CN109900696A - 一种基于动态fifo数据处理的包装袋检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于动态FIFO数据处理的包装袋检测方法。FIFO没有读写地址，只能顺序写入数据。本发明如下：一、建立n个特征数组。同时执行步骤二、三和四。二、将持续送入的包装袋与n个特征数组依次匹配，并在n个特征数组存满后释放最先被存入数据的特征数组。三、检测各包装袋的尺寸检测反馈值、重张检测反馈值和相机检测反馈值。四、寻找并标记次品包装袋。本发明通过位置查询的方式，来实现对包装袋的寻位，避免因特殊原因造成的包装袋位置偏移导致传感器触发错误，无法录入对应的数据。本发明通过动态循环使用n个特征数组，降低所占用的控制器内存，提高数据处理效率。

Description

一种基于动态FIFO数据处理的包装袋检测方法

技术领域

本发明属于包装袋检测技术领域，具体涉及一种应用于包装袋检测的动态FIFO数据处理方法。

背景技术

在现代工业生产和日常生活中，消费者对产品的外包装越来越重视，特别是包装带上生产日期，截止日期等信息。美观清晰的信息对提高产品质量，对消费者选择倾向有着积极作用。但目前的包装袋仍无法在高速的流水线上进行高效的检测，仍会存在包装袋无法精确处理的问题，极大影响了效率。因此采用FIFO先入先出的特点对流水线上的包装袋进行处理，可以实现对包装袋位置精确定位，方便后续包装袋处理。但FIFO没有读写地址，只能顺序写入数据，顺序读取数据后，其数据地址由内部读写指针自动加1完成，即 FIFO中的数据提取后无法再次放回原位置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于包装袋检测的动态FIFO数据处理方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明的具体步骤如下：

步骤一、建立n个特征数组。特征数组包括来料起始时刻t₀、来料离开时刻t₁、尺寸起始时刻t₂、尺寸离开时刻t₃、前端位置l₀、后端位置l₁、重张检测反馈值、尺寸检测反馈值b和相机检测反馈值。n等于输送机的长度除以被检测包装袋的标准宽度向下取整所得值。之后将被检测的包装袋逐张排列的送上包装袋输送机。同时执行步骤二、三和四。将1赋值给特征值s。

步骤二、将持续送入的包装袋与n个特征数组依次匹配，并在n个特征数组存满后释放最先被存入数据的特征数组。

2-1.当来料传感器检测到一个包装袋时，将第s个特征数组内所有的元素均置为0，将第s个特征数组与该包装袋相关联。

将第s个特征数组内的来料起始时刻t₀更新为来料传感器从检测不到对应包装袋变为检测到该包装袋的时刻。将第s个特征数组内的来料离开时刻t₁更新为来料传感器从检测到该包装袋变为检测不到该包装袋的时刻。之后，进入步骤2-1。

2-2.若s＜n，则将s增大1后，重复步骤2-1；否则，将1赋值给s，重复步骤2-1。

步骤2-1和2-2执行的同时，每隔T时间，更新所有特征数组内的前端位置l₀和后端位置l₁；若一个特征数组内的尺寸检测反馈值b＝0，则将前端位置l₀更新为t₀～t′之间包装袋输送机的输送距离，将后端位置l₁更新为t₁～t′之间包装袋输送机的输送距离；若一个特征数组内的尺寸检测反馈值b>0，则将前端位置l₀更新为t₂～t′之间包装袋输送机的输送距离与l′之和，将后端位置l₁更新为t₃～t′之间包装袋输送机的输送距离与l′之和；t′为更新l₀、l₁的时刻，l′为尺寸传感器检测头与来料传感器检测头的水平距离。

步骤三、包装袋输送机上的尺寸检测传感器在有包装带经过自身正下方时检测该包装袋的宽度，并将所得的宽度作为尺寸检测反馈值存入对应特征数组。包装袋输送机上的重张传感器在有包装带经过时，检测经过的包装袋是否重张，获取重张检测反馈值，所得的重张检测反馈值存入对应的特征数组。包装袋输送机上的相机在有包装袋经过自身正下方时拍摄一张照片，并将所得照片上传上位机，获取相机检测反馈值，所得的相机检测反馈值存入对应的特征数组。重张检测传感器采用相对设置的超声发射器和超声接收器。

