CN113479376A - 一种基于压紧整齐烟垛的条烟装箱少条视觉检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于压紧整齐烟垛的条烟装箱少条视觉检测装置，属于烟草设备技术领域。包括控制器、推板位置传感器、烟垛压紧整齐单元、视觉图形系统、报警及烟箱剔除单元，在推杆将第一堆烟垛推入烟箱时从烟箱上方对烟箱进行压紧，减小烟箱与烟条、不同烟条之间的间隙，增大烟条与烟箱及烟条之间的摩擦，避免烟条推入过程中因自身惯性导致的滑动，使不少烟条的第一烟垛推入烟箱后整齐，少条与不少条时差异大，相机灵敏度可调整空间大，易于调整及检测；大幅提高了检测精度，避免因差异小检测精度降低导致烟箱少条未检测出而漏剔除；避免少条烟箱流入成品，提高了产品质量；避免大量的错误剔除，调试正常后可避免人工再检查及搬运误剔除烟箱。
Description
技术领域
本发明属于烟草技术领域，具体的说，涉及一种基于压紧整齐烟垛的条烟装箱少条视觉检测装置。
背景技术
现采用装箱机将烟条装入纸箱，工作时，先将烟条码垛放置在纸箱前，再由推杆将烟垛推入烟箱中，然后通过装箱机的立箱机构将烟箱立起，最后通过安装在装箱机出口的滚筒输送机将烟箱运走。烟条装箱过程中，由于机械、电气或操作等原因可能造成少装，少装烟条的烟箱进入成品库后，判定为严重质量缺陷。经过试用电感检测、射线检测、称重检测等方法后，由环境安全和可靠性等选项，较多选用视觉检测方法。但目前在用的多种装箱少条视觉检测装置（或系统）由于下述的多种原因都存在第一烟垛推入烟箱后烟垛中烟条不整齐。烟垛由几层烟条组成，如图5为无烟条整齐功能的烟条装箱少条视觉检测效果示意图。
第一烟垛推入烟箱后烟垛中烟条不整齐的主要原因如下：
a. 推板（25）推出后在减速及停止过程中对烟垛失去控制作用；
b. 第一烟垛推入时上层中间烟条1有滑出空间；
图6为烟条整齐时装箱机纸箱与承口示意图、图7为烟条整齐时纸箱口剖视示意图。推板每次推入烟垛都只推至烟箱（21）的箱口平齐，不进入其内部。第一烟垛推入时其前方无阻挡物。
烟箱（21）尺寸设计必须考虑有四个角承口（24）插入，烟垛推入后烟箱（21）最上层中间部分有5mm以上的间隙。
c. 因重力因素、材质摩擦系数及接触面因素，上层中间的烟条所受摩擦力最小，最容易滑出；
烟垛的越往下所受的重力产生的压力越大，烟垛推入时所受的摩擦力越大，反之越往上所受的摩擦力越小越容易滑出。
烟条（22）相互之间的透明塑料膜摩擦系数比纸烟箱（21）与烟条（22）的摩擦系数小，相应的摩擦力也小，烟垛最上层中间的烟条摩擦力小容易滑出。
最上层中间烟条的最上一面无接触物，少一摩擦面摩擦力减小，烟垛最上层中间的烟条摩擦力小容易滑出。
d. 部分箱尺寸大，烟垛推入后上层间隙大；
有部分新纸箱尺寸大，如果使用回收烟箱尺寸比新纸箱更大，有部分是多次回收，间隙更大，上层烟条1的滑出空间更大。
e.上游卷烟、包装设备速度大幅提高，封箱设备速度也大幅提高，烟垛的推入速度也大幅提高，烟垛上几层中间部分因速度增大更容易滑出不整齐。
第一烟垛推入烟箱后烟垛中的烟条非常不整齐，烟垛中烟条端头位置差最多时大于150mm，中间上方的烟条滑出太多时，与烟垛缺少条的视觉效果非常相似，少条与不条时图像中的烟垛差异小，甚至无差异，视觉检测软件很难识别出两者的差异，视觉检测灵敏度可调整空间小，调整及检测困难；因差异小检测精度降低导致烟箱少条未检测出而漏剔除；产生大量的错误剔除，人工再检查及搬运误剔除烟箱工作量大，甚至因剔除量太大不能正常工作。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种基于压紧整齐烟垛的条烟装箱少条视觉检测装置。通过设置弹性压紧单元，在推杆将第一堆烟垛推入烟箱时从烟箱上方对烟箱进行压紧，减小烟箱与烟条、不同烟条之间的间隙，增大烟条与烟箱及烟条之间的摩擦，避免烟条推入过程中因自身惯性导致的滑动，使不少烟条的第一烟垛推入烟箱后整齐，少条与不少条时差异大，相机灵敏度可调整空间大，易于调整及检测；大幅提高了检测精度，避免因差异小检测精度降低导致烟箱少条未检测出而漏剔除；避免少条烟箱流入成品，提高了产品质量；避免大量的错误剔除，调试正常后可避免人工再检查及搬运误剔除烟箱。
