CN110208293A - 一种小包烟内部缺陷在线检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小包烟内部缺陷在线检测装置及方法，检测装置包括传送带、X光检测单元和剔除单元，X光检测单元包括图像处理模块、由三个X光检测模块构成的X光检测机构和设于相邻X光检测模块之间的转向机构，三个X光检测模块分别用于检测小包烟正面、侧面和底面共三个维度的图像，检测方法包括采集烟包三维度成像图像、对比步烟包三维度成像图像与预设三维模型，判断小包烟质量是否完好，是则将烟包输送至下游环节，否则剔除不合格烟包；本发明能够连续对小包烟进行三维度全方位的图像采集，进而实现小包烟内部质量完好情况的准确检测，通过对小包烟的全检，不仅提高了质量控制的可靠性，且有效降低了劳动强度，节省了人力。

Description

一种小包烟内部缺陷在线检测装置及方法

技术领域

本发明涉及GD型包装机的小包烟检测设备技术领域，尤其涉及一种小包烟内部缺陷在线检测装置及方法。

背景技术

在目前的烟草包装领域中，GD型包装机为主要使用的几种包装机型之一，该重型号包装机的设计生产速度可达400包/分钟。在GD型包装机的生产过程中，常常发生因铝箔纸错位、烂铝箔纸、烂内框纸、内框纸缺失、烟包受挤压变形、挂烂烟支等现象导致的烟包缺陷，严重影响烟包质量。其中，在小包烟的外观检测方面，通过主机上安装的外观成像检测装置即可有效检测出小包烟表面产生的小包划痕、包装不到位等外观质量缺陷；但对于小包烟内部的烂铝纸、烂内框纸、内框纸缺失、烟包受挤压变形、挂烂烟支等缺陷，由于缺陷位置位于烟包内部，暂无有效自动检测方式，对所生产的烟包进行全检，目前的质量控制方式只有通过人工抽检完成，该方式效率低、成本高、工作强度大，产品质量难以得到有效保证。

发明内容

本发明的目的是提供一种小包烟内部缺陷在线检测装置及方法，能够连续对小包烟进行三维度全方位的图像采集，进而实现小包烟内部质量完好情况的准确检测；通过对小包烟的全检，不仅提高了质量控制的可靠性，且有效降低了劳动强度，节省了人力。

本发明采用的技术方案为：

一种小包烟内部缺陷在线检测装置，包括传送带、X光检测单元、剔除单元和中央处理模块，X光检测单元和剔除单元沿传送带移动方向依次设置，X光检测单元输出端连接中央处理模块检测信号输入端，中央处理模块控制端连接剔除单元受控端；

所述X光检测单元包括图像处理模块、X光检测机构和转向机构，X光检测机构包括第一X光检测模块、第二X光检测模块和第三X光检测模块共三个X光检测模块，三个X光检测模块沿传送带依次设置，每两个相邻的X光检测模块之间均设有一个转向机构；第一X光检测模块输出端、第二X光检测模块输出端和第三X光检测模块输出端分别连接图像处理模块信号输入端，图像处理模块输出端连接中央处理模块输入端；

所述X光检测模块包括X光发射装置和X光接收装置，X光发射装置与对应的X光接收装置相对设置在传送带两侧；X光发射装置与对应的X光接收装置之间设有供小包烟通过的烟包通道，第一X光检测模块中烟包通道的宽度与小包烟的厚度相匹配，第二X光检测模块中烟包通道的宽度与小包烟的宽度相匹配，第三X光检测模块中烟包通道的宽度与小包烟的长度相匹配。

进一步地，所述第一X光检测模块、第二X光检测模块和第三X光检测模块沿传动带依次布置，第一X光检测模块和第二X光检测模块之间设有第一转向机构，第二X光检测模块和第三X光检测模块之间设有第二转向机构。

进一步地，所述传送带包括第一传送带和第二传送带，第一传动带前后设置且由前向后运动，第二传送带左右设置由右向左运动，第二传送带位于第一传送带后端部的下方，第二传送带与第一传送带之间的夹角及高度落差构成第二转向机构；第一X光检测模块、第一转向机构和第二X光检测模块沿第一传动带移动方向依次设置，第三X光检测模块设置在第二传动带两侧且位于第一传送带左侧，剔除单元位于第二传送带一侧并位于第三X光检测模块左侧。