尺寸检测传感器检测包装袋的宽度的方法如下：

当尺寸检测传感器由检测到包装袋变为检测不到包装袋时，将当前时刻记为t_z1；当尺寸检测传感器由检测不到包装袋变为检测到包装袋时，将当前时刻记为t_z2。

更新在t_z2时刻，后端位置l₁最接近l′的那个特征数组。具体是将尺寸起始时刻t₂更新为t_z1，尺寸检测反馈值b更新为t_z1～t_z2之间包装袋输送机的传输距离，后端位置l₁更新为l′；前端位置l₀更新为l′+b。

重张传感器检测包装袋是否重张的方法如下：

当有一个特征数组内的前端位置l₀达到l″+0.5d～l″+0.5d+v·T之间时，重张传感器中的超声发射器发射一段超声波信号，l″为重张传感器与来料传感器的水平距离，v为包装袋输送机的输送速度。重张传感器中的超声接收器接收穿过对应包装袋的超声波信号。若超声接收器检测到的超声波信号在正常超声波信号区间内，则将对应特征数组中的重张检测反馈值置为0；否则，将对应特征数组中的重张检测反馈值置为1。

相机拍摄包装袋的方法如下：

当有一个特征数组内的前端位置l₀达到l″′+0.5d～l″′+0.5d+v·T之间时，相机拍摄一张照片。若上位机检测到图形质量缺陷，则将对应特征数组中的相机检测反馈值置为1；否则，将对应特征数组中的相机检测反馈值置为0。

步骤四、持续扫描后端位置l₁>l″′的各特征数组内的各元素，l″′为相机的镜头中心点与来料传感器检测头的水平距离；若一个被扫描的特征数组满足以下条件中的一条，则将该特征数组对应的包装袋标记为次品包装袋。

(1)尺寸检测反馈值b不在标准包装袋宽度区间内。

(2)前端位置l₀大于前一个包装袋的后端位置。

(3)后端位置l₁小于后一个包装袋的前端位置。

(4)重张检测反馈值为1。

(5)相机检测反馈值为1。

进一步地，所述的来料检测传感器、尺寸检测传感器、重张检测传感器、相机沿包装带输送机的进口向出口的方向依次排列。尺寸检测传感器与重张检测传感器分别设置包装带输送机上喷码机的两侧。

进一步地，所述的来料检测传感器及尺寸检测传感器采用红外漫反射传感器或光纤传感器。

进一步地，所述的包装袋输送机上设置有编码器。

进一步地，所述的图形质量缺陷为存在缺口、无喷码、喷码不全和喷码模糊。

本发明具有的有益效果是：

1、本发明通过位置查询的方式，来实现对包装袋的寻位，避免因特殊原因造成的包装袋位置偏移导致传感器触发错误，无法录入对应的数据。

2、本发明通过动态循环使用n个特征数组，降低所占用的控制器内存，提高数据处理效率。

3、本发明利用重张包装袋与未重张包装袋对超声波信号的损耗量不同，实现对包装袋重张的精准检测。

具体实施方式

以下对本发明作进一步说明。

一种基于动态FIFO数据处理的包装袋检测方法，具体如下：

步骤一、在包装袋输送机(本实施例中采用带式输送机)上设置沿包装带输送机的进口向出口的方向依次排列的来料检测传感器、尺寸检测传感器、重张检测传感器和相机。尺寸检测传感器与重张检测传感器分别设置喷码机的两侧。来料检测传感器及尺寸检测传感器采用红外漫反射传感器或光纤传感器。重张检测传感器采用相对设置的超声发射器和超声接收器；超声发射器、超声接收器分别位于包装袋输送机上输送面的两侧，重张的包装袋经过超声发射器与超声接收器之间时，超声接收器接收到的超声信号与正常包装袋经过时的超声信号有差异。建立n个特征数组。特征数组包括来料起始时刻t₀、来料离开时刻t₁、尺寸起始时刻t₂、尺寸离开时刻t₃、前端位置l₀、后端位置l₁、重张检测反馈值、尺寸检测反馈值b和相机检测反馈值。

