CN110723582B - 一种卷筒纸模切连线二维码喷印与检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种卷筒纸模切连线二维码喷印与检测装置，包括卷筒纸摸切机、二维码喷印机构、二维码检测系统，卷筒纸摸切机包括依次连接的放卷装置、一级张力机构、纠偏机构、展平机构、二级张力机构、压凸工位、压痕工位、模切工位、检品工位和分拣机构，分拣机构还连接有合格品收集机构和不合格品收集机构，合格品收集机构与不合格品收集机构均连接有一码垛机构；纠偏机构通过导纸辊和托纸辊与展平机构连接，二维码喷印机构安装于托纸辊的上方，二维码喷印机构包括喷头、喷印控制系统和喷头固定与调整装置，喷头安装于喷头固定与调整装置上，二维码检测系统安装于检品工位上。本发明降低了生产成本，提高了二维码数据的有效使用率。

Description

一种卷筒纸模切连线二维码喷印与检测装置

技术领域

本发明涉及一款烟标印刷后的二维码喷印、模切、在线检测与分拣的设备，具体涉及一种卷筒纸模切连线二维码喷印与检测装置。

背景技术

随着国内烟包市场在进行产品防伪、产品质量追溯和生产厂家进行自身品牌推广的需要，目前国内的烟标上大部分都增加了二维码标识。

由于在烟标上增加二维码标识是近两年新增的需求，所以在国内烟标印刷生产中有如下的解决方案：

1.在印刷机上加载二维码喷印与检测系统。此方案仅对平张模切的生产工艺有效，若对于卷筒纸模切的生产工艺而言，其不利因素是：印刷是烟标生产的第一道工序，其后还有其它工序。若在印刷本工序和其后的工序中产生的不合格品，势必会造成单个二维码数据的浪费。既造成二维码喷印材料的浪费；又降低了二维码数据的有效使用率。

2.在印刷后的烫金工序上加载二维码喷印与检测系统。此方案的不利因素是：有的烟标产品不需要进行烫金，则势必造成仅为二维码的喷印又加开一道工序，增加了人力和物力的生产成本。

3.采购一台独立的二维码喷印与检测的专用设备。烟标产品在印刷后模切前，在该喷印专用设备上进行二维码的喷印，此方案的不利因素：同样是增加了人力和物力的生产成本。

4.在上述三种解决方案中，均存在两个共性的问题，即：

A.在上述三种解决方案中，均须在二维码的喷印工序后加二维码喷印的检测系统，以实时监测二维码的喷印质量，避免因错码或重码而造成产品大批量的报废。

B.在上述三种解决方案中，仅仅是解决了二维码的喷印与喷印中的实时监测问题，并不能对二维码喷印中的合格品与不合格品进行分离分拣，其二维码喷印后的好品数据包还不能真正的建立；须待产品经过模切成型后，再在专用的二维码检测并分拣的设备上进行再次检测并分离分拣。

由此可见，上述三种解决方案，除了需增加二维码的喷印系统外，还需增加二维码喷印的检测系统和专用的二维码检测并分拣的设备。在人力和物力上还需继续增加。

因此，提供一种卷筒纸模切连线二维码喷印与检测装置，以解决上述现有技术所存在的问题，成为现在亟待解决技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种卷筒纸模切连线二维码喷印与检测装置，以解决上述现有技术存在的问题，降低生产成本，提高二维码数据的有效使用率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种卷筒纸模切连线二维码喷印与检测装置，包括卷筒纸摸切机、二维码喷印机构、二维码检测系统，所述卷筒纸摸切机包括依次连接的放卷装置、一级张力机构、纠偏机构、展平机构、二级张力机构、压凸工位、压痕工位、模切工位、检品工位和分拣机构，所述分拣机构还连接有合格品收集机构和不合格品收集机构，所述合格品收集机构与所述不合格品收集机构均连接有一码垛机构；