进一步地，所述第二传动带后侧边对应第一传送带后端部的位置设有挡板。

进一步地，所述第一转向机构包括上下水平设置于第一传送带上方的上推板和下推板；所述上推板设于第一传送带右侧且上推板顶部与第一传送带上表面之间的距离小于小包烟宽度，所述下推板设于第一传送带左侧并与上推板位置相对，下推板右端面与第一传送带右侧边沿的距离逐渐减小。

进一步地，所述下推板上端面为由前到后逐渐降低的坡面。

进一步地，所述X光检测模块还包括屏蔽模块，屏蔽模块包括屏蔽箱、屏蔽门、驱动机构、进包感应开关和出包感应开关；屏蔽箱设有用于放置X光发射装置的发射室和用于放置X光接收装置的接收室,发射室和接收室之间构成烟包通道；发射室靠近烟包通道一侧的侧壁上设有X光发射口，屏蔽门设置在X光发射口处并在驱动机构驱动下遮挡或敞开X光发射口，接收室对应X光发射口的位置设有X光接收口；进包感应开关和出包感应开关沿传送带移动方向依次设置X光发射口两侧，出包感应开关与X光发射口之间距离大于小包烟长度；出包感应开关输出端和进包感应开关输出端分别中央处理模块到位信号输入端，中央处理模块屏蔽控制端连接驱动机构受控端。

进一步地，所述X光发射口处设有准直器且X光发射口的宽度不大于10mm。

一种基于上述小包烟内部缺陷在线检测装置的检测方法，包括以下步骤：

A、采集烟包三维度成像图像：采用点阵式探测方式，分别采集小包烟正面与背面之间的X光图像、两侧侧面之间的X光图像和顶面与底面的X光图像，并将采集的图像发送至图像处理模块进行三维图像的绘制和强化，获取烟包三维度成像图像；

B、对比步骤A所得烟包三维度成像图像与预设三维模型，判断小包烟质量是否完好，是则将烟包输送至下游环节，否则进入步骤C；

C、剔除不合格烟包：当不合格小包烟移动至与剔除单元位置对应时，剔除单元将不合格小包烟从传送带上剔除。

进一步地，所述步骤A中采集小包烟正面与背面之间的X光图像、两侧侧面之间的X光图像和顶面与底面的X光图像的具体过程为：

a1：进包感应开关检测到小包烟进入屏蔽箱对应区域时，屏蔽门由关闭状态切换至打开状态，X射线由X光发射口射出；

a2：小包烟在传送带带动下通过X光发射口，完成正面X光图像、侧面X光图像或底面X光图像的采集；

a3：小包烟完全通过X光发射口后触发出包感应开关，屏蔽门关闭并遮挡X光发射口；

a4： X光检测模块将采集X光图像发送至图像处理模块进行处理。

本发明具有以下有益效果：

（1）通过采用三个X光检测机构，实现了对小包烟三个维度的图像采集，通过缺陷模型对比，实现小包烟内部形态缺陷的准确检测，解决了传统人工抽检造成的准确率低，可靠性差的问题，同时，通过在相邻两个X光检测机构之间设置转向机构，完成了小包烟在传送带上状态的改变，进而实现自动、连续采集小包烟三个方向的图像信息，保证了本发明的连续化、高速化和自动化生产，同时，有效节省人力；

（2）通过设置屏蔽模块，在实现X光检测的同时，在非工作状态下自动屏蔽X射线，缩短X射线泄漏时长，降低辐射污染；

（3）通过在X光发射口设置准直器并设置X光发射口的宽度不大于10mm，实现窄缝准直的X射线发射措施，限制X射线束的散射范围、降低X射线泄漏并提升检测精密度；

（4）通过三维度图像采集、缺陷模型对比和剔除不合格烟包的连续化生产流程，实现了GD型包装机小包烟内部缺陷的连续化和自动化全检，有效节省了人力，不仅提高了检测方式的可靠性，且大大提高检测准确度和检测效率，符合现代化工艺生产发展的要求。