n等于输送机的长度除以被检测包装袋的标准宽度向下取整所得值。包装袋输送机上设置有编码器。被检测包装袋的标准宽度为符合要求的包装袋宽度区间的中间值。

通过将编码器检测到的转动圈数乘上带轮的直径能够获取在一段时间内的输送距离。之后，将被检测的包装袋逐张排列的送上包装袋输送机。同时执行步骤二、三和四。

喷码机为包装袋的传输线自带的装置，用于在包装带上进行生产日期等信息的喷码工作。将1赋值给特征值s。特征值s用于在流水线开启后，表示流水线上通过的包装袋序号。特征值s的设置既可以记录一定时段内，包装袋检测的总张数，又可以方便后续数据的处理。

步骤二、将持续送入的包装袋与n个特征数组依次匹配，并在n个特征数组存满后释放最先被存入数据的特征数组，实现n个特征数组的循环使用。

2-1.当来料传感器检测到一个包装袋时，将第s个特征数组Q_s内所有的元素均置为0，将特征值s作为该包装袋的编号，并将该包装袋与第s个特征数组Q_s相关联。将第s个特征数组Q_s位于放置在FIFO存储器进程中的第s位。

将第s个特征数组Q_s内的来料起始时刻t₀更新为来料传感器从检测不到该包装袋(编号为s的包装袋)变为检测到该包装袋的时刻。将第s个特征数组Q_s内的来料离开时刻t₁更新为来料传感器从检测到该包装袋变为检测不到该包装袋的时刻。之后，进入步骤2-2。

2-2.若s＜n，则说明特征值s未越界，将s增大1后，重复步骤2-1；否则，说明特征值s越界，将1赋值给s，重复步骤2-1。

步骤2-1和2-2执行的同时，每隔T时间，更新所有特征数组内的前端位置l₀和后端位置l₁；若一个特征数组内的尺寸检测反馈值b＝0(即对应的包装袋未通过尺寸传感器)，则将前端位置l₀更新为时刻t₀～时刻t′之间包装袋输送机的输送距离，将后端位置l₁更新为时刻t₁～时刻t′之间包装袋输送机的输送距离；若一个特征数组内的尺寸检测反馈值b>0(即对应的包装袋未通过尺寸传感器)，则将前端位置l₀更新为时刻t₂～时刻t′之间包装袋输送机的输送距离与 l′之和，将后端位置l₁更新为时刻t₃～时刻t′之间包装袋输送机的输送距离与l′之和；t′为更新l₀、l₁的时刻(即当前时刻)，l′为尺寸传感器检测头与来料传感器检测头的水平距离(即沿包装袋输送机输送方向的距离分量)。

步骤三、包装袋输送机上的尺寸检测传感器在有包装带经过自身正下方时检测该包装袋的宽度，并将所得的宽度作为尺寸检测反馈值存入对应特征数组。包装袋输送机上的重张传感器在有包装带经过时，检测经过的包装袋是否重张，获取重张检测反馈值，所得的重张检测反馈值存入对应的特征数组。包装袋输送机上的相机在有包装袋经过自身正下方时拍摄一张照片，并将所得照片上传上位机，获取相机检测反馈值，所得的相机检测反馈值存入对应的特征数组。

尺寸检测传感器检测包装袋的宽度的方法如下：

当尺寸检测传感器由检测到包装袋变为检测不到包装袋时，将当前时刻记为时刻t_z1；当尺寸检测传感器由检测不到包装袋变为检测到包装袋时，将当前时刻记为时刻t_z2。

更新在时刻t_z2后端位置l₁最接近l′的那个特征数组。具体是将尺寸起始时刻t₂更新为t_z1，尺寸检测反馈值b更新为时刻t_z1～时刻t_z2之间包装袋输送机的传输距离，后端位置l₁更新为l′；前端位置l₀更新为l′+b。