为达到上述目的，本发明按如下技术方案实施的：
所述的基于压紧整齐烟垛的条烟装箱少条视觉检测装置包括控制器、推板位置传感器、烟垛压紧整齐单元、视觉图形系统、报警及烟箱剔除单元；
推板位置传感器，用于检测烟垛推板的位置；
烟垛压紧整齐单元，用于当推板离开停止零位并且推出的是第一烟垛过程中，从烟箱正上方压紧烟箱及被推烟垛中的烟条；
视觉图形系统，用于当推板回到停止零位时，对纸箱口的烟垛进行拍摄，并对采集的图像进行处理及分析，得出烟垛中是否少条的结果，并将该结果发送给控制器；
报警及烟箱剔除单元，用于将烟箱从输送通道上剔除，并输出报警信号。
控制器，分别与推板位置传感器、烟垛压紧整齐单元、视觉图形系统、报警及烟箱剔除单元电性连接，用于控制协调整个系统工作，烟垛计数、接收检测结果，并当结果为烟垛少条时向报警及烟箱剔除单元发送剔除信号。
优选的，所述推板位置传感器采用电感式传感器、光电式传感器、光纤传感器、电容式传感器或编码器。
优选的，所述的烟垛压紧整齐单元包括垂直驱动元件、安装杆、压杆、弹性机构；所述的垂直驱动元件安装在支架上，垂直驱动元件上设有安装杆，安装杆下方通过弹性机构设置有压杆。
优选的，所述的垂直驱动元件采用三轴气缸、螺杆机构或直线电机。
优选的，所述的弹性机构包括导向轴、弹性元件、限位螺母；所述的导向轴下端与压杆固定连接，导向轴上端与安装杆滑动连接，导向轴上设有位于安装杆上方的限位螺母和位于压杆和安装杆之间的弹性元件。
优选的，所述的弹性元件采用弹簧、充气气囊、橡胶块、硅胶块或海棉块。
优选的，所述的压杆的长度为三至五条烟条的宽度
优选的，所述的视觉图像系统包含光源、相机、图形处理器；所述的光源与控制器电性连接，所述的相机与图形处理器电性连接，图形处理器与控制器电性连接，相机的类型与光源相互匹配；所述的光源为白色光源、有色光或红外光源。
优选的，所述的烟箱剔除单元包括烟箱剔除板、剔除气缸、存放架、挡板、挡板气缸；所述的存放架对接设置在输送通道的侧方，输送通道上对应安装有烟箱剔除板，烟箱剔除板通过设置在其下方的剔除气缸驱使向存放架方向来回移动，烟箱剔除板侧方设有挡板，挡板通过设置在其下方的挡板气缸驱使上下移动，输送通道上设有用于检测烟箱位置的光电传感器；所述的光电传感器、剔除气缸、挡板气缸分别与控制器电性连接。
本发明的有益效果：
本发明通过设置弹性压紧单元，在推杆将第一堆烟垛推入烟箱时从烟箱上方对烟箱进行压紧，减小烟箱与烟条、不同烟条之间的间隙，增大烟条与烟箱及烟条之间的摩擦，避免烟条推入过程中因自身惯性导致的滑动，使不少烟条的第一烟垛推入烟箱后整齐，少条与不少条时差异大，相机灵敏度可调整空间大，易于调整及检测；大幅提高了检测精度，避免因差异小检测精度降低导致烟箱少条未检测出而漏剔除；避免少条烟箱流入成品，提高了产品质量；避免大量的错误剔除，调试正常后可避免人工再检查及搬运误剔除烟箱。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，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是本发明弹性压紧机构安装示意图；
图2是本发明弹性压紧机构压紧时示意图；
图3是本发明烟箱剔除机构立体结构示意图；
图4是本发明控制框图；