附图说明

图1为本发明中检测装置的图结构示意图；

图2为图1中第一X光检测模块的结构示意图；

图3为图1中第一转向机构的结构示意图。

附图标记说明：

1、第一X光检测模块；2、第一转向机构；3、第二X光检测模块；4、第一传送带；5、第二转向挡板；6、第二传送带；7、第三X光检测模块；8、剔除单元；9、不合格烟包；10、合格烟包；11、进包感应开关；12、发射室；13、屏蔽箱；14、接收室；15、屏蔽门；16、下推板；17、上推板；18、立板；19、第一转向挡板。

具体实施方式

如图1所示，本发明公开了一种小包烟内部缺陷在线检测装置及方法。

检测装置包括传送带、X光检测单元、剔除单元8和中央处理模块，X光检测单元和剔除单元8沿传送带移动方向依次设置，X光检测单元输出端连接中央处理模块检测信号输入端，中央处理模块控制端连接剔除单元8受控端；

X光检测单元包括图像处理模块、X光检测机构和转向机构，X光检测机构包括第一X光检测模块1、第二X光检测模块3和第三X光检测模块7共三个X光检测模块，三个X光检测模块沿传送带依次设置，每两个相邻的X光检测模块之间均设有一个转向机构；第一X光检测模块1输出端、第二X光检测模块3输出端和第三X光检测模块7输出端分别连接图像处理模块信号输入端，图像处理模块输出端连接中央处理模块输入端；

X光检测模块包括X光发射装置和X光接收装置，X光发射装置与对应的X光接收装置相对设置在传送带两侧；X光发射装置与对应的X光接收装置之间设有供小包烟通过的烟包通道，第一X光检测模块1中烟包通道的宽度与小包烟的厚度相匹配，第二X光检测模块3中烟包通道的宽度与小包烟的宽度相匹配，第三X光检测模块7中烟包通道的宽度与小包烟的长度相匹配。

检测方法包括以下步骤：

A、采集烟包三维度成像图像：采用点阵式探测方式，分别采集小包烟正面X光图像、侧面X光图像和底面X光图像，并将采集的图像发送至图像处理模块进行三维图像的绘制和强化，获取烟包三维度成像图像；

B、对比步骤A所得烟包三维度成像图像与预设三维模型，判断小包烟质量是否完好，是则将烟包输送至下游环节，否则进入步骤C；

C、剔除不合格烟包9：当不合格小包烟移动至与剔除单元8位置对应时，剔除单元8将不合格小包烟从传送带上剔除。

为了更好地理解本发明，下面结合附图对本发明的技术方案做进一步说明。

如图1所示，一种小包烟内部缺陷在线检测装置，包括传送带、X光检测单元、剔除单元8和中央处理模块，X光检测单元和剔除单元8沿传送带移动方向依次设置，传送带、X光检测单元、剔除单元8和中央处理模块均通过支架或操作平台等外部设备固定设置在生产场所。

传送带包括第一传送带4和第二传送带6，第一传动带前后设置且由前向后运动，第二传送带6左右设置由右向左运动，第二传送带6位于第一传送带4后端部的下方。

X光检测单元包括图像处理模块、X光检测机构和转向机构，X光检测机构包括第一X光检测模块1、第二X光检测模块3和第三X光检测模块7共三个X光检测模块，第一X光检测模块1和第二X光检测模块3沿第一传送带4移动方向依次布置，第三X光检测模块7设置在第二传送带6边沿处，剔除单元8位于第三X光检测模块7左侧，转向机构包括第一转向机构2和第二转向机构，第一转向机构2设置在第一X光检测模块1和第二X光检测模块3之间，第二传送带6与第一传送带4之间的夹角及高度落差构成第二转向机构，为了防止烟包落下时脱离第二传送带6轨道，优选第二传送带6后侧边沿对应第一传送带4的位置设有第二转向挡板5。