重张传感器检测包装袋是否重张的方法如下：

当有一个特征数组内的前端位置l₀达到l″+0.5d～l″+0.5d+v·T之间时，则认为该特征数组对应的包装袋到达重张传感器处，重张传感器中的超声发射器发射一段超声波信号，l″为重张传感器与来料传感器的水平距离，v为包装袋输送机的输送速度。；重张传感器中的超声接收器接收穿过对应包装袋的超声波信号，并传输给上位机；上位机将超声波信号的平均值与正常超声波信号区间进行对比，若超声波信号的平均值在正常超声波信号区间内，则将对应特征数组中的重张检测反馈值置为0；否则，将对应特征数组中的重张检测反馈值置为1。

相机拍摄包装袋的方法如下：

当有一个特征数组内的前端位置l₀达到l″′+0.5d～l″′+0.5d+v·T之间时，则认为该特征数组对应的包装袋到达相机的正下方，相机拍摄一张照片，并传输给上位机；上位机对照片进行图像识别，判断照片中的包装带是否存在图形质量缺陷，对单张包装袋照片的图像识别属于现有技术，在此不再赘述。所述的图形质量缺陷为存在缺口、无喷码、喷码不全和喷码模糊。若上位机检测到图形质量缺陷，则将对应特征数组中的相机检测反馈值置为1；否则，将对应特征数组中的相机检测反馈值置为0。

步骤四、持续扫描后端位置l₁>l″′的各特征数组内的各元素，l″′为相机的镜头中心点与来料传感器检测头的水平距离；若一个被扫描的特征数组满足以下条件中的一条，则将该特征数组对应的包装袋标记为次品包装袋，由后续的分拣装置进行剔除。

(1)尺寸检测反馈值b不在标准包装袋宽度区间内，包装袋宽度区间为厂商制定的对包装袋宽度的要求的倍。为包装袋的输送过程中发生偏转的上限，其值取5°。

(2)前端位置l₀大于前一个包装袋(靠近包装袋输送机出口一侧的相邻包装袋)的后端位置。

(3)后端位置l₁小于后一个包装袋(靠近包装袋输送机进口一侧的相邻包装袋)的前端位置。

(4)重张检测反馈值为1。

(5)相机检测反馈值为1。

条件(1)说明包装袋宽度不达标，条件(2)、(3)说明包装袋是输送过程中漂移严重；条件(4)说明包装袋存在重张的问题；条件(5)说明包装袋存在图形质量缺陷。

Claims (5)

1.一种基于动态FIFO数据处理的包装袋检测方法，其特征在于：步骤一、建立n个特征数组；特征数组包括来料起始时刻t₀、来料离开时刻t₁、尺寸起始时刻t₂、尺寸离开时刻t₃、前端位置l₀、后端位置l₁、重张检测反馈值、尺寸检测反馈值b和相机检测反馈值；n等于输送机的长度除以被检测包装袋的标准宽度向下取整所得值；之后将被检测的包装袋逐张排列的送上包装袋输送机；同时执行步骤二、三和四；将1赋值给特征值s；

步骤二、将持续送入的包装袋与n个特征数组依次匹配，并在n个特征数组存满后释放最先被存入数据的特征数组；

2-1.当来料传感器检测到一个包装袋时，将第s个特征数组内所有的元素均置为0，将第s个特征数组与该包装袋相关联；

将第s个特征数组内的来料起始时刻t₀更新为来料传感器从检测不到对应包装袋变为检测到该包装袋的时刻；将第s个特征数组内的来料离开时刻t₁更新为来料传感器从检测到该包装袋变为检测不到该包装袋的时刻；之后，进入步骤2-1；

