CN103293163A - 一种小张马口铁双面质量检测方法及检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种小张马口铁双面质量检测系统，包括上料装置、用于运送小张马口铁的生产线传送带、用于感应待检测的小张马口铁位置的光触发传感器、用于获取小张马口内表面以及外表面的图像采集模块、用于内表面以及外表面质量检测的工控机、合格产品接收装置、用于剔除质量不合格产品的剔除装置以及不合格品接收装置。本发明利用工业摄像机分别获取小张马口铁内表面以及外表面图像，并通过与存储的模板进行比对，能够快速、准确地检测出瑕疵，从而实现高精度、低成本、快速、易实现的金属罐外表面印刷质量检测。

Description

一种小张马口铁双面质量检测方法及检测系统

技术领域

本发明属于检测领域，涉及食品、饮料等行业的金属包装质量检测，尤其是一种小张马口铁双面质量检测方法及检测系统。 

背景技术

随着金属罐生产线的高速化以及品质要求的不断提高，采用人工肉眼检测的方法，已无法满足品质保证的要求。另一方面，随着近年信息技术的快速发展，使基于机器视觉的在线检测技术在检测精度等方面已经达到或超过人工检测，而在抗疲劳性等方面具备人工检测所不能比拟的优势，同时也可以实现质量检测与质量管理的信息化。 

主要因为国内的金属制罐行业在近几年虽得到了突飞猛进的发展，但仍处于初期快速发展阶段。迄今为止，金属制罐企业更多地关注产能的扩大，还未对产品质量有足够的重视，这也造成了国内相关企业对金属制罐领域的在线检测技术的研究与开发方面的投入不足。但是，随着企业间竞争的不断加剧和用户对食品安全的重视程度日益提高，金属制罐企业开始认识到产品质量是其今后稳步发展的关键。为此，金属制罐企业已逐步开始将工作重点转移到提高产品质量上来，这必将带来相关质量检测系统需求的快速增长。 

目前，如意大利的SACMI与美国Applied Vision等厂商已开发并在国内销售其在线金属盖以及金属罐内壁检测等视觉检测系统。上述系统可以实现高速的缺陷检测，并具有剔除功能。但上述软件价格昂贵，且操作界面多为英文，使用复杂。同时，上述系统是以服务国外生产企业为主设计的，而国内企业的生产环境、设备等与国外厂家有较大区别，所以容易出现不适合我国企业生产实际的问题。上述系统的安装及维护多需国外技术人员来华进行，所以后期使用费用也非常昂贵。所以上述国外的检测系统仅在国内部分大型制罐企业中有所使用，还远未得到推广。 

为此，提出通过对小张马口铁内表面以及外表面质量的检测，实现对金属罐内表面以及外表面的检测。由于小张马口铁双面质量检测系统所检测的小张马口铁呈平面状，非常利于检测，能够准确地对金属罐的表面印刷质量以及内壁可能存在的缺陷进行检测。与大张马口铁印刷质量检测更注重印刷过程中的质量检测相比，小张马口铁印刷质量检测注重印刷以及烘干后的最终质量检测，能够最大限度地保障进入罐体成型工序的半成品的印刷质量。另一方面，在此时对马口铁内表面进行缺陷检测能够完全解决对成型后的罐体内壁进行检测时，因罐底反光所造成的检测能力下降的问题。同时，同时对内表面以及外表面进行检测的本系 统的造价远低于仅对罐体内壁进行检测的进口设备，且检测精度高于对呈圆柱体状罐体内壁的瑕疵检测精度。 

