CN111678922A - 连续物料检测系统、物料缺陷检测系统 - Google Patents

连续物料检测系统、物料缺陷检测系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种连续物料检测系统、物料缺陷检测系统，其中，该物料缺陷检测系统包括加工台、检测台、以及放置在加工台上且靠近物料入口的放料辊筒，第一编码器，安装在距离放料辊筒最近的第一辊筒上，用于获取数据采集面物料输送速度；物料数据采集器，包括：A面CCD相机，安装在第二辊筒上，用于在图像采集时间内采集面向A面数据采集面上的物料图像；B面CCD相机，安装在放料辊筒与第一辊筒之间，且设置在加工台的下方，用于在图像采集时间内采集面向B面数据采集面上的物料图像。本发明还公开了一种连续物料检测系统。本发明的技术方案可在生产过程中实现对物料缺陷的实时检测、标记、以及记录物料缺陷信息。

Description

连续物料检测系统、物料缺陷检测系统
技术领域
本发明涉及物料检测领域，特别涉及一种连续物料检测系统、物料缺陷检测系统。
背景技术
在某些特定行业生产过程中，涉及将成卷的基材，如：纸张、布匹、皮革、铝箔、塑料薄膜等物料，涂上一层特定功能的胶、涂料或油墨等面材的工艺，并烘干后收卷。
以新能源电池极片涂布(简称极布)为例，单卷极片长达数万米，且单价较高，在连续输送涂布过程中，极片可能因各类生产故障发生而使物料产生不同类型缺陷(NG)，例如断裂、褶皱、涂布不均匀、气泡等。如果连续输送过程中，缺陷物料未能被及时检测，部分缺陷物料会导致输送过程中断等生产事故，而不影响正常生产的缺陷物料收卷后难以排查，严重影响产品品质。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种连续物料检测系统、物料缺陷检测系统，能够对输送中的连续物料进行实时的物料数据采集，以供缺陷识别。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：
提供一种物料缺陷检测系统，包括加工台、检测台、以及放置在所述加工台上且靠近物料入口的放料辊筒，在所述加工台和所述检测台上均设置多个为物料运动时导向的辊筒；所述物料缺陷检测系统设置于物料输送系统的物料检测段，所述物料输送系统包括距离一定输送间隔设置的多个辊筒；所述物料缺陷检测系统包括：第一编码器，安装在距离所述放料辊筒最近的第一辊筒上，用于获取数据采集面物料输送速度；物料数据采集器，包括：A面CCD相机，安装在第二辊筒上，用于在图像采集时间内采集面向A面数据采集面上的物料图像；其中，所述第二辊筒距离所述第一辊筒最近，且位于所述第一辊筒之后设置；B面CCD相机，安装在所述放料辊筒与所述第一辊筒之间，且设置在所述加工台的下方，用于在图像采集时间内采集面向B面数据采集面上的物料图像。
其中，还包括悬臂，一端固定安装在所述第二辊筒上，另一端安装所述A面CCD相机，使得所述A面CCD相机与加工台形成一预定距离。
其中，还包括：平移机构，设置在所述检测的一侧；喷码机，固定在所述平移机构上；其中，所述喷码机的喷码工作面与一喷码工作面辊筒对应设置，所述喷码工作面辊筒设置在所述检测台上；线传感器或对射光纤，安装在所述喷码机左右两侧，用于获取物料两侧边缘坐标；第二编码器，安装在所述喷码工作面滚筒上，用于获取喷码机工作面物料输送速度。
其中，所述物料缺陷检测系统还包括颜色传感器，所述颜色传感器包括对应所述喷码机的位置安装在所述平移机构上的第二颜色传感器，用于识别NG识别码的颜色信息。
其中，所述物料缺陷检测系统还包括分别用于照射A面数据采集面和B面数据采集面的A面光源和B面光源；其中，所述A面数据采集面和所述B面数据采集面距离一预设采集间隔。
其中，还包括处理单元、以及与所述处理单元分别相连的输入单元、存储单元和显示单元；所述处理单元用于控制所述显示单元显示一物料检测控制界面，所述输入单元用于在所述物料检测控制界面输入控制指令或所述喷码参数。
其中，所述物料缺陷检测系统还包括与所述处理单元相连的报警设备。
其中，所述处理单元与所述第一编码器以及所述物理数据采集器连接。
其中，所述处理单元部署为PLC或工控机。
本发明采用的另一个技术方案是：