2-2.若s＜n，则将s增大1后，重复步骤2-1；否则，将1赋值给s，重复步骤2-1；

步骤2-1和2-2执行的同时，每隔T时间，更新所有特征数组内的前端位置l₀和后端位置l₁；若一个特征数组内的尺寸检测反馈值b＝0，则将前端位置l₀更新为t₀～t′之间包装袋输送机的输送距离，将后端位置l₁更新为t₁～t′之间包装袋输送机的输送距离；若一个特征数组内的尺寸检测反馈值b>0，则将前端位置l₀更新为t₂～t′之间包装袋输送机的输送距离与l′之和，将后端位置l₁更新为t₃～t′之间包装袋输送机的输送距离与l′之和；t′为更新l₀、l₁的时刻，l′为尺寸传感器检测头与来料传感器检测头的水平距离；

步骤三、包装袋输送机上的尺寸检测传感器在有包装带经过自身正下方时检测该包装袋的宽度，并将所得的宽度作为尺寸检测反馈值存入对应特征数组；包装袋输送机上的重张传感器在有包装带经过时，检测经过的包装袋是否重张，获取重张检测反馈值，所得的重张检测反馈值存入对应的特征数组；包装袋输送机上的相机在有包装袋经过自身正下方时拍摄一张照片，并将所得照片上传上位机，获取相机检测反馈值，所得的相机检测反馈值存入对应的特征数组；重张检测传感器采用相对设置的超声发射器和超声接收器；

尺寸检测传感器检测包装袋的宽度的方法如下：

当尺寸检测传感器由检测到包装袋变为检测不到包装袋时，将当前时刻记为t_z1；当尺寸检测传感器由检测不到包装袋变为检测到包装袋时，将当前时刻记为t_z2；

更新在t_z2时刻，后端位置l₁最接近l′的那个特征数组；具体是将尺寸起始时刻t₂更新为t_z1，尺寸检测反馈值b更新为时刻t_z1～时刻t_z2之间包装袋输送机的传输距离，后端位置l₁更新为l′；前端位置l₀更新为l′+b；

重张传感器检测包装袋是否重张的方法如下：

当有一个特征数组内的前端位置l₀达到l″+0.5d～l″+0.5d+v·T之间时，重张传感器中的超声发射器发射一段超声波信号，l″为重张传感器与来料传感器的水平距离，v为包装袋输送机的输送速度；重张传感器中的超声接收器接收穿过对应包装袋的超声波信号；若超声接收器检测到的超声波信号在正常超声波信号区间内，则将对应特征数组中的重张检测反馈值置为0；否则，将对应特征数组中的重张检测反馈值置为1；

相机拍摄包装袋的方法如下：

当有一个特征数组内的前端位置l₀达到l″′0.5d～l″′+0.5d+v·T之间时，相机拍摄一张照片；若上位机检测到图形质量缺陷，则将对应特征数组中的相机检测反馈值置为1；否则，将对应特征数组中的相机检测反馈值置为0；

步骤四、持续扫描后端位置l₁>l″′的各特征数组内的各元素，l″′为相机的镜头中心点与来料传感器检测头的水平距离；若一个被扫描的特征数组满足以下条件中的一条，则将该特征数组对应的包装袋标记为次品包装袋；

(1)尺寸检测反馈值b不在标准包装袋宽度区间内；

(2)前端位置l₀大于前一个包装袋的后端位置；

(3)后端位置l₁小于后一个包装袋的前端位置；

(4)重张检测反馈值为1；

(5)相机检测反馈值为1。

2.根据权利要求1所述的一种基于动态FIFO数据处理的包装袋检测方法，其特征在于：所述的来料检测传感器、尺寸检测传感器、重张检测传感器、相机沿包装带输送机的进口向出口的方向依次排列；尺寸检测传感器与重张检测传感器分别设置包装带输送机上喷码机的两侧。

3.根据权利要求1所述的一种基于动态FIFO数据处理的包装袋检测方法，其特征在于：所述的来料检测传感器及尺寸检测传感器采用红外漫反射传感器或光纤传感器。

4.根据权利要求1所述的一种基于动态FIFO数据处理的包装袋检测方法，其特征在于：所述的包装袋输送机上设置有编码器。

5.根据权利要求1所述的一种基于动态FIFO数据处理的包装袋检测方法，其特征在于：所述的图形质量缺陷为存在缺口、无喷码、喷码不全和喷码模糊。