小包烟以竖直放置且长边平行于第一传送带4轴线的形态进入第一X光检测模块1进行正面图像的采集，经第一转向机构2转向为水平放置且长边平行于第一传送带4轴线的形态，然后进入第二X光检测模块3进行侧面图像采集，最后由第一传送带4落入第二传送带6后，转向为水平设置且宽边平行于第二传送带6轴线的形态，进入第三X光检测模块7并进行底面图像的采集。

如图3所示，第一转向机构2包括上下水平设置于第一传送带4上方的上推板17和下推板16；上推板17通过立板18水平设置于第一传送带4右侧，上推板17顶部与第一传送带4上表面之间的距离小于小包烟宽度，优选上推板17左侧边缘从前到后逐渐靠近第一传送带4中心线；下推板16设于第一传送带4左侧并与上推板17左右相对设置，下推板16右端面与第一传送带4右侧边沿的距离逐渐减小；下推板16促使经过的烟包向右偏移运动，与此同时，在上推板17对烟包上端的阻挡下，烟包向左倾倒，完成竖向到水平向的转向。

为了防止倾倒的烟包超出第一传送带4轨道，优选在下推板16左侧设置第一转向挡板19，第一转向挡板19固定连接底部的底座等支撑设备，下推板16固定连接第一转向挡板19底部。为了进一步保证倾倒后的烟包能够继续顺畅移动，优选下推板16上端面为由前到后逐渐降低的坡面。

第一X光检测模块1输出端、第二X光检测模块3输出端和第三X光检测模块7输出端分别连接图像处理模块信号输入端，图像处理模块输出端连接中央处理模块输入端，中央处理模块控制端连接剔除单元8受控端。

第二X光检测模块3、第三X光检测模块7均与第一X光检测模块1结构相同，第一X光检测模块1和第二X光检测模块3均沿第一传送带4轴线方向布置，第二X光检测模块3沿第二传送带6轴线方向布置，定义第一传送带4轴线方向为前后方向。

如图2所示，第一X光检测模块1包括屏蔽模块、X光发射装置和X光接收装置；屏蔽模块包括屏蔽箱13、屏蔽门15、驱动机构、进包感应开关11和出包感应开关；

屏蔽箱13固定设置在第一传动带4上方，屏蔽箱13设有用于放置X光发射装置的发射室12和用于放置X光接收装置的接收室14,发射室12位于第一传送带4左侧，接收室14设置在第一传送带4右侧，发射室12和接收室14之间构成供烟包通过的烟包通道。

发射室12靠近烟包通道一侧的侧壁上设有X光发射口，X光发射口与X光发射装置发射头的位置对应，X光发射口处设有准直器且X光发射口的宽度不大于10mm，接收室14对应X光发射口的位置设有X光接收口；屏蔽门15设置在X光发射口处并在驱动机构驱动下遮挡或敞开X光发射口，进包感应开关11和出包感应开关沿传送带移动方向依次设置X光发射口两侧。

烟包以竖直放置且长边平行于第一传送带4轴线的形态进入第一X光检测模块1的烟包通道，第一X光检测模块1的烟包通道宽度与烟包厚度相匹配；烟包以水平放置且长边平行于第一传送带4轴线的形态进入第二X光检测模块3的烟包通道，第二X光检测模块3的烟包通道宽度与烟包宽度相匹配；烟包以水平设置且宽边平行于第二传送带6轴线的形态通过第三X光检测模块7，第三X光检测模块7的烟包通道宽度与烟包长度相匹配。

为了进一步保证烟包在竖向输送过程中的稳定性，优选将第一传送带4分为宽度与烟包厚度匹配的前段传送带和宽度与烟包宽度匹配的后段传送带，前段传送带和后段传送带前后设置并前后对接，前段传送带和后段传送带的对接位置与第一转向机构2位置对应。为了保证烟包以竖向形态在前段传送带上输送时的稳定性，前段传送带上方设有用于夹持烟包的烟包绷带，烟包绷带采用较细的线且采用与烟包内部产品密度具有较大区别的材质，以减小对X成像结果的影响。

