節約了大量人力物力，具有很高的效益。

本系統自安裝調試以來運行穩定，在生產過程中對煙包誤剔除率小于0.01%，產品質量得到保障，職工勞動強度大大降低。

3結語

本項目在YB518原封閉的煙包輸出通道中加入視覺檢測裝置，其對YB518烙封部分輸出通道的改造極具創新性。通過改良烙封部分輸出通道的煙包導架，使原本被遮擋的煙包透明紙端面可以被相機捕捉到。獲取圖像后，由控制器對圖像進行分析識別，判斷是否合格;當出現不合格煙包后，發送剔除信號給原機YB518，利用原機剔除機構將不合格煙包剔除。保障了小盒煙包的透明紙包裝質量，降低了操作人員的工作強度，具有較高的效益和較強的推廣價值。

參考文獻

[1]任曉智， 張麗敏， 賓彬超，等. CH透明紙包裝機透明紙輔助熱封系統的設計[J]. 裝備制造技術， 2000（04）：22-24.

[2]張伽. 研制安裝CH包裝機透明紙散包檢測裝置[J]. 企業技術開發：下， 2011， 30（004）：118-118.

[3]余有芳， 楊羅華， 李志紅. 透明紙包裝機透明紙檢測技術研究[J]. 中國新技術新產品， 2019， No.384（002）：90-91.