提供一种连续物料检测系统，包括上述任意一项所述的物料缺陷检测系统，所述连续物料检测系统还包括与物料缺陷检测系统通信连接的MES系统、物料输送系统；所述物料输送系统包括距离一定输送间隔设置的多个辊筒，所述物料输送系统的物料输送工段包括常规的物料输送段和出入所述物料缺陷检测系统的物料检测段，所述物料缺陷检测系统用于检测并采集物料输送速度以及数据采集面上的物料图像。
本发明实施方式的有益效果是：区别于现有技术，本发明的实施方式所揭露的技术方案，能够对输送中的连续物料进行实时的物料数据采集，以供缺陷识别，以及能够喷涂用于标记物料缺陷的NG标识码，在生产过程中实现对物料数据的实时检测、标记、以及记录物料缺陷信息。
附图说明
图1为本发明一实施方式中一种连续物料检测系统的结构框图；
图2为本发明一实施方式中连续物料检测系统的结构示意图；
图3为CCD相机对连续物料进行图像采集的示意图；
图4为第k个缺陷Gk对应的NG标识码NGk的喷涂区域示意图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
首先，文中NG指代物料缺陷，例如断带、褶皱、涂布不均匀、气泡等。本技术主要应用施场景为带状连续物料输送，理论上物料缺陷如果能通过工业视觉判定、重量变化判定、面密度变化判定的物料均适用本技术。接下来以带状连续物料为例对本技术加以说明。
为了能够清晰说明本发明的连续物料检测系统的各个组成部分、以及彼此之间的位置关系、联动关系，定义物料输送系统30的物料输送方向为前后方向，定义沿物料平面垂直于所述前后方向的方向为左右方向，定义沿物料输送方向为参照方向，位于物料平面上方为物料A面，位于物料平面下方为物料B面。
请参阅图1，为本发明一实施方式中一种连续物料检测系统的结构框图。
所述连续物料检测系统100包括至少一个物料缺陷检测系统10、与所述物料缺陷检测系统10通信连接的MES系统20、物料输送系统30。其中，所述MES系统(ManufacturingExecution System)20，即，制造企业生产过程执行系统，是一套面向制造企业车间执行层的生产信息化管理系统。
所述物料输送系统30(例如涂布机)用于输送连续物料，包括距离一定输送间隔设置的多个辊筒(图未示)。所述物料输送系统30的物料输送工段包括常规的物料输送段和出入物料缺陷检测系统10的物料检测段。
所述物料缺陷检测系统10用于检测长度为一定检测间隔的物料，并对物料数据进行采集。其中，所述检测间隔的数值取决于物料特性、涂布参数、生产故障发生频次。
举例说明，A物料价值较低、涂布工艺连续、生产故障发生频次低，则所述检测间隔设定为较大值，如，检测间隔设定为900mm，极片最大输送速度140m/min；相对应，B物料(如电池极片)价值高、涂布工艺不连续、生产故障多样且生产故障发生频次高，则所述检测间隔设定为较小值，如，检测间隔设定为150mm，极片最大输送速度20m/min，以便快速发现物料缺陷，及时采取应对措施，降低损失。
具体地，所述物料缺陷检测系统10包括处理单元11，与所述处理单元11分别相连的平移机构12、喷码机13、输入单元14、存储单元15、显示单元16、报警设备18、物理数据采集器171、第一编码器172、线传感器或对射光纤173、颜色传感器174以及第二编码器175。
所述存储单元15用于存储所述处理单元11运行的程序、处理及接收的数据。
所述处理单元11用于控制所述显示单元16显示一物料检测控制界面。
所述输入单元14用于在所述物料检测控制界面输入控制指令或喷码参数。具体地，所述输入单元14为触摸屏、键盘、鼠标、或控制按键中的至少一种。所述喷码参数包含物料ID、与NG种类对应的NG识别码、边缘内偏距离、前后向喷涂起点、喷涂宽度、NG识别码的字符内容、字符方向、字符长度、字符分辨率。其中，每个NG识别码与一NG种类对应；所述NG种类包括断带、褶皱、涂布不均匀、气泡、多涂、漏涂；所述NG信息包含NG种类、NG位置信息。
可选地，所述处理单元11可以部署为PLC或工控机。
请同时参阅图2，为本发明一实施方式中物料缺陷检测系统10的结构示意图。