因此，小张马口铁双面质量检测是对金属包装内表面以及外表面进行出厂质量检验的非常有效的方法。 

经过检索发现以下相关专利文献： 

检测金属材料损伤的无损检测方法（CN101839888A），包括如下步骤（１）将交流电压施加于待测金属材料的ＡＢ段两端；（２）保持交流电压的幅值不变，确定所加的交流电的初始频率；（３）探测待测金属材料内待测的ＣＤ段的测量值，进行数据记录，所述ＣＤ段位于所述ＡＢ段内，ＣＤ段长度小于等于ＡＢ段长度；（４）改变ＡＢ段所施加交流电的频率，同时记录对应的ＣＤ段测量值，得到ＣＤ段测量值随ＡＢ段频率变化的数值曲线；（５）将得到的所述数值曲线与无损伤时的数值曲线进行比较。本发明操作简单方便，测试精度较高，能够直观反映待测金属材料受损伤的程度，具有较强的工程实用价值。 

不锈钢金属带的生产设备及其非连续生产方法（CN101844151A），由先前经热轧的覆盖有氧化皮层的、成卷的热轧钢带生产不锈钢板金属带的设备，包括至少一条称为的主生产线，沿带的运转方向至少包括：开卷机，氧化氛围下的退火炉，机械除垢装置，用于破碎并破坏带材上的氧化皮层，对带材进行化学酸洗的装置，不可逆转的冷轧装置，包括至少三个机架，至少一个带材卷绕机，其中所述设备尤其是开放式的，除了提高所生产带材的品质，还具有增加生产能力的可能性，提高效能的同时不会对所述主生产线的最初投入造成问颗。 

一种立式圆筒形金属储罐罐壁失稳变形的测量工具和测量方法(CN101915539B)，测量方法包括以下步骤：１）布置第一条测量线；２）建立测量线的局部坐标系；３）选择第一测量点；４）计算出第一测量点在局部坐标系中坐标值；５）选择第二测量点；６）计算出第二测量点在局部坐标系中的坐标值；７）重复步骤５和步骤６，计算第ｎ测量点Ｆｎ在局部坐标系中的坐标值；８）按照步骤１布置第ｎ条测量线，计算出每条测量线对应的各个测量点在局部坐标系中坐标值；９）建立总体坐标系；１０）将每个测量点在局部坐标系中的二维值对应换算成在总体坐标系中的三维值。本方法能对失稳变形大、失稳变形复杂的立式圆筒形金属储罐罐壁进行准确的测量。 

一种基于食品罐检测系统的剔除装置（CN202414231U），设置在食品罐检测系统流水线上，其特征在于：包括剔除部件和转盘，所述的剔除部件设置在流水线上方，转盘设置在流水线的侧面，剔除部件包括电磁吸头、导轨和气缸，气缸与导轨连接，导轨的一端设置有电磁吸头，另一端与转盘的位置匹配。本发明不损伤产品、有利于控制成本、结构简单合理。 

经过分析对比，以上专利文献所公开的技术方案与本专利申请存在较大不同。 

发明内容

本发明的目的在于克服人工及常规检测方法的不足，提供一种检测效率高、可靠性好、准确度高、成本较低的小张马口铁双面质量检测系统及方法。 

一种小张马口铁双面质量检测方法，其特征在于：对经金属罐生产步骤中经过裁切获得的小张马口铁进行在线检测，该方法具体步骤如下： 

⑴小张马口铁传送：由上料电机和传送电机等构成的生产线传送带负责将小张马口铁从上料装置传送到成像位置； 

⑵图像采集：数据采集模块收到生产线传送带发来的信号后，位于生产线传送带上方以及下方的图像采集模块启动捕捉小张马口铁的外表面和内表面的图像，并通过数据线传送到工控机； 

⑶小张马口铁外表面质量检测：工控机收到由设置在生产线传送带上方的工业摄像机采集的图像信息后，对小张马口铁的外表面印刷质量进行飞墨、刀丝、色差、漏印、套色不良、污垢等缺陷的检测，； 

⑷小张马口铁内表面质量检测：工控机收到由设置在生产线传送带下方的工业摄像机采集的图像信息后，对小张马口铁的内表面的喷涂质量进行污点、漏胶、划伤、黏漆等缺陷的检测； 

