CN207185897U - 一种全烟支外观质量在线检测装置及其卷烟机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种全烟支外观质量在线检测装置及其卷烟机。本实用新型的一种全烟支外观质量在线检测装置,包括光学成像单元、图像处理单元、控制单元和处理单元,光学成像单元包括第一相机组件和第二相机组件,第一相机组件和第二相机组件分别设置在卷烟机传送鼓轮的侧面,面对传送鼓轮的表面设置;控制单元控制第一相机组件和/或第二相机对每支烟支的每一个侧面成两次以上像。其有益效果是:相机组件分为两组,每组可以分别检测每支烟支的两个侧面,且每个侧面均可以使用一个相机检测两次,不但提高了检测效率,同时还能进行复检,避免误检,成本低,易于维护与检修。每分钟能够检测1.2万支烟支,缺陷烟支的剔除率大于90%,误剔除率小于0.05%。
Description
技术领域
本实用新型涉及香烟生产机械设备领域,特别涉及一种全烟支外观质量在线检测装置及其卷烟机。
背景技术
据统计,目前我国的香烟产量约26000亿支/年,在现代卷烟生产过程中,生产速度越来越快,企业对产品质量的要求也越来越严格,香烟外观质量的好坏在一定程度上影响着消费者的选择,但在香烟实际生产中,由于机器故障,香烟容易出现污点、烟纸破损、烟梗穿出、拼接不良、无印花、印花位置偏移、印墨污染等不良产品。目前使用的国产卷烟机均没有烟支外观视觉检测装置,烟支的外观质量只能靠人工观察,并且主要是抽检的方式,由于卷烟机生产速度很快,人工不可能及时发现问题也不能及时解决问题,造成比较大的质量隐患,而卷烟的质量就体现了卷烟的品牌价值,各卷烟企业迫切希望解决上述问题。
再者,人工抽检的主要作用是对该批次产品总体质量的一个粗略评价,不能完全说明该批次产品详细质量情况,因此,采用人工抽检存在很大不确定因素。每个人的反应能力和检验状态也有差别,对烟支进行质量检测时,有时会出现烟支错检、漏检的情况,有质量缺陷的烟支流入下道生产工序最终达到消费者手中。人工抽检产品质量的工作方法还属于初始质量检测方法,即浪费人力物力,又不能保证产品质量被全部检测,企业产品质量和经济效益不能得到较好保障,企业产品市场竞争力受到束缚。
专利CN201410569197.0公开了一种基于机器视觉的卷烟机烟支外观视觉检测装置,采用了两个相机分别拍摄同一烟支的两个侧面,然后利用软件合成为一支烟的整个表面图像,并通过计算机处理后判断烟支外表面是否合格,对不合格的烟支进行剔除。但实际生产过程中,由于任意一个相机仅拍摄烟支的一个侧面,整个烟支表面是通过两个相机拍摄后合成的,若任意一个相机的镜头表面附着杂物或取像的空间存在烟沫灰尘,则合成后的图像反馈至计算机就存在缺陷,被计算机误判为不合格的烟支,而此问题就会导致大批量烟支均被判定为不合格,大量烟支被误判为不合格,不但造成企业生产成本增加,还会降低生产效率。
专利CN201621299310.9公开了卷烟机烟支外观检测装置,安装在PASSIM 卷烟机上,PASSIM卷烟机按从左到右顺序分别设置有剔除鼓、检测鼓、选择鼓轮以及第二分离鼓轮,外观检测装置包括有四个相机组件,分别为相机组件I、相机组件II、相机组件III以及相机组件IV,相机组件I和相机组件II、相机组件 III和相机组件IV分别设置在在内外排鼓轮上,其中:相机组件I和相机组件II 设置在第二分离鼓轮左上方,其镜头面对第二分离鼓轮表面设置;相机组件III 和相机组件IV设置在选择鼓轮右下方,其镜头面对选择鼓轮表面设置;每个相机组件包括有至少两个相机和镜头。该专利通过安装两个相机来避免镜头表面附着杂物或取像空间存在烟沫灰尘,而造成误判的问题。但是卷烟机鼓轮之间的空间非常狭小,安装两个相机的难度比较大;安装两个相机的成本也比较高,压缩了经济效益;安装之后的检修也变得比较困难,维护成本也较高。
因此,经过大量试验研究,提供一种既能够避免烟支误判、成本低、精确率高、检测效率高、易于维护与检修的全烟支外观质量在线检测装置,是本实用新型的创研动机。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足,提供一种既能够避免烟支误判、成本低、精确率高、检测效率高、易于维护与检修的全烟支外观质量在线检测装置及其卷烟机。