所述处理单元11(图未示)、输入单元14(图未示)、存储单元15(图未示)、以及显示单元16(图未示)均设置在电箱101中，用于执行如上所述的功能，对所述物料缺陷检测系统10进行物料缺陷的检测。
进一步地，所述物料缺陷检测系统10包括加工台1以及检测台2；在本实施方式中，所述加工台2水平设置，所述检测台2竖直设置，且设置在所述加工台2远离所述物料入口102的一侧。在所述加工台1上靠近物料入口102处理放置一放料辊筒104，在所述加工台1和所述检测台2上均设置有多个为物料运动时导向的辊筒(下文进行详述)。
所述平移机构12设置在所述检测台2的一侧；在本实施方式中，所述平移机构12可以是丝杆滑台。
所述第一编码器172安装在距离所述放料辊筒104最近的第一辊筒1720上，且所述第一辊筒1720设置在所述放料辊筒104之后，所述第一编码器172用于获取数据采集面物料输送速度v1。具体地，编码器分辨率为旋转一圈的计数，例如，2000分辨率的编码器即旋转一圈编码器计数2000，编码器转一圈物料输送的长度为固定值，处理单元11计算单位时间内编码器计数从而得出数据采集面物料输送速度v1。
所述物料数据采集器171(图未示)用于采集的物料数据信息。所述物料数据信息包括面密度信息、重量信息、所在面信息、物料图像和图像采集时间。具体地，所述物料数据采集器171包括：
A面CCD相机1710，设置在第二辊筒1714上；其中，所述第二辊筒1714是距离安装所述第一编码器172的第一辊筒1720最近的，且位于所述第一辊筒1720之后；在本实施方式中，悬臂1715一端固定安装在所述第二辊筒1714上，另一端安装所述A面CCD相机1710，使得所述A面CCD相机1710与所述加工台1形成一预定距离；
B面CCD相机1711，安装在所述放料辊筒104与所述第一辊筒1720之间，且设置在所述加工台1的下方，即，位于B面设置。
在本实施方式中，从所述加工台2设置所述物料入口102的一侧向另一侧水平延伸的方向，在所述加工台2上依次设置放料辊筒104、第一辊筒1720、第二辊筒1714。
进一步地，定义A面CCD相机1710面向的图像采集范围为数据采集面A面，定义B面CCD相机1711面向的图像采集范围为数据采集面B面；所述A面CCD相机1710和B面CCD相机1711分别用于在图像采集时间采集对应数据采集面A面/B面上的物料图像。
在其他实施方式中，所述物料数据采集器171还可以包括A/B面面密度仪或测重仪1716。所述测重仪用于测试物料重量信息，所述A/B面面密度仪用于采集物料在对应数据采集面上的面密度信息。
所述A面CCD相机1710、B面CCD相机1711分别用于对物料进行图像采集，所述面密度仪用于采集物料的面密度信息，所述侧重仪用于测试物料重量信息。具体地，褶皱、气泡、漏涂、较明显的涂布不均匀和多涂可通过图像识别出，不明显的涂布不均匀、与标准差距较小的多涂及少涂可通过面密度信息和重量信息识别出。
所述物料数据采集器171还用于发送在线或掉线信息至处理单元11，所述处理单元11用于当接收到掉线信息时控制报警设备18报警。
所述喷码机13固定在所述平移机构12上，用于响应所述处理单元11的控制进行NG识别码的喷涂；其中，所述喷码机13的喷码工作面与喷码工作面辊筒130对应设置，所述喷码工作面辊筒130设置在所述检测台2上。
所述线传感器或对射光纤173安装在所述喷码机13左右两侧的，用于获取物料两侧边缘坐标。
所述颜色传感器174包括：
第一颜色传感器1741，设置在所述检测2上，且位于所述平移机构12相对的另一侧，用于识别物料断带的接带起始位置。由于新的一卷物料是与前一卷最后的物料进行拼接，然后才能够通过辊筒实现物料的导向传送，因此所述第一颜色传感器1741通过两卷物料拼接处的断带接带颜色和新料接带的颜色不同来区分是否完成一卷物料的传送、以及新接带的物料。
第二颜色传感器1742，对应所述喷码机13的位置安装在所述平移机构12上，用于识别NG识别码的颜色信息；所述处理单元11用于判断该颜色信息与物料颜色是否有差别，以及判断是否在预设标准时间内多次接收到颜色信息，当判定颜色信息与物料颜色无差别则确定漏打，当判定在预设标准时间内多次接收到颜色信息则确定多打，并在确定漏打或确定多打时控制报警设备18报警。
所述第二编码器175安装在所述喷码工作面滚筒130上，用于获取喷码机工作面物料输送速度
