ZB48包装机烟包端部透明纸质量检测装置的研制

黄志楠 董宇星 严真纶

摘要：针对ZB48包装机烟包端面透明纸缺失、破损、褶皱等质量缺陷，且设备内部无设计安装对小盒烟包端面透明纸进行质量检测的装置。通过硬件系统搭建、原机通道改良、检测安装调试等步骤，利用设备原有剔除通道、冗余I/O口等元件，在ZB48包装机组的YB518盒外透明纸包装机的输出装置上扩展检测装置，设计安装对小盒烟包透明纸端部进行质量检测的装置。此检测装置能够自动化完成透明纸包装质量检测，识别不合格包装并剔除，解决因原机设计缺陷带来的质量隐患问题，降低操作人员劳动强度，保证产品质量。

关键词：包装机、透明紙、质量检测

ZB48包装机组由YB48型硬盒包装机、YF64型盒包存储装置、YB518型盒外透明纸包装机、YB618型硬条及条外透明纸包装机和YF711型商标纸堆垛输送装置五个单机组成。在生产过程中，由于烟用材料、设备机械等各方面的原因，往往会发生透明纸破损、褶皱、散包等问题，一直以来这一问题未能得到有效的解决。目前国内对于烟包端面透明纸包装缺陷问题，查阅相关资料，任晓智通过设计加装辅助热封系统来改善透明纸包装质量，从而减少透明纸缺陷烟包的产生[1]、张伽通过设计制作弧形检测爪来检测透明纸散包缺陷[2]、余有芳通过光纤检测器来检测烟包端面短边透明纸来检测小包透明纸缺陷[3]。尚无在YB518包装机组内部安装视觉检测系统来检测透明纸质量缺陷的实例。本文提出在YB518盒外透明纸包装机的输出装置上扩展透明纸视觉检测装置，解决因原机设计缺陷带来的质量隐患问题。

1问题分析

在YB518盒外透明纸包装机中，烟包在折叠转塔内完成小盒透明纸的包装后，通过烟包输送通道两侧的熔接站完成烙封和美容，然后运送到下一工序。整个过程小盒两端折角面处于全程遮挡状态，且在YB518包装机的输出装置上没有设计安装针对透明纸端面的自动检测装置。操作工在设备运行过程中也无法对烟包透明纸外观实时监控，透明纸缺陷烟包极有可能进入下一工序。因此，如何在设备运行中对烟包端部透明纸包装质量问题进行自动检测判定并剔除，是提升产品质量的关键。

2 问题解决

2.1系统搭建

采用CCD视觉系统来完成烟包透明纸的外观质量检测，基本原理是通过对设备运行中待检测的小盒烟包实时拍照，然后将其图像数字化后使用图像分析工具，对实时图像进行检测判断，并利用原机剔除机构将不合格烟包进行剔除。根据烟包透明纸视觉检测系统的主要功能，将其硬件分为五个模块，分别是：图像采集模块、控制模块、图像处理模块、 执行模块、显示及操作模块。

图像采集模块采集烟包外观图像后向图像处理模块传送图像信息，检测烟包位置后向控制模块传送定位检测信号;控制模块需要将定位信号和剔除信号集中处理后，向图像采集模块传送相机触发信号， 向原机执行模块发出剔除信号;执行模块接收到剔除信号后剔除不合格产品; 图像处理模块需要将图像信息处理后传送到显示及操作模块， 根据图像信息判定产品缺陷后将剔除信号传送给控制模块;同时操作人员可以通过显示操作模块手动调整图像处理、控制参数。

2.2工位选择

由于设备高速运转、被测烟包全程处于被遮盖状态、被测目标是透明纸的折角，所以带来以下难点：检测工位的选择需使摄像头能在烟包静止时拍摄和有足够稳定的光源，这样才能保证图像清晰稳定。综合上述条件，最终选择安装位置为热封烙铁之后，热收缩加热器之前，即原机YB518剔除口的前一工位。

2.3原机通道改良

YB518型盒外透明纸包装机设备主要特点是烟包输送采用双通道设计，且烟包输送通道采用上下输送带夹紧双层烟包输送封闭式设计，所以检测的加装就必须将原烟包输送通道侧面的导架进行改良，使其满足：1、使摄像头能拍摄到烟包端部两端的两个完整折角;2、起到良好的烟包导向作用，不影响生产运行。改良后导架示意图如图2-3所示：

2.4 检测安装调试

在原机YB518剔除口的前一工位安装此包装质量检测装置，包括相机、反光镜、传感器、控制器等。控制器与相机和传感器分别可通信地连接。相机布置在包装机的两个轨道的外侧以及两个轨道之间;反光镜布置在两个轨道之间，并且反光镜的反射表面与轨道行进方向之间具有小于90度的角度。传感器感测待测包装是否到位，在到位时向控制器发送到位信号。控制器在接收到到位信号 时，控制条形光源提供照明和控制相机进行拍摄;并且接收待测烟包的图像，根据图像判断烟包质量是否合格。若检测装置判定烟包不合格，则控制器将剔除信号送至原机YB518的冗余I/O口，利用原机剔除机构将不合格烟包进行剔除。

2.5运行测试结果

加装的烟包端部透明纸质量检测在生产过程中，能够准确及时剔除端部透明纸缺陷烟包，整个系统调整方便，故障率低，易于维护保养。在产品质量提升，以及操作人员处理不合格烟包方面，节约了大量人力物力，具有很高的效益。

本系统自安装调试以来运行稳定，在生产过程中对烟包误剔除率小于0.01%，产品质量得到保障，职工劳动强度大大降低。

3结语

本项目在YB518原封闭的烟包输出通道中加入视觉检测装置，其对YB518烙封部分输出通道的改造极具创新性。通过改良烙封部分输出通道的烟包导架，使原本被遮挡的烟包透明纸端面可以被相机捕捉到。获取图像后，由控制器对图像进行分析识别，判断是否合格;当出现不合格烟包后，发送剔除信号给原机YB518，利用原机剔除机构将不合格烟包剔除。保障了小盒烟包的透明纸包装质量，降低了操作人员的工作强度，具有较高的效益和较强的推广价值。

参考文献

[1]任晓智， 张丽敏， 宾彬超，等. CH透明纸包装机透明纸辅助热封系统的设计[J]. 装备制造技术， 2000（04）：22-24.

[2]张伽. 研制安装CH包装机透明纸散包检测装置[J]. 企业技术开发：下， 2011， 30（004）：118-118.

[3]余有芳， 杨罗华， 李志红. 透明纸包装机透明纸检测技术研究[J]. 中国新技术新产品， 2019， No.384（002）：90-91.