图5是本发明无烟条整齐功能的烟条装箱少条视觉检测效果示意图；
图6是本发明烟条整齐时装箱机纸箱与承口示意图；
图7是本发明烟条整齐时纸箱口剖视示意图；
图中，1-推板1、2-控制器、3-输送通道、4-位置传感器、5-视觉图形系统、5-1光源、5-2相机、5-3图形处理器、6-支架、7-烟垛压紧整齐单元、7-1垂直驱动元件、7-2安装杆、7-3压杆、7-4弹性机构、7-4-1导向轴、7-4-2弹性元件、7-4-3限位螺母、8-烟箱剔除单元、8-1烟箱剔除板、8-2剔除气缸、8-3存放架、8-4挡板、8-5挡板气缸、8-6光电传感器。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的说明，以方便技术人员理解。
由图所示，所述的基于压紧整齐烟垛的条烟装箱少条视觉检测装置包括控制器2、推板位置传感器4、烟垛压紧整齐单元7、视觉图形系统5、报警及烟箱剔除单元8；
推板位置传感器4，用于检测烟垛推板1的位置；推板位置传感器4的数量为一个或一个以上，推板位置传感器4采用电感式传感器、光电式传感器、光纤传感器、电容式传感器或编码器，当推板1移动到相应位置时，推板位置传感器4检测到推板1，并将信号传输给控制器2。
烟垛压紧整齐单元7，用于当推板1离开停止零位并且推出的是第一烟垛过程中，从烟箱正上方压紧烟箱及被推烟垛中的烟条；所述的烟箱烟垛压紧整齐单元7包括垂直驱动元件7-1、安装杆7-2、压杆7-3、弹性机构7-4；所述的垂直驱动元件7-1安装在支架6上，垂直驱动元件7-1上设有安装杆7-2，安装杆7-2下方通过弹性机构7-4设置有压杆7-3；所述的垂直驱动元件7-1采用三轴气缸、螺杆机构或直线电机，安装杆7-2固定安装在滑块上；所述的弹性机构7-4包括导向轴7-4-1、弹性元件7-4-2、限位螺母7-4-3；所述的导向轴7-4-1下端与压杆7-3固定连接，导向轴7-4-1上端与安装杆7-2滑动连接，导向轴7-4-1上设有位于安装杆7-2上方的限位螺母7-4-3和位于压杆7-3和安装杆7-2之间的弹性元件7-4-2，所述的弹性元件7-4-2采用弹簧、充气气囊、橡胶块、硅胶块或海棉块；下压时，通过垂直驱动元件7-1带动压杆7-3及安装杆7-2向下移动，压杆7-3与纸箱接触，受纸箱向上的反作用力，通过导向轴7-4-1竖直向上移动，驱使弹性元件7-4-2发生变形，形成弹性压紧，平衡和缓冲纸箱的反作用力，能缓冲和平衡安装、调整误差，缓冲和平衡误差范围可达10mm，不因烟垛超高几毫米而压坏烟箱及其内部的烟条、烟包、烟支，也不因烟垛高度少了几毫米而压紧不到烟垛，失去烟垛整齐作用，避免压杆7-3和纸箱刚性接触导致纸箱及其内部烟条外观受损，保证烟条的外观完整、美观；复位时，垂直驱动元件7-1带动安装杆7-2及压杆7-3向上移动，使两者彻底与立箱机构及纸箱分离，保证立箱机构的运转不受影响。作为优选，所述的压杆7-3的长度为三至五条烟条的宽度，通过合适的压紧宽度，避免无效压紧。
视觉图形系统5，用于当推板1回到停止零位时，对纸箱口的烟垛进行拍摄，并对采集的图像进行处理及分析，得出烟垛中是否少条的结果，并将该结果发送给控制器2；所述的视觉图像系统包含光源5-1、相机5-2、图形处理器5-3；所述的光源5-1与控制器2电性连接，所述的相机5-2与图形处理器5-3电性连接，图形处理器5-3与控制器2电性连接，相机5-2的类型与光源5-1相互匹配。所述的光源5-1为白色光源、有色光或红外光源。