进一步地，所述平移机构12上还安装有UV灯120，用于通过特种光照射辅助喷涂油墨固化。
所述物料缺陷检测系统10还包括用于照射数据采集面的A面光源1712以及B面光源1713；其中，A数据采集面和B数据采集面距离一预设采集间隔，用以避免光源间的相互影响。
由于物料高速输送，在非辊筒接触区域可能发生不同程度的抖动，将影响CCD相机、喷码机等器件执行动作的质量，所以有执行动作的器件设定在物料与辊筒的包裹段。
所述处理单元11用于根据所述物料数据信息和数据采集面物料传输速度识别出物料缺陷的NG种类和NG位置信息，还用于根据所述NG种类、NG位置信息、两侧边缘坐标、喷码及工作面物料输送速度确定与之对应的喷码参数、喷涂区域、喷涂速度，以及根据所述喷码参数和喷涂速度控制平移机构的伺服或步进电机带动平移机构及喷码机喷涂NG识别码。
其中，每个NG种类对应一NG状态信息，所述NG状态信息包括正产生产和影响生产，所述处理单元还用于当NG种类的NG状态信息为影响生产时，控制报警设备18报警。具体地，当NG种类为断带时，其对应的NG状态信息为影响生产。
其中，所述NG识别码为图形、条码或二维码。
通过上述物料缺陷检测系统的技术方案，可以实现对物料输送系统所输送的连续物料进行物料数据采集，并识别采集到的数据是否存在物料缺陷，从而实现对物料缺陷的实时检测。
下面以一个实施例具体说明物料缺陷识别的实现方案，该实施例仅是本发明的物料缺陷检测系统的一个应用方案。请参阅图3，为CCD相机对连续物料进行图像采集的示意图。
定义物料输送系统30的物料输送方向为前后方向，定义沿物料平面垂直于所述前后方向的方向为左右方向，设数据采集面前后方向长度为m，左右方向长度为s。以数据采集面的几何中心O为数据采集面原点建立坐标系，以前后方向为坐标系y轴，以左右方向为坐标系x轴，其中，y轴正方向与输送方向一致。
设物料首次进入数据采集面的一边为物料检测起始边L，当物料检测起始边L到达数据采集面的物料输出边时，设此时的图像为起始检测图像P0，此时的图像采集时间为起始检测时间T0。
物料数据采集器171在起始检测时间T0对起始检测图像P0及其对应的物料进行物料数据采集，然后根据数据采集面物料输送速度v1，在起始检测时间T0后，当物料第n次输送m长度后，对检测图像Pn及其对应的物料进行物料数据采集；其中，检测图像Pn的检测时间Tn＝n×m/v1，n≥1且n∈N，所述物料数据包括起始检测图像或检测图像、面密度信息、重量信息、所在面信息。
处理单元11根据所述起始检测图像或检测图像、面密度信息、重量信息、所在面信息识别出缺陷Gk的NG种类和NG位置信息(ak，bk+n×m)，将包含NG种类、NG所在面和NG位置信息的NG信息与物料ID关联形成物料缺陷清单并上传至MES系统20，其中，(ak，bk)为缺陷Gk在数据采集面的位置坐标，bk+n×m为缺陷Gk距离物料检测起始边L的距离，k>0且k∈N。
请参阅图4，为第k个缺陷Gk对应的NG标识码NGk的喷涂区域示意图。
处理单元11用于根据所述NG信息确定与之对应的喷涂参数，其中，所述喷涂参数包括物料ID、与NG种类对应的NG识别码、边缘内偏距离、前后向喷涂起点、喷涂宽度、NG识别码的字符内容、字符方向、字符长度、字符分辨率。
线传感器或对射光纤173获取物料两侧边缘坐标，处理单元11根据选定一侧的边缘坐标、喷涂宽度、字符长度和边缘内偏距离确定喷涂区域。设喷涂宽度为r，字符长度为u，边缘内偏距离h，左边缘为x＝A，右边缘为x＝B，若选定右边缘则喷涂区域的左右方向范围为(B+h-r/2，B+h+r/2)，若选定左边缘则喷涂区域的左右方向范围为(A-h+r/2，A-h-r/2)。在本实施方式中，喷涂区域的前后方向范围为(ak-u/2，ak+u/2)，即喷涂区域中心的横坐标为缺陷Gk的横坐标ak，在其它实施方式中，可设定任何其它合适的坐标作为喷涂区域的中心。
第二编码器175获取喷码机工作面物料输送速度v2。处理单元11根据所述喷涂区域、喷码机工作面物料传输速度v2和喷码参数确定与之对应的喷涂速度，以及用于根据所述喷码参数和喷涂速度控制平移机构12的伺服或步进电机带动平移机构及喷码机13喷涂NG识别码。