为了既能减少X光泄露，又能保证烟包在每个X光检测模块中均能被完全检测到，每个X光检测模块的进包感应开关11均靠近X光发射口设置，同时，第一X光检测模块1出包感应开关和第二X光检测模块3出包感应开关与对应的X光发射口之间的距离均大于通过烟包长度，第三X光检测莫阿奎出包感应开关与对应的X光发射口之间的距离大于通过烟包的宽度。

出包感应开关输出端和进包感应开关11输出端分别中央处理模块到位信号输入端，中央处理模块屏蔽控制端连接驱动机构受控端。

经过三个X光检测模块的图像采集后，中央处理模块判断烟包内部品质是否合格，合格则合格烟包10由第二传送带6正常输送至下游环节，不合格则由剔除单元8剔除不合格烟包9。

剔除单元8优选包括设置于第二传送带6后侧的安装板和并排设于安装板前表面的多个高压气枪，当不合格烟包9经过时，高压气枪将不合格烟包9由第二传送带6上吹落。

本发明还公开了一种基于上述小包烟内部缺陷在线检测装置的检测方法，包括以下步骤：

A、采集烟包三维度成像图像：采用点阵式探测方式，分别采集小包烟正面与背面之间的X光图像、两侧侧面之间的X光图像和顶面与底面的X光图像，并将采集的图像发送至图像处理模块进行三维图像的绘制和强化，获取烟包三维度成像图像；

为了降低X光泄露，采集小包烟正面与背面之间的X光图像、两侧侧面之间的X光图像和顶面与底面的X光图像的具体过程为：

a1：进包感应开关11检测到小包烟进入屏蔽箱13对应区域时，屏蔽门15由关闭状态切换至打开状态，X射线由X光发射口射出；

a2：小包烟在传送带带动下通过X光发射口，完成正面X光图像、侧面X光图像或底面X光图像的采集；

a3：小包烟完全通过X光发射口后触发出包感应开关，屏蔽门15关闭并遮挡X光发射口；

a4： X光检测模块将采集X光图像发送至图像处理模块进行处理。

B、对比步骤A所得烟包三维度成像图像与预设三维模型，判断小包烟质量是否完好，是则将烟包输送至下游环节，否则进入步骤C。

C、剔除不合格烟包9：当不合格小包烟移动至与剔除单元8位置对应时，剔除单元8将不合格小包烟从传送带上剔除。

本发明实现了对小包烟三个维度的图像采集，进而通过建立小包烟三维模型实现小包烟内部形态缺陷的准确检测，解决了传统人工抽检造成的准确率低，可靠性差的问题，同时，通过在相邻两个X光检测机构之间设置转向机构，完成了小包烟在传送带上形态的改变，进而实现自动、连续采集小包烟三个方向的图像信息，保证了本发明的连续化、高速化和自动化生产，同时，有效节省人力。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种小包烟内部缺陷在线检测装置，其特征在于：包括传送带、X光检测单元、剔除单元和中央处理模块，X光检测单元和剔除单元沿传送带移动方向依次设置，X光检测单元输出端连接中央处理模块检测信号输入端，中央处理模块控制端连接剔除单元受控端；

所述X光检测单元包括图像处理模块、X光检测机构和转向机构，X光检测机构包括第一X光检测模块、第二X光检测模块和第三X光检测模块共三个X光检测模块，三个X光检测模块沿传送带依次设置，每两个相邻的X光检测模块之间均设有一个转向机构；第一X光检测模块输出端、第二X光检测模块输出端和第三X光检测模块输出端分别连接图像处理模块信号输入端，图像处理模块输出端连接中央处理模块输入端；

所述X光检测模块包括X光发射装置和X光接收装置，X光发射装置与对应的X光接收装置相对设置在传送带两侧；X光发射装置与对应的X光接收装置之间设有供小包烟通过的烟包通道，第一X光检测模块中烟包通道的宽度与小包烟的厚度相匹配，第二X光检测模块中烟包通道的宽度与小包烟的宽度相匹配，第三X光检测模块中烟包通道的宽度与小包烟的长度相匹配。