本实用新型提供的一种全烟支外观质量在线检测装置,其技术方案为:
一种全烟支外观质量在线检测装置,包括光学成像单元、图像处理单元、控制单元和处理单元,光学成像单元与图像处理单元连接,图像处理单元分别与控制单元和处理单元连接,光学成像单元包括第一相机组件和第二相机组件,第一相机组件和第二相机组件分别设置在卷烟机传送鼓轮的侧面,面对传送鼓轮的表面设置;控制单元控制第一相机组件和/或第二相机对每支烟支的每一个侧面成两次以上像。
优选地,第一相机组件和第二相机组件各包括一个面阵相机;或者第一相机组件包括一个面阵相机,第二相机组件包括两个相机。
优选地,第一相机组件和第二相机组件包括机壳、相机、镜头、反射镜、LED 光源,相机和镜头放置在机壳内,相机与镜头连接,镜头前方放置反射镜,反射镜下方放置LED光源,机壳底部安装防尘玻璃。
优选地,LED光源是2-5条LED聚光光源。
优选地,第二相机组件包括的两个相机也是面阵相机。
优选地,控制单元的数据接口是RS232接口或USB3.0接口。
优选地,处理单元的数据接口是数字I/O接口。
优选地,控制单元包括用于集中监控的计算机。
优选地,处理单元包括剔除机构和采集剔除控制器,采集剔除控制器能够输出触发信号,剔除机构接收触发信号后将缺陷烟支剔除。
本实用新型还提供了一种卷烟机,包括烟支外观质量在线检测装置,烟支外观质量在线检测装置是上述的一种全烟支外观质量在线检测装置。
名词定义:
香烟:包含过滤嘴和卷烟部分的完整烟支。
过滤嘴:香烟中的过滤嘴部分。
卷烟:香烟中不包括过滤嘴,填充有烟丝部分。
缺陷烟支的剔除率:某时间段内剔除的缺陷烟支总数÷该时间段内通过的缺陷烟支总数。
误清除率:某时间段内误剔除的烟支数量÷(该时间段内通过的烟支总数-缺陷烟支总数)。
线阵相机:其原理是先将物体拍成多幅“条”形图像,再合并成一张二维图像的相机。
面阵相机:其原理是该相机总共有多个感光晶片,通常用万个为单位表示,以矩阵排列,拍照直接拍成二维图像的相机。
本实用新型的实施包括以下技术效果:
本本实用新型的烟支外观质量在线检测系统采用机器视觉技术,实现对烟支外观质量的在线实时检测,并将有缺陷的烟支及时剔除。可以大大降低检验人员的劳动强度,提高产品的质量,减少烟厂的人力成本和管理成本,改善企业形象。本实用新型的相机能够对每支烟支的每一个侧面成两次以上像,既能够避免烟支误判,还降低了成本、精确率高、检测效率高、易于安装、维护与检修。
本实用新型的全烟支外观质量在线检测装置的相机组件分为两组,每组可以分别检测每支烟支的两个侧面,且每个侧面均可以使用一个相机检测两次,不但提高了检测效率,同时还能进行复检,避免误检。还能将缺陷进行分类统计,可以针对性检查烟支的各种质量问题。成像装置安装在现有卷接机上,不妨碍鼓轮的拆卸。该检测装置检测效率高,每分钟能够检测1.2万支(5毫秒/支),缺陷烟支的剔除率大于90%,误剔除率小于0.05%。
本实用新型的全烟支外观质量在线检测装置能够对烟支的以下缺陷进行有效检测:滤嘴漏白、水松纸夹胶、滤嘴泡皱、滤嘴夹沫、烟支错牙、水松纸长短、烟棒刺破、烟棒斑点(夹沫)、烟棒污渍、烟支长短等等。
附图说明
图1为本实用新型实施例的全烟支外观质量在线检测装置的框架示意图。
图2为本实用新型实施例的相机组件安装在卷烟机鼓轮上的示意图。
图3为本实用新型实施例的全烟支外观质量在线检测装置的A烟支第一次成像的示意图。
图4为本实用新型实施例的全烟支外观质量在线检测装置的A烟支第二次成像的示意图。
图5为本实用新型实施例的相机组件沿烟支纵向切面的示意图。
图6为本实用新型实施例的相机组件沿烟支横向切面的示意图。
1、第一次成像死角;2、第二次成像死角;3、机壳;4、相机;5、镜头;6、反射镜;7、LED光源;8、烟支;9、第一相机组件;10、第二相机组件。
具体实施方式
下面将结合实施例以及附图对本实用新型加以详细说明,需要指出的是,所描述的实施例仅旨在便于对本实用新型的理解,而对其不起任何限定作用。
实施例1