所述纠偏机构通过导纸辊和托纸辊与所述展平机构连接，所述二维码喷印机构安装于托纸辊的上方，所述二维码喷印机构包括喷头、喷印控制系统和喷头固定与调整装置，所述喷头安装于所述喷头固定与调整装置上，并与所述喷印系统信号连接；所述二维码检测系统安装于所述检品工位上。

优选的，所述纠偏机构与所述展平机构之间依次设置有第一导纸辊、第二导纸辊、托纸辊、第三导纸辊、第四导纸辊和第五导纸辊。

优选的，所述第一导纸辊与第二导纸辊设置于所述纠偏机构的上方，并由下至上依次设置，所述第一导纸辊与第二导纸辊之间设置有用于消除纸张印刷面静电与粉尘的除静电除尘机构。

优选的，所述托纸辊设置于所述第二导纸辊的后侧，所述第二导纸辊与所述托纸辊之间设置有纵向套准机构；所述纵向套准机构包括编码器、色标传感器，所述编码器、所述色标传感器均与所述喷印控制系统信号连接。

优选的，所述二维码喷印机构的后侧还设置有UV干燥机构，所述UV干燥机构上安装有用于对纸张进行干燥的UV干燥灯，所述UV干燥机构的后侧下方设置有与所述托纸辊连接的所述第三导纸辊。

优选的，所述喷头固定与调整装置包括滑座和十字导轨，所述喷头通过所述滑座安装于所述十字导轨上，用于进行横向和高度方向的移动。

优选的，所述喷头采用Konicca-1800i压电式喷头，所述喷印控制系统采用PLC控制系统。

优选的，所述二维码检测系统包括CCD摄像机和服务器，所述CCD摄像机与所述服务器信号连接。

优选的，所述二维码检测系统还连接有显示器。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

1.避免了在印刷中到模切前各工序的不合格品而造成单个二维码数据的浪费，既降低了生产成本，又提高了二维码数据的有效使用率。

2.避免了某类本没有烫金工序的产品，但为了二维码的喷印而在加载有二维码喷印与检测的烫金机设备上所增加的生产工序，极大的降低了生产成本。

3.避免了在喷印专用设备上进行二维码的喷印所增加的生产工序，极大的降低了生产成本。

4.避免了二维码喷印后的产品在模切成型后，再次需要专用的二维码检测并分拣的设备上进行分离分拣，极大的降低了生产成本。

5.在卷筒纸在线检品模切机设备上加载二维码喷印与检测系统，不改变原设备的结构和功能；所加载的二维码喷印系统为独立模块，可根据产品的需求选择二维码的喷印与否。

6.卷筒纸模切机设备上加载二维码的喷印与检测系统，该设备上本身具有检品、分离分拣功能，只需在原检品系统上，增加二维码质量与数据的检测项，就能实现同时对二维码喷印质量和数据的实时检测，并对二维码喷印中的合格品与不良品进行分离分拣，其成本比较于在其它设备上增加二维码检测系统是大大的降低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明卷筒纸模切机的主要工位示意图；

图2为本发明卷筒纸模切连线二维码喷印与检测装置的主要工位示意图；

图3为本发明二维码喷印机构的示意图；

图4为本发明卷筒纸模切连线二维码喷印与检测装置的结构示意图；

图5为本发明所生产的产品不需要二维码的喷印工序的第二走纸线路示意图。

其中，1、纠偏机构，2、二级张力机构，3、第五导纸辊，4、第一导纸辊，5、除静电除尘机构，6、第二导纸辊，7、纵向套准机构，8、托纸辊，9、第四导纸辊，10、二维码喷印机构，11、展平机构，12、UV干燥机构，13、第三导纸辊，14、主牵引机构，15、压凸工位，16、压痕工位，17、模切工位，18、检品工位，19、二维码检测系统，20、打连机构，21、显示器，22、输送机构，23、分拣机构，24、合格品输送机构，25、不合格品输送机构，26、合格品收集机构，27、不合格品收集机构。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种卷筒纸模切连线二维码喷印与检测装置，以解决上述现有技术存在的问题，降低生产成本，提高二维码数据的有效使用率。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