报警及烟箱剔除单元8，用于将烟箱从输送通道3上剔除，并输出报警信号。所述的烟箱剔除单元8包括烟箱剔除板8-1、剔除气缸8-2、存放架8-3、挡板8-4、挡板气缸8-5；所述的存放架8-3对接设置在输送通道3的侧方，存放架8-3采用滚筒架，减小烟箱与存放架8-3之间的摩擦，避免烟箱外观的磨损，使烟箱的再使用不受影响；输送通道3上对应安装有烟箱剔除板8-1，剔除板位置与存放架8-3对接位置相对应，且垂直于存放架8-3端部设置，烟箱剔除板8-1通过设置在其下方的剔除气缸8-2驱使向存放架8-3方向来回移动，烟箱剔除板8-1侧方设有挡板8-4，挡板8-4通过设置在其下方的挡板气缸8-5驱使上下移动，输送通道3上设有用于检测烟箱位置的光电传感器8-6；所述的光电传感器8-6、剔除气缸8-2、挡板气缸8-5分别与控制器2电性连接，当缺条烟箱由输送通道3输送至相应位置，缺条烟箱被光电传感器8-6检测到，并将信号传输给控制器2，控制器2根据输入信号，发出相应的控制指令，控制挡板气缸8-5伸长，带动挡板8-4向上移动，在缺条烟箱的前方挡住烟箱，然后控制剔除气缸8-2伸长，带动烟箱剔除板8-1向存放架8-3移动，从而将缺条烟箱从输送通道3上剔除，并存放在存放架8-3上，避免缺条烟箱混入成品中，保证了产品的质量；最后控制器2依次控制挡板气缸8-5和剔除气缸8-2复位，使挡板8-4没入输送通道3输送面下方，使烟箱剔除板8-1放置与输送通道3输送面侧面上，保证输送通道3的正常运输；存放在存放架8-3上的缺条烟箱由人工将其搬运走。
控制器2，分别与推板位置传感器4、烟垛压紧整齐单元7、视觉图形系统5、报警及烟箱剔除单元8电性连接，用于控制协调整个系统工作，烟垛计数、接收检测结果，并当结果为烟垛少条时向报警及烟箱剔除单元8发送剔除信号，控制过程为：
A．当烟条在堆叠区堆垛完成后，控制器2发出推第一烟垛信号，推板1开始推动第一烟垛，推板位置传感器4检测推板1离开停止位置，控制器2控制垂直驱动元件7-1动作（如采用三轴气缸时，向电磁阀发出压紧信号，电磁阀压紧输出口连接气源导通，三轴气缸向下伸出），压杆7-3压紧烟箱及烟垛，烟垛推入使烟垛整齐，当推板1缩回至停止位置时，发出非压紧信号，压杆7-3向上离开烟箱；
B.推第二烟垛时烟垛压紧整齐单元7不工作，在第一烟垛的阻挡下第二烟垛推入后保持整齐；
C.当推出第一和第二烟垛推板1缩回初始位置后，接通光源5-1一段时间，同时相机5-2对纸箱口的烟垛拍摄，得到的图像输入图形处理器5-3进行分析处理得出结果第一或第二烟垛是否少条，此结果输入控制器2处理；
D.只要有其中的一烟垛出现少条本烟箱都判定为少条，控制器2向报警及烟箱剔除单元8输出最终结果，报警的同时从出口烟箱输送通道3上剔除不合格的少条烟箱；
E.如果所有烟垛都未出现少条本烟箱都判定为合格烟箱，控制器2不向报警及烟箱剔除单元8输出剔除信号，烟箱进入合格烟箱输送通道3。
本发明有益效果：通过整齐烟条单元整齐后的第一烟垛如图6为烟条整齐时装箱机纸箱与承口示意图、图7为烟条整齐时纸箱口剖视示意图，烟垛中烟条1端头位置差小于15mm，烟条整齐效果达到视觉箱少条检测要求。使不少烟条的第一烟垛推入烟箱后整齐，少条与不少条时差异大，视觉检测灵敏度可调整空间大，易于调整及检测；大幅提高了检测精度，避免因差异小检测精度降低导致烟箱少条未检测出而漏剔除；避免少条烟箱流入成品，提高了产品质量；避免大量的错误剔除，调试正常后可避免人工再检查及搬运误剔除烟箱。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其做出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围；附图尺寸与具体实物无关，实物尺寸可任意变换。
Claims (9)
1.一种基于压紧整齐烟垛的条烟装箱少条视觉检测装置，其特征在于：包括控制器（2）、推板位置传感器（4）、烟垛压紧整齐单元（7）、视觉图形系统（5）、报警及烟箱剔除单元（8）；
推板位置传感器（4），用于检测烟垛推板（1）的位置；