⑸不合格产品剔除：检测完成后，对于被判别不合格的产品，工控机向剔除装置发出信号，由剔除装置将不合格的小张马口铁传送到不合格接受装置； 

⑹合格产品传送：检测完成，对于判别合格的产品继续由生产线传送带进行传送，进入下一步骤进行加工。 

而且，所述金属罐生产步骤包括： 

①剪切，用剪切机将卷材裁切成大张的长方形板材； 

②套印，对长方形板材进行涂漆及装裱印刷； 

③烘干，将套印后的长方形板材进行烘干； 

④裁切，将长方形板材裁切成标准尺寸的小张马口铁； 

⑤罐体成型，将裁切获得的小张马口铁翻卷并封边、封底制成罐体； 

⑥出厂检验，对成型的罐体内、外壁及罐盖进行最终检测，剔除不合格的产品。 

而且，所述步骤⑶小张马口铁外表面质量检测的具体检测步骤为：a图像定位，分析图像采集模块采集的图像信息，确定小张马口铁的外表面或内表面在图像中的位置，并将待测区域从采集到的图像中分离，为后续的检测提供图像数据；b将提取出的小张马口铁外表面与实现存储的正确模板相比较，并根据两者的差距，进行小张马口铁外表面是否存在缺陷的检测。 

而且，所述步骤⑷小张马口铁内表面质量检测的具体检测步骤为：a图像定位，分析图 像采集模块采集的图像信息，确定小张马口铁的外表面或内表面在图像中的位置，并将待测区域从采集到的图像中分离，为后续的检测提供图像数据；b小张马口铁内表面质量检测，将提取出的小张马口铁内表面与实现存储的正确模板相比较，并根据两者的差距，进行小张马口铁内表面是否存在缺陷的检测。 

一种小张马口铁双面质量检测系统，其特征在于：包括上料装置、用于运送小张马口铁的生产线传送带、用于感应待检测的小张马口铁位置的光触发传感器、用于获取小张马口内表面以及外表面的图像采集模块、用于内表面以及外表面质量检测的工控机、合格产品接收装置、用于剔除质量不合格产品的剔除装置以及不合格品接收装置，所述生产线传送带前端安装，后端安装合格产品接收装置，生产线传送带中部由前向后依次顺序安装有光触发传感器、图像采集模块和剔除装置，该剔除装置连接安装在生产线传送带一侧的不合格品接收装置，所述图像采集模块通过数据线连接工控机。 

而且，所述图像采集模块包括上部工业摄像机、上部光源、下部工业摄像机以及下部光源，设置在生产线传送带上、下方的工业摄像机分别采集马口铁外表面印刷图像和内表面图像并将其发送给工控机。 

而且，所述光触发传感器由分别设置在生产线传送带上、下方的信号发射部分和接受部分组成，当待测小张马口铁通过时，光触发传感器被触发并发出图像采集信号。 

而且，所述剔除装置包括主体转盘和电磁吸盘装置，主体转盘外周间隔均布安装有多个电磁吸盘装置，电磁吸盘装置设置在生产线传送带上方，主体转盘设置在生产线传送带一侧。 

而且，所述工控机包括图像定位模块、外表面印刷质量检测模块以及内表面喷涂质量检测模块，同时对小张马口铁内表面以及外表面的印刷或喷涂质量进行检测。 

本发明的优点和积极效果是：  

1、本发明利用工业摄像机分别获取小张马口铁内表面以及外表面图像，并通过与存储的模板进行比对，从而进行小张马口铁内表面以及外表面质量的同时检测。 

2、本发明利用工业摄像机对小张马口铁内表面进行喷涂质量检测，由于此时的小张马口铁呈平面状，所以受成像条件等的影响最小，能够解决对成型工序后的罐体进行内壁检测时，因罐底反光所造成的检测能力下降的问题。此类问题在国内制罐企业引进的设备中也经常出现，且对检测结果有较大影响。由于罐体内壁质量检测时发现的缺陷均系罐体成型工序前，如烘干等工序时掺杂进来的。为此，对即将进入成型工序的小张马口铁内表面进行质量检测，能够实现非常准确的缺陷检测，同时此时的检测对于检测设备和算法的要求远比罐体成型后的检测要低，所以小张马口铁内表面质量检测是保障金属罐内壁质量的非常有效、准确的手段。 