本实施例提供一种卷筒纸模切连线二维码喷印与检测装置，包括卷筒纸摸切机、二维码喷印机构10、二维码检测系统19；如图1所示，卷筒纸摸切机包括依次连接的放卷装置、一级张力机构、纠偏机构1、展平机构11、二级张力机构2、压凸工位15、压痕工位16、模切工位17、检品工位18和分拣机构23或分流机构，分拣机构23还连接有合格品收集机构26和不合格品收集机构27，合格品收集机构26与不合格品收集机构27均连接有一码垛机构。

如图2-4所示，纠偏机构1与展平机构11之间依次设置有第一导纸辊4、第二导纸辊6、托纸辊8、第三导纸辊13、第四导纸辊9和第五导纸辊3。第一导纸辊4与第二导纸辊6设置于纠偏机构1的上方，并由下至上依次设置，第一导纸辊4与第二导纸辊6之间设置有用于消除纸张印刷面静电与粉尘的除静电除尘机构5。由设备原有的放卷并经过设备原有的一级张力控制的纸张进入设备原有的纠偏机构1，对纸张进行横向套准，从而保证纸张横向的运行精度，纸张经第一导纸辊4进入除静电除尘机构5，除静电除尘机构5通过FRASER-1250-S离子棒以高压放电的形式产生带有正负电荷的离子配合空气喷嘴形成离子风幕，将经过纸张中的正(或负)电荷中和，以消除纸张印刷面的静电；在离子棒的后方设计有一负压吸附腔，负压吸附腔的外部连接有一负压风机，空气喷嘴在形成离子风幕时，也将纸张印刷面的粉尘吹离纸面，负压吸附腔将其抽离，从而利于二维码喷印时油墨的转移。

托纸辊8设置于第二导纸辊6的后侧，第二导纸辊6与托纸辊8之间设置有纵向套准机构7；纵向套准机构7包括编码器、色标传感器，编码器、色标传感器均与喷印控制系统信号连接；纸张经第二导纸辊6进入纸张纵向套准机构7，用以保证二维码喷印时速度与位置的同步。

纸张经托纸辊8使纸张处于一水平面，二维码的喷印机构安装在导纸辊与托纸辊8的上方，二维码喷印机构10包括喷头、喷印控制系统和喷头固定与调整装置。其中喷头采用Konicca-1800i按需压电式喷头，可按需求选择其他喷头，喷头可安装一组或多组，喷印控制系统采用PLC控制系统，喷头固定与调整装置包括滑座和十字导轨，喷头通过滑座安装于十字导轨上，可进行横向和高度方向的位置调整；根据喷印实时检测的效果，可通过喷印控制系统对喷头进行单组独立的纵向或横向的喷印位置微调；也可对多组喷头同时进行纵向或横向的喷印位置微调。

二维码图形的喷印原理是：计算机喷印软件对源码数据包中的源码号进行逐个读取，并对每个源码号做编码，生成二维码图形暂存在内存中；待喷印的纸张在经过纸张纵向套准机构7时，喷印控制系统通过编码器采集纸张速度和位置数据，色标传感器扫描到色标时，控制系统采集编码器当前反馈位置信息，对纸张的所需的纵向喷码位置误差进行实时调节；当纸张的所需的纵向喷码位置到达喷头下方时，计算机喷印软件将内存中的二维码图形数据发送给喷头控制板卡，喷头根据发送过来的数据，通过压电陶瓷，精准控制墨滴在纸张上喷印成实际的二维码图形。

二维码喷印机构10的后侧还设置有UV干燥机构12，UV干燥机构12上安装有用于对纸张进行干燥的UV干燥灯，UV干燥机构12的后侧下方设置有与托纸辊8连接的第三导纸辊13。