2.根据权利要求1所述的小包烟内部缺陷在线检测装置，其特征在于：所述第一X光检测模块、第二X光检测模块和第三X光检测模块沿传动带依次布置，第一X光检测模块和第二X光检测模块之间设有第一转向机构，第二X光检测模块和第三X光检测模块之间设有第二转向机构。

3.根据权利要求2所述的小包烟内部缺陷在线检测装置，其特征在于：所述传送带包括第一传送带和第二传送带，第一传动带前后设置且由前向后运动，第二传送带左右设置由右向左运动，第二传送带位于第一传送带后端部的下方，第二传送带与第一传送带之间的夹角及高度落差构成第二转向机构；第一X光检测模块、第一转向机构和第二X光检测模块沿第一传动带移动方向依次设置，第三X光检测模块设置在第二传动带两侧且位于第一传送带左侧，剔除单元位于第二传送带一侧并位于第三X光检测模块左侧。

4.根据权利要求3所述的小包烟内部缺陷在线检测装置，其特征在于：所述第二传动带后侧边对应第一传送带后端部的位置设有挡板。

5.根据权利要求3所述的小包烟内部缺陷在线检测装置，其特征在于：所述第一转向机构包括上下水平设置于第一传送带上方的上推板和下推板；所述上推板设于第一传送带右侧且上推板顶部与第一传送带上表面之间的距离小于小包烟宽度，所述下推板设于第一传送带左侧并与上推板位置相对，下推板右端面与第一传送带右侧边沿的距离逐渐减小。

6.根据权利要求5所述的小包烟内部缺陷在线检测装置，其特征在于：所述下推板上端面为由前到后逐渐降低的坡面。

7.根据权利要求1所述的小包烟内部缺陷在线检测装置，其特征在于：所述X光检测模块还包括屏蔽模块，屏蔽模块包括屏蔽箱、屏蔽门、驱动机构、进包感应开关和出包感应开关；屏蔽箱设有用于放置X光发射装置的发射室和用于放置X光接收装置的接收室,发射室和接收室之间构成烟包通道；发射室靠近烟包通道一侧的侧壁上设有X光发射口，屏蔽门设置在X光发射口处并在驱动机构驱动下遮挡或敞开X光发射口，接收室对应X光发射口的位置设有X光接收口；进包感应开关和出包感应开关沿传送带移动方向依次设置X光发射口两侧，出包感应开关与X光发射口之间距离大于小包烟长度；出包感应开关输出端和进包感应开关输出端分别中央处理模块到位信号输入端，中央处理模块屏蔽控制端连接驱动机构受控端。

8.根据权利要求7所述的小包烟内部缺陷在线检测装置，其特征在于：所述X光发射口处设有准直器且X光发射口的宽度不大于10mm。

9.一种基于权利要求7所述小包烟内部缺陷在线检测装置的检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

A、采集烟包三维度成像图像：采用点阵式探测方式，分别采集小包烟正面与背面之间的X光图像、两侧侧面之间的X光图像和顶面与底面的X光图像，并将采集的图像发送至图像处理模块进行三维图像的绘制和强化，获取烟包三维度成像图像；

B、对比步骤A所得烟包三维度成像图像与预设三维模型，判断小包烟质量是否完好，是则将烟包输送至下游环节，否则进入步骤C；

C、剔除不合格烟包：当不合格小包烟移动至与剔除单元位置对应时，剔除单元将不合格小包烟从传送带上剔除。

10.根据权利要求9所述的小包烟内部缺陷在线检测方法，其特征在于：所述步骤A中采集小包烟正面与背面之间的X光图像、两侧侧面之间的X光图像和顶面与底面的X光图像的具体过程为：

a1：进包感应开关检测到小包烟进入屏蔽箱对应区域时，屏蔽门由关闭状态切换至打开状态，X射线由X光发射口射出；

a2：小包烟在传送带带动下通过X光发射口，完成正面X光图像、侧面X光图像或底面X光图像的采集；

a3：小包烟完全通过X光发射口后触发出包感应开关，屏蔽门关闭并遮挡X光发射口；

a4： X光检测模块将采集X光图像发送至图像处理模块进行处理。