3、本发明利用工业摄像机对小张马口铁内表面进行外表面印刷质量检测，解决了金属罐 外表面印刷质量检测问题。由于成型工序完成后的金属罐多呈圆柱体状，对圆柱体的表面图像的检测对于检测算法和设备的要求非常高，且精度没有很好的保障。而对金属罐外表面印刷质量进行检测时所发现的瑕疵均为罐体成型工序前的套印或烘干工序所产生的，为此，对罐体成型工序前呈平面状的小张马口铁的外表面进行检测，能够快速、准确地检测出瑕疵，从而实现高精度、低成本、快速、易实现的金属罐外表面印刷质量检测。 

附图说明

图1为本发明中的小张马口铁双面检测系统布局示意图； 

图2为图1的仰视图； 

图3为小张马口铁双面检测子系统组成框图。 

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。 

一种小张马口铁双面质量检测方法，金属罐生产步骤包括：①剪切，用剪切机将卷材裁切成大张的长方形板材；②套印，对长方形板材进行涂漆及装裱印刷；③烘干，将套印后的长方形板材进行烘干；④裁切，将长方形板材裁切成标准尺寸的小张马口铁；⑤罐体成型，将裁切获得的小张马口铁翻卷并封边、封底制成罐体；⑥出厂检验，对成型的罐体内、外壁及罐盖进行最终检测，剔除不合格的产品。 

本发明的创新点在于：上述步骤④裁切成小张马口铁与步骤⑤罐体成型之间，采用本小张马口铁双面质量检测方法对裁切获得的小张马口铁进行在线检测，该方法具体步骤如下： 

⑴小张马口铁传送：由上料电机和传送电机等构成的生产线传送带负责将小张马口铁从上料装置传送到成像位置； 

⑵图像采集：数据采集模块收到生产线传送带发来的信号后，位于生产线传送带上方以及下方的图像采集模块启动捕捉小张马口铁的外表面和内表面的图像，并通过数据线传送到工控机； 

⑶小张马口铁外表面质量检测：工控机收到由设置在生产线传送带上方的工业摄像机采集的图像信息后，对小张马口铁的外表面印刷质量进行飞墨、刀丝、色差、漏印、套色不良、污垢等缺陷的检测，具体检测步骤为：a图像定位，分析图像采集模块采集的图像信息，确定小张马口铁的外表面或内表面在图像中的位置，并将待测区域从采集到的图像中分离，为后续的检测提供图像数据；b将提取出的小张马口铁外表面与实现存储的正确模板相比较，并根据两者的差距，进行小张马口铁外表面是否存在缺陷的检测； 

⑷小张马口铁内表面质量检测：工控机收到由设置在生产线传送带下方的工业摄像机采集的图像信息后，对小张马口铁的内表面的喷涂质量进行污点、漏胶、划伤、黏漆等缺陷的 检测，具体检测步骤为：a图像定位，分析图像采集模块采集的图像信息，确定小张马口铁的外表面或内表面在图像中的位置，并将待测区域从采集到的图像中分离，为后续的检测提供图像数据；b小张马口铁内表面质量检测，将提取出的小张马口铁内表面与实现存储的正确模板相比较，并根据两者的差距，进行小张马口铁内表面是否存在缺陷的检测； 