本发明实施方式的有益效果是：本发明实施方式的有益效果是：本发明的实施方式所揭露的技术方案，能够对输送中的连续物料进行实时的物料数据采集，以供缺陷识别，以及能够喷涂用于标记物料缺陷的NG标识码，在生产过程中实现对物料数据的实时检测、标记、以及记录物料缺陷信息。
需要说明的是，本发明的说明书及其附图中给出了本发明的较佳的实施方式，但是，本发明可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施方式，这些实施方式不作为对本发明内容的额外限制，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。并且，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施方式，均视为本发明说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种物料缺陷检测系统，包括加工台、检测台、以及放置在所述加工台上且靠近物料入口的放料辊筒，在所述加工台和所述检测台上均设置多个为物料运动时导向的辊筒；其特征在于，所述物料缺陷检测系统设置于物料输送系统的物料检测段，所述物料输送系统包括距离一定输送间隔设置的多个辊筒；所述物料缺陷检测系统包括：
第一编码器，安装在距离所述放料辊筒最近的第一辊筒上，用于获取数据采集面物料输送速度；
物料数据采集器，包括：
A面CCD相机，安装在第二辊筒上，用于在图像采集时间内采集面向A面数据采集面上的物料图像；其中，所述第二辊筒距离所述第一辊筒最近，且位于所述第一辊筒之后设置；
B面CCD相机，安装在所述放料辊筒与所述第一辊筒之间，且设置在所述加工台的下方，用于在图像采集时间内采集面向B面数据采集面上的物料图像。
2.根据权利要求1所述的一种物料缺陷检测系统，其特征在于，还包括悬臂，一端固定安装在所述第二辊筒上，另一端安装所述A面CCD相机，使得所述A面CCD相机与加工台形成一预定距离。
3.根据权利要求1所述的一种物料缺陷检测系统，其特征在于，还包括：
平移机构，设置在所述检测的一侧；
喷码机，固定在所述平移机构上；其中，所述喷码机的喷码工作面与一喷码工作面辊筒对应设置，所述喷码工作面辊筒设置在所述检测台上；
线传感器或对射光纤，安装在所述喷码机左右两侧，用于获取物料两侧边缘坐标；
第二编码器，安装在所述喷码工作面滚筒上，用于获取喷码机工作面物料输送速度。
4.根据权利要求3所述的一种物料缺陷检测系统，其特征在于，所述物料缺陷检测系统还包括颜色传感器，所述颜色传感器包括对应所述喷码机的位置安装在所述平移机构上的第二颜色传感器，用于识别NG识别码的颜色信息。
5.根据权利要求1所述的一种物料缺陷检测系统，其特征在于，所述物料缺陷检测系统还包括分别用于照射A面数据采集面和B面数据采集面的A面光源和B面光源；其中，所述A面数据采集面和所述B面数据采集面距离一预设采集间隔。
6.根据权利要求1所述的一种物料缺陷检测系统，其特征在于，还包括处理单元、以及与所述处理单元分别相连的输入单元、存储单元和显示单元；
所述处理单元用于控制所述显示单元显示一物料检测控制界面，所述输入单元用于在所述物料检测控制界面输入控制指令或所述喷码参数。
7.根据权利要求6所述的一种物料缺陷检测系统，其特征在于，所述物料缺陷检测系统还包括与所述处理单元相连的报警设备。
8.根据权利要求6所述的一种物料缺陷检测系统，其特征在于，所述处理单元与所述第一编码器以及所述物理数据采集器连接。
9.根据权利要求7所述的一种物料缺陷检测系统，其特征在于，所述处理单元部署为PLC或工控机。
10.一种连续物料检测系统，其特征在于，包括至少一个如权利要求1～9任意一项所述的物料缺陷检测系统，所述连续物料检测系统还包括与物料缺陷检测系统通信连接的MES系统、物料输送系统；所述物料输送系统包括距离一定输送间隔设置的多个辊筒，所述物料输送系统的物料输送工段包括常规的物料输送段和出入所述物料缺陷检测系统的物料检测段，所述物料缺陷检测系统用于检测并采集物料输送速度以及数据采集面上的物料图像。
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