烟垛压紧整齐单元（7），用于当推板（1）离开停止零位并且推出的是第一烟垛过程中，从烟箱正上方压紧烟箱及被推烟垛中的烟条；
视觉图形系统（5），用于当推板（1）回到停止零位时，对纸箱口的烟垛进行拍摄，并对采集的图像进行处理及分析，得出烟垛中是否少条的结果，并将该结果发送给控制器（2）；
报警及烟箱剔除单元（8），用于将烟箱从输送通道（3）上剔除，并输出报警信号。
2.控制器（2），分别与推板位置传感器（4）、烟垛压紧整齐单元（7）、视觉图形系统（5）、报警及烟箱剔除单元（8）电性连接，用于控制协调整个系统工作，烟垛计数、接收检测结果，并当结果为烟垛少条时向报警及烟箱剔除单元（8）发送剔除信号。
3.根据权利要求1所述的一种基于压紧整齐烟垛的条烟装箱少条视觉检测装置，其特征在于：所述推板位置传感器（4）采用电感式传感器、光电式传感器、光纤传感器、电容式传感器或编码器。
4.根据权利要求1或2所述的一种基于压紧整齐烟垛的条烟装箱少条视觉检测装置，其特征在于：所述的烟垛压紧整齐单元（7）包括垂直驱动元件（7-1）、安装杆（7-2）、压杆（7-3）、弹性机构（7-4）；所述的垂直驱动元件（7-1）安装在支架（6）上，垂直驱动元件（7-1）上设有安装杆（7-2），安装杆（7-2）下方通过弹性机构（7-4）设置有压杆（7-3）。
5.根据权利要求3所述的一种基于压紧整齐烟垛的条烟装箱少条视觉检测装置，其特征在于：所述的垂直驱动元件（7-1）采用三轴气缸、螺杆机构或直线电机。
6.根据权利要求4或5所述的一种基于压紧整齐烟垛的条烟装箱少条视觉检测装置，其特征在于：所述的弹性机构（7-4）包括导向轴（7-4-1）、弹性元件（7-4-2）、限位螺母（7-4-3）；所述的导向轴（7-4-1）下端与压杆（7-3）固定连接，导向轴（7-4-1）上端与安装杆（7-2）滑动连接，导向轴（7-4-1）上设有位于安装杆（7-2）上方的限位螺母（7-4-3）和位于压杆（7-3）和安装杆（7-2）之间的弹性元件（7-4-2）。
7.根据权利要求5所述的一种基于压紧整齐烟垛的条烟装箱少条视觉检测装置，其特征在于：所述的弹性元件（7-4-2）采用弹簧、充气气囊、橡胶块、硅胶块或海棉块。
8.根据权利要求4或6所述的一种基于压紧整齐烟垛的条烟装箱少条视觉检测装置，其特征在于：所述的压杆（7-3）的长度为三至五条烟条的宽度
根据权利要求7所述的一种基于压紧整齐烟垛的条烟装箱少条视觉检测装置，其特征在于：所述的视觉图像系统包含光源（5-1）、相机（5-2）、图形处理器（5-3）；所述的光源（5-1）与控制器（2）电性连接，所述的相机（5-2）与图形处理器（5-3）电性连接，图形处理器（5-3）与控制器（2）电性连接，相机（5-2）的类型与光源（5-1）相互匹配；所述的光源（5-1）为白色光源、有色光或红外光源。
9.根据权利要求1、2、4、6或8所述的一种基于压紧整齐烟垛的条烟装箱少条视觉检测装置，其特征在于：所述的烟箱剔除单元（8）包括烟箱剔除板（8-1）、剔除气缸（8-2）、存放架（8-3）、挡板（8-4）、挡板气缸（8-5）；所述的存放架（8-3）对接设置在输送通道（3）的侧方，输送通道（3）上对应安装有烟箱剔除板（8-1），烟箱剔除板（8-1）通过设置在其下方的剔除气缸（8-2）驱使向存放架（8-3）方向来回移动，烟箱剔除板（8-1）侧方设有挡板（8-4），挡板（8-4）通过设置在其下方的挡板气缸（8-5）驱使上下移动，输送通道（3）上设有用于检测烟箱位置的光电传感器（8-6）；所述的光电传感器（8-6）、剔除气缸（8-2）、挡板气缸（8-5）分别与控制器（2）电性连接。
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