经二维码喷印后的纸张经过UV干燥机构12，进入第三导纸辊13，UV干燥机构12可根据产品的要求安装一组或多组UV干燥灯，各组干燥灯可进行横向位置调整；也可进行与纸面平行角度的调整。二维码喷印并干燥后的纸张经由第四导纸辊9、第五导纸辊3进入设备原有的纸张展平机构11，进入设备原有的二级张力机构2，再进入设备原有的主牵引机构14。

经二维码喷印并干燥后的纸张经由设备原有的主牵引机构14，进入设备原有的压凸工位15、压痕工位16和模切工位17。经模切后的单个产品，在负压平皮带的输送下，进入设备原有的检品工位18，对产品的印刷、压凸、压痕和模切的品质进行检测。二维码检测系统19安装于检品工位18上，模切后的产品在经过该检测区域时，同时完成对产品的印刷、压凸、压痕、模切、二维码的品质及数据的检测，二维码检测系统19还连接有显示器21，检测系统将检测结果实时的通过显示器21进行动态的显示，以便操作人员及时的进行调整。

二维码检测系统19包括CCD摄像机和服务器，CCD摄像机与服务器信号连接；二维码的品质及数据检测原理是：当产品在进入检测区域前，前色标传感器在扫描到了二维码色标图形时，发送预采图信号，通过编码器实现检测系统与平台的速度吻合，经过延迟之后，在产品到达线阵CCD摄像机下方时，开始采集产品图像。采集的图像，通过每台线阵摄像机对应的图像采集卡保存在前端检测机的内存中，通过服务器根据预先设定的标准模板位置对产品上的每个二维码进行识读分析统计，对二维码是否有白线，空码，重码，错码，拉墨，无法识别，走版等错误类型进行检测，遇到有质量问题的二维码，分别将错误图像、错误类型、识别状态等信息通过高速局域网传到服务器，服务器将各个错误信息存入到数据库，可以对错误的情况进行查询和统计，同时，服务器通过信号处理系统来输出报警信号。

烟包目前常见的二维码为QR码，检测系统采用的8位灰度相机进行拍图，灰度级范围为0(纯黑)～255(纯白)，灰度值越小越暗，越大越亮；根据拍摄的QR码图像区，按照QR码解码规范进行解码识别，如果解码失败则报错；如果解码成功，则将该码的数据与源码数据包中的源码和好品数据包中的好品码进行逐一比对：

a.在与源码数据包中的源码逐一比对中，均不相符的则判定为错码。

b.在与源码数据包中的源码逐一比对中，与某一源码相符的，并在喷印质量检测中无白点，白线，黑点，黑线，走版等外观质量缺陷的，则判定为好码。该好码的数据由系统自动存入好品数据包中。

c.在与好品数据包的好码逐一比对中，与某一好码相符的，则判定为重码。

对于二维码喷印外观质量的检测：

a.二维码缺印的检测：通过自动计算产品上二维码黑色块的颜色灰度值，判断墨色是否存在整体印浅、缺印(含白点、白线)，存在则报缺印错误。

b.二维码脏码的检测：在检测区域内，根据二维码查找到的位置,上下左右外扩一定范围,如果存在脏点(含黑点、黑线)，且脏点面积大于阈值,则报脏码错误。

c.二维码走版的检测：根据定位基准(部分存在白框的产品可选用白框作定位),检测出的二维码位置偏移标准范围规定的公差范围时,则报走版错误。

d.二维码校验码检测：校验码检测目前采用常见的OCR字符检测原理，根据相机拍摄到的8位灰度图像和建模时创建的号码检测区域，获取校验码所在的检测区域图像；通过一系列的图像预处理(如二值化、噪声去处等手段)后，得到字符目标区域，并按照设置好的号码规则进行字符切割，然后再对已切割好的字符逐一和已训练好的字符库进行模板匹配，从而得到字符识别的结果“215042”。通过该结果和与之对应的二维码号码关联，如果对应不上则报错号。