⑸不合格产品剔除：检测完成后，对于被判别不合格的产品，工控机向剔除装置发出信号，由剔除装置将不合格的小张马口铁传送到不合格接受装置； 

⑹合格产品传送：检测完成，对于判别合格的产品继续由生产线传送带进行传送，进入下一步骤进行加工。 

一种采用上述检测方法的检测系统，包括上料装置1、用于运送小张马口铁的生产线传送带5、用于感应待检测的小张马口铁位置的光触发传感器2、用于获取小张马口内表面以及外表面的图像采集模块、用于内表面以及外表面质量检测的工控机（无标号）、合格产品接收装置6、用于剔除质量不合格产品的剔除装置7以及不合格品接收装置9，所述生产线传送带前端安装，后端安装合格产品接收装置，生产线传送带中部由前向后依次顺序安装有光触发传感器、图像采集模块和剔除装置，该剔除装置连接安装在生产线传送带一侧的不合格品接收装置，所述图像采集模块通过数据线连接工控机。 

所述图像采集模块包括上部工业摄像机4、上部光源3、下部工业摄像机10以及下部光源11，设置在生产线传送带上、下方的工业摄像机分别采集马口铁外表面印刷图像和内表面图像，并将其发送给工控机。 

所述光触发传感器由分别设置在生产线传送带上、下方的信号发射部分和接受部分组成，当待测小张马口铁通过时，光触发传感器被触发并发出图像采集信号。 

所述剔除装置包括主体转盘和电磁吸盘装置8，主体转盘外周间隔均布安装有多个电磁吸盘装置，电磁吸盘装置设置在生产线传送带上方，主体转盘设置在生产线传送带一侧。 

所述工控机包括图像定位模块、外表面印刷质量检测模块以及内表面喷涂质量检测模块，同时对小张马口铁内表面以及外表面的印刷或喷涂质量进行检测。通过工控机能够对外表面质量进行飞墨、刀丝、色差、漏印、套色不良、污垢等缺陷进行检测，同时能够对内表面存在的污点、漏胶、划伤、黏漆等缺陷进行检测。由于小张马口铁双面质量检测子系统所检测的小张马口铁呈平面状，非常利于检测，能够准确地对金属罐的表面印刷质量以及内壁可能存在的缺陷进行检测。因此，小张马口铁双面质量检测是对金属包装内外涂进行出厂质量检验的非常有效的方法。 

如图3所示为本发明专利中控制模块连接框图，PLC分别连接有用于控制上料装置的上料电机、用于驱动生产线传送带的生产线传送电机、用于感应待检测的小张马口铁位置的光 触发传感器、用于控制图像采集模块中上部光源的上部光源控制器、用于控制图像采集模块中下部光源的下部光源控制器、用于吸附剔除不合格小张马口铁的多个剔除用电磁阀以及工控机，工控机分别连接有上、下部工业摄像机，即附图中所示的工业CCD。 

为了便于提示故障等问题，所述PLC还连接安装有一指示灯报警器。 

本专利申请中对于电路控制部分未作详细说明。 

尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。 

Claims (9)

1.一种小张马口铁双面质量检测方法，其特征在于：对经金属罐生产步骤中经过裁切获得的小张马口铁进行在线检测，该方法具体步骤如下：

⑴小张马口铁传送：由上料电机和传送电机等构成的生产线传送带负责将小张马口铁从上料装置传送到成像位置；

⑵图像采集：数据采集模块收到生产线传送带发来的信号后，位于生产线传送带上方以及下方的图像采集模块启动捕捉小张马口铁的外表面和内表面的图像，并通过数据线传送到工控机；

⑶小张马口铁外表面质量检测：工控机收到由设置在生产线传送带上方的工业摄像机采集的图像信息后，对小张马口铁的外表面印刷质量进行飞墨、刀丝、色差、漏印、套色不良、污垢等缺陷的检测，；

⑷小张马口铁内表面质量检测：工控机收到由设置在生产线传送带下方的工业摄像机采集的图像信息后，对小张马口铁的内表面的喷涂质量进行污点、漏胶、划伤、黏漆等缺陷的检测；