参见图1和图2所示,本实施例提供的一种全烟支外观质量在线检测装置,包括光学成像单元、图像处理单元、控制单元和处理单元,光学成像单元与图像处理单元连接,图像处理单元分别与控制单元和处理单元连接,参见图2所示,光学成像单元包括第一相机组件9和第二相机组件10,第一相机组件9和第二相机组件10分别设置一对在卷烟机传送鼓轮的侧面,面对传送鼓轮的表面设置,用于对烟支8成像,图2中的传送鼓轮仅为示例作用,而不是对本实用新型的限定,不同的卷烟机具有不同的鼓轮设置方式。本实施例中,控制单元控制第一相机组件9和/或第二相机对每支烟支8的每一个侧面成两次以上像。具体为,第一相机组件9和第二相机组件10仅包括一个相机,第一相机组件9的单个相机用于对每支烟支8的一个侧面成两次像,第二相机组件10的单个相机用于对每支烟支8的另一个侧面成两次像,然后将多幅图像组合为完整的烟支8外观图像。参见图3和图4所示,以图中标号为A的烟支8为例,当相机第一次成像时,烟支A具有第一次成像死角1,当第二次拍摄时,烟支A同样会出现第二次成像死角2,但是第一次成像死角1和第二次成像死角2的面不一样,只要将两次拍摄到的图像合在一起就能够得到烟支A一侧的完整图形,另一侧的图像同理可拍摄得到。本检测装置的相机组件分为两组,每组可以分别检测每支烟支8的两个侧面,且每个侧面均可以使用一个相机检测两次,不但提高了检测效率,同时还能进行复检,避免误检。还能将缺陷进行分类统计,可以针对性检查烟支8的各种质量问题。成像装置安装在现有卷烟机上,不妨碍鼓轮的拆卸。
本实施例的烟支外观质量在线检测装置采用机器视觉技术,实现对烟支外观质量的在线实时检测,并将有缺陷的烟支8及时剔除。可以大大降低检验人员的劳动强度,提高产品的质量,减少烟厂的人力成本和管理成本,改善企业形象。本实用新型的相机能够对每支烟支8的每一个侧面成两次以上像,既能够避免烟支8误判,还降低了成本、精确率高、检测效率高、易于安装、维护与检修。本实施例的检测装置检测效率高,每分钟能够检测1.2万支(5毫秒/支),缺陷烟支的剔除率大于90%,误清除率小于0.05%。
参见图5和图6所示,第一相机组件9和第二相机组件10均包括机壳3、相机4、镜头5、反射镜6、LED光源7,机壳3内放置相机4和镜头5,相机4与镜头5相连,镜头5前方放置反射镜6,反射镜6下方放置LED光源7,机壳底部安装防尘玻璃;机壳3用铝材加工,轻质耐用,腔体成像面加入玻璃罩防尘,中间留有细缝保证相机4成像,腔体通入外部压缩空气,从玻璃缝中吹出,既可将落入相机4视场中的烟末吹走,又可在腔体内形成空气对流,加速光源、相机散热。本实用新型的全烟支外观质量在线检测装置在安装空间尺寸,成像光路,相机尺寸,相机光圈、焦距的调整,光源打光方式,反射镜6安装及调整,组件在包装机维护时的易拆卸性,整体防尘,相机4和光源散热等方面均作了优化。本实施例中,LED光源7选择2-5条LED聚光光源,优选3条LED聚光光源,配合高速驱动电路,保证LED使用寿命。
优选地,相机4是面阵相机,优选面阵CCD相机。本实用新型选用的面阵相机,相比较线阵相机,具有以下优点:线阵相机的体积较大,且无法小型化,造成整个装置的体积过大,结构复杂。光源的寿命较短,线阵相机的工作原理决定了对光源的照明时间比较长,至少是面阵相机的100倍,高电流长时间的工作对光源的寿命有比较大的影响,造成整个检测组件的寿命较短。线阵相机在机器加减速的时候取出来的图像宽窄会变化,这是线阵相机的工作原理造成的,无法避免。
优选地,控制单元的数据接口是RS232接口或USB3.0接口。处理单元的接口是数字I/O接口。控制单元包括用于集中监控的计算机,其主要作用是对用户界面、图像显示存储、识别结果显示统计、控制参数进行调整。计算机采用RS232 或USB3.0接口方式与处理单元的采集剔除控制器通讯,实现图像数据、结果信息、控制参数等通讯内容;根据需要可对外提供数据接口,实现同外部系统通讯。处理单元包括剔除机构和采集剔除控制器,采集剔除控制器的作用是输出触发信号,接收结果信号并跟踪烟支位置,缺陷烟支的信号,剔除机构将缺陷烟支剔除。
本实施例还提供了一种卷烟机,包括烟支外观质量在线检测装置,烟支外观质量在线检测装置是上述的一种全烟支外观质量在线检测装置。