经检测完的产品顺序通过产品打连机构20，需要说明的是，若所生产的产品不需要打连工序，则事先将该打连机构20的打连上下轴的间隙调大，则产品在经过该打连机构20时为直接通过，无打连动作发生。产品经输送机构22进入到合格产品与不合格产品的原有的分拣机构23，此时检测系统对产品进行分流，对产品在印刷、压凸、压痕、模切、二维码的品质及数据的检测后的合格产品，分拣机构23将合格产品直接通过进入合格品输送机构24；对产品在印刷、压凸、压痕、模切、二维码的品质及数据的检测后的不合格产品，分拣机构23将其导入到不合格品输送机构25。合格品收集机构26对合格产品进行收集，并顺序转入合格品的码垛机构；不合格产品收集机构27对不良产品进行收集，并顺序转入不合格产品的码垛机构，则整个生产流程完成。

假若所生产的产品不需要二维码的喷印工序，则有两种处理方法：

1.按照图3的走纸路线，在生产时关闭二维码喷印机构10、关闭UV干燥机构12、关闭二维码检测系统19，则设备正常生产。

2.按照图5的走纸路线，纸张经设备原有的纠偏机构1，直接进入设备原有的纸张展平机构11，进入设备原有的二级张力机构2，再进入设备原有的主牵引机构14，则正常生产。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (5)

1.一种卷筒纸模切连线二维码喷印与检测装置，包括卷筒纸模切机、二维码喷印机构、二维码检测系统，所述卷筒纸模切机包括依次连接的放卷装置、一级张力机构、纠偏机构、展平机构、二级张力机构、压凸工位、压痕工位、模切工位、检品工位和分拣机构，所述分拣机构还连接有合格品收集机构和不合格品收集机构，所述合格品收集机构与所述不合格品收集机构均连接有一码垛机构；

其特征在于：所述纠偏机构通过导纸辊和托纸辊与所述展平机构连接，所述二维码喷印机构安装于托纸辊的上方，所述二维码喷印机构包括喷头、喷印控制系统和喷头固定与调整装置，所述喷头安装于所述喷头固定与调整装置上，并与所述喷印系统信号连接；所述二维码检测系统安装于所述检品工位上；

所述纠偏机构与所述展平机构之间依次设置有第一导纸辊、第二导纸辊、托纸辊、第三导纸辊、第四导纸辊和第五导纸辊，所述第一导纸辊与第二导纸辊设置于所述纠偏机构的上方，并由下至上依次设置，所述第一导纸辊与第二导纸辊之间设置有用于消除纸张印刷面的静电与粉尘的除静电除尘机构，纸张先进行除静电除尘，然后进行二维码喷印；所述托纸辊设置于所述第二导纸辊的后侧，所述第二导纸辊与所述托纸辊之间设置有纵向套准机构，用于对纸张所需的纵向喷码位置误差进行实时调节；所述纵向套准机构包括编码器、色标传感器，所述编码器、所述色标传感器均与所述喷印控制系统信号连接；

所述喷头固定与调整装置包括滑座和十字导轨，所述喷头通过所述滑座安装于所述十字导轨上，用于进行横向和高度方向的移动。

2.根据权利要求1所述的卷筒纸模切连线二维码喷印与检测装置，其特征在于：所述二维码喷印机构的后侧还设置有UV干燥机构，所述UV干燥机构上安装有用于对纸张进行干燥的UV干燥灯，所述UV干燥机构的后侧下方设置有与所述托纸辊连接的所述第三导纸辊。

3.根据权利要求1所述的卷筒纸模切连线二维码喷印与检测装置，其特征在于：所述喷头采用Konicca-1800i压电式喷头，所述喷印控制系统采用PLC控制系统。

4.根据权利要求1所述的卷筒纸模切连线二维码喷印与检测装置，其特征在于：所述二维码检测系统包括CCD摄像机和服务器，所述CCD摄像机与所述服务器信号连接。

5.根据权利要求4所述的卷筒纸模切连线二维码喷印与检测装置，其特征在于：所述二维码检测系统还连接有显示器。