⑸不合格产品剔除：检测完成后，对于被判别不合格的产品，工控机向剔除装置发出信号，由剔除装置将不合格的小张马口铁传送到不合格接受装置；

⑹合格产品传送：检测完成，对于判别合格的产品继续由生产线传送带进行传送，进入下一步骤进行加工。

2.根据权利要求1所述的小张马口铁双面质量检测方法，其特征在于：所述金属罐生产步骤包括：

①剪切，用剪切机将卷材裁切成大张的长方形板材；

②套印，对长方形板材进行涂漆及装裱印刷；

③烘干，将套印后的长方形板材进行烘干；

④裁切，将长方形板材裁切成标准尺寸的小张马口铁；

⑤罐体成型，将裁切获得的小张马口铁翻卷并封边、封底制成罐体；

⑥出厂检验，对成型的罐体内、外壁及罐盖进行最终检测，剔除不合格的产品。

3.根据权利要求1所述的小张马口铁双面质量检测方法，其特征在于：所述步骤⑶小张马口铁外表面质量检测的具体检测步骤为：a图像定位，分析图像采集模块采集的图像信息，确定小张马口铁的外表面或内表面在图像中的位置，并将待测区域从采集到的图像中分离，为后续的检测提供图像数据；b将提取出的小张马口铁外表面与实现存储的正确模板相比较，并根据两者的差距，进行小张马口铁外表面是否存在缺陷的检测。

4.根据权利要求1所述的小张马口铁双面质量检测方法，其特征在于：所述步骤⑷小张马口铁内表面质量检测的具体检测步骤为：a图像定位，分析图像采集模块采集的图像信息，确定小张马口铁的外表面或内表面在图像中的位置，并将待测区域从采集到的图像中分离，为后续的检测提供图像数据；b小张马口铁内表面质量检测，将提取出的小张马口铁内表面与实现存储的正确模板相比较，并根据两者的差距，进行小张马口铁内表面是否存在缺陷的检测。

5.一种小张马口铁双面质量检测系统，其特征在于：包括上料装置、用于运送小张马口铁的生产线传送带、用于感应待检测的小张马口铁位置的光触发传感器、用于获取小张马口内表面以及外表面的图像采集模块、用于内表面以及外表面质量检测的工控机、合格产品接收装置、用于剔除质量不合格产品的剔除装置以及不合格品接收装置，所述生产线传送带前端安装，后端安装合格产品接收装置，生产线传送带中部由前向后依次顺序安装有光触发传感器、图像采集模块和剔除装置，该剔除装置连接安装在生产线传送带一侧的不合格品接收装置，所述图像采集模块通过数据线连接工控机。

6.根据权利要求5所述小张马口铁双面质量检测系统，其特征在于：所述图像采集模块包括上部工业摄像机、上部光源、下部工业摄像机以及下部光源，设置在生产线传送带上、下方的工业摄像机分别采集马口铁外表面印刷图像和内表面图像并将其发送给工控机。

7.根据权利要求5所述小张马口铁双面质量检测系统，其特征在于：所述光触发传感器由分别设置在生产线传送带上、下方的信号发射部分和接受部分组成，当待测小张马口铁通过时，光触发传感器被触发并发出图像采集信号。

8.根据权利要求5所述小张马口铁双面质量检测系统，其特征在于：所述剔除装置包括主体转盘和电磁吸盘装置，主体转盘外周间隔均布安装有多个电磁吸盘装置，电磁吸盘装置设置在生产线传送带上方，主体转盘设置在生产线传送带一侧。

9.根据权利要求5所述小张马口铁双面质量检测系统，其特征在于：所述工控机包括图像定位模块、外表面印刷质量检测模块以及内表面喷涂质量检测模块，同时对小张马口铁内表面以及外表面的印刷或喷涂质量进行检测。

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