全烟支外观质量在线检测装置的控制过程如下所述:卷烟机上的鼓轮转动均会发出机器脉冲信号,脉冲信号作为信号源,控制单元接受机器脉冲信号后向光学成像单元输出信号,光学成像单元的第一相机组件9和第二相机组件10分别采集卷烟机传送鼓轮上的烟支两个侧面的图像,图像处理单元进行处理,组合在一起就可以得到每个烟支的完整外观图像,将图像传送给图像处理单元,和标准样品图像比较,超出允许范围则判断为缺陷烟支,输出剔除信号到卷烟机剔除接口,将检测到的缺陷烟支在剔除口剔除,完成烟支在生产过程中的在线外观质量检测与剔除功能。
全烟支外观质量在线检测装置设计为在相邻鼓轮上设置两台相机,分别检测烟支未被遮挡的面,每个面拍摄两次,输送设备将烟支以均匀的速度在相机的视场移动。烟支在运动过程中被一台相机两次拍摄,从而保证得到高分辨率、完整的烟支外观图像信息,并将拍摄到的图像进行分析,尝试找出图像中反映出来的外观缺陷。若存在缺陷,输出信号将其剔除。
实施例2
本实施例提供的一种全烟支外观质量在线检测装置,与实施例1的差别是,第一相机组件9仅包括一个相机,该相机用于对每支烟支的一个侧面成三次像(可以在相机镜头对面的左、中、右各成一次像),第二相机组件10包括两个相机,该两个相机从不同的角度对烟支的另一个侧面成像,然后将五幅图像组合为完整的烟支外观图像。本实施例的其余结构与实施例1的结构相同,本实施例不再赘述。通过对每支烟支的一个侧面成三次像,精确率更高。
最后应当说明的是,以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案,而非对本实用新型保护范围的限制,尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细地说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种全烟支外观质量在线检测装置,包括光学成像单元、图像处理单元、控制单元和处理单元,其特征在于:所述光学成像单元与所述图像处理单元连接,所述图像处理单元分别与所述控制单元和所述处理单元连接,所述光学成像单元包括第一相机组件和第二相机组件,所述第一相机组件和所述第二相机组件分别设置在卷烟机传送鼓轮的侧面,面对传送鼓轮的表面设置;所述控制单元控制所述第一相机组件和/或所述第二相机对每支烟支的每一个侧面成两次以上像。
2.根据权利要求1所述的一种全烟支外观质量在线检测装置,其特征在于:所述第一相机组件和所述第二相机组件各包括一个面阵相机;或者所述第一相机组件包括一个面阵相机,所述第二相机组件包括两个相机。
3.根据权利要求1所述的一种全烟支外观质量在线检测装置,其特征在于:所述第一相机组件和所述第二相机组件包括机壳、相机、镜头、反射镜、LED光源,所述相机和所述镜头放置在机壳内,所述相机与所述镜头连接,镜头前方放置反射镜,反射镜下方放置LED光源,机壳底部安装防尘玻璃。
4.根据权利要求3所述的一种全烟支外观质量在线检测装置,其特征在于:所述LED光源是2-5条LED聚光光源。
5.根据权利要求2所述的一种全烟支外观质量在线检测装置,其特征在于:第二相机组件包括的两个相机也是面阵相机。
6.根据权利要求1所述的一种全烟支外观质量在线检测装置,其特征在于:所述控制单元的数据接口是RS232接口或USB3.0接口。
7.根据权利要求1所述的一种全烟支外观质量在线检测装置,其特征在于:所述处理单元的数据接口是数字I/O接口。
8.根据权利要求1-7任一所述的一种全烟支外观质量在线检测装置,其特征在于:控制单元包括用于集中监控的计算机。
9.根据权利要求1-7任一所述的一种全烟支外观质量在线检测装置,其特征在于:处理单元包括剔除机构和采集剔除控制器,采集剔除控制器能够输出触发信号,剔除机构接收触发信号后将缺陷烟支剔除。
10.一种卷烟机,包括烟支外观质量在线检测装置,其特征在于:所述烟支外观质量在线检测装置是权利要求1-9任一所述的一种全烟支外观质量在线检测装置。
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