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文采产品手册-WGY盘纸在线检测装置V3.0

南京文采开发了基于机器视觉技术的WPY盘纸在线检测装置,应用成熟的高速清晰的图像感应识别技术,对盘纸供纸工艺环节进行实时在线检测,全面、准确地判别盘纸外观质量,对盘纸及钢印的瑕疵予以告警和剔除,彻底解决盘纸外观质量问题。

1.产品概述

卷烟纸又称为盘纸,是卷烟的重要组成部分。它把烟丝包裹成烟支,控制卷烟阴燃速度,保持烟灰,还影响烟支的外观、香味和吸味。

很多香烟品牌在烟支上印刷独有的、体现了品牌质量的文字(钢号)和图像(钢印),从而在每一支香烟中都能展现品牌,充分提升品牌凝聚力、号召力和象征性。尤其是高档香烟,烟支钢印的品牌宣传作用尤为重要。在香烟钢印生产过程中,有时会出现钢印印刷缺陷,包含钢印缺失、钢印牌号错误、钢印跑偏、钢印模糊、钢印污点(野墨)等等问题。这些问题烟支如果流入市场,就会影响卷烟的品牌形象,因此需要检测。目前一些烟厂采用人工目测、定时抽检的方式,不仅效率低,费时费力,而且不能从根本上杜绝问题钢印流入市场。

同时,盘纸的外观特性也对烟支会有很重要的影响,例如褶皱、皱纹、裂口、浆块、污渍、孔眼、接头等瑕疵缺陷不仅影响烟支的美观性,而且还会影响吸烟的轻松感、舒适感、满足感。

为了进一步全面落实“卷烟上水平”目标,有必要对盘纸外观进行实时在线全面检测。

为此,南京文采开发了基于机器视觉技术的WGY盘纸在线检测装置,应用成熟的高速清晰的图像感应识别技术,对盘纸供纸工艺环节进行实时在线检测,全面、准确地判别盘纸外观质量,对盘纸及钢印的瑕疵予以告警和剔除,彻底解决盘纸外观质量问题。

2.产品外观与组成

(1)产品外观

WPY系列盘纸在线检测装置1

(2)基本功能

WGY盘纸在线检测装置主要功能如下:
在盘纸供纸过程中对盘纸的钢印缺失、钢印牌号错误、钢印跑偏、钢印模糊、钢印污点(野墨)以及盘纸褶皱、裂口、浆块、污渍、孔眼、接头等瑕疵缺陷进行实时在线全面检测;
检测到盘纸缺陷后,向卷烟机输出剔除指令,将缺陷烟支实时剔除。

(3)产品结构

WPY系列盘纸在线检测装置2

该装置主要由视频系统、主控系统和编码器组件三部分构成,各部分主要完成以下功能:

视频系统:采用线阵相机配合高亮度LED对盘纸持续扫描拍照,并将图像传送给主控系统进行处理。

WPY系列盘纸在线检测装置3

主控系统:采集编码器相位信息并据此控制视频系统拍照,实时处理视频系统传来的图像数据,当识别到缺陷时进行移位,移位一定支数后通过卷接机剔除机构剔除缺陷烟支。另外,主控系统带有触摸液晶屏,用户能够在检测软件界面上设置牌号参数,并可以浏览缺陷图像及查询历史工作记录,如:班次生产总量、缺陷总量和剔除率等。

WPY系列盘纸在线检测装置4

编码器组件:安装在卷接机背后同步带轮上,主要作用是获取相位信息,并传给主控单元以控制拍照和剔除。

WPY系列盘纸在线检测装置11

图4 编码器组件

3.产品特点

(1)在线实时全检

基于传统智能相机体系架构的检测装置,由于性能不足,对于钢印只能采用抽检方式,每4~8支抽检一次,不能对所有钢印实施全面检测,存在漏检的巨大风险,更无法检出如褶皱、孔眼、接头等其他盘纸缺陷。
而WGY盘纸在线检测装置基于线阵相机实施高性能处理,对盘纸和钢印均实施100%全面实时检测,一个都不漏过,确保检测的全面性,规避漏检风险。
文采WGY盘纸在线检测装置采用超高速线扫描CCD相机,分辨率为512像素/行,扫描频率为10万行/秒,对盘纸实施100%全面扫描。
同时配备高性能近摄镜头,提供最小物理畸变能力,满足图像保真需求;采用高亮度LED冷光源,配以聚光玻璃柱,实现高效率照明。
高性能线阵相机与传统面阵相机在盘纸钢印检测方面的主要区别如下:

项目

线阵相机

面阵相机

检测范围

全局扫描成像

局部成像

图像分辨率

> 500K

< 500K

曝光时间

10μs

100μs

照明光源

棱镜汇聚线光源,亮度高,发热少,

综合照明效率高

普通面光源,亮度低,发热量大

成像效果

清晰、不变形

容易出现拖尾、变形等现象

(2)检测速度高效

由于采用了高性能处理器和优化的处理算法,检测速度最高可以达到16000支/分钟,全面匹配中速机和高速机的速度要求。

(3)检测类型齐全

检测缺陷类型齐全,对所有缺陷类型进行有效检测,包括钢印缺失、钢印错牌、钢印位置偏移、钢印油墨问题(模糊、太浓、太淡、野墨等)、盘纸褶皱、裂口、浆块、污渍、孔眼、接头等等;

由于采用了自主研发的算法,可以根据实际需要,随时增加对新的缺陷类型的检测;

(4)自动防尘,关键器件免维护

卷烟机周边空气洁净度不高,清洁除尘是关键之一;如果不能做到有效清洁除尘,将会严重影响成像质量,从而无法保证检测效果。

WGY盘纸在线检测装置在设计上让相机镜头朝下,避免落灰;

同时把相机、镜头等关键视频部分器件通过一个外壳密封起来,腔体内部充满正压气体,避免灰尘进入,同时也兼顾了散热需求。


WPY系列盘纸在线检测装置5

图 7 视频盒

4.技术创新点

智能制造时代的到来,意味着工业大数据时代的到来。制造业向智能化转型的过程中,将催生工业大数据的广泛应用。工业大数据无疑将成为未来提升制造业生产力、竞争力、创新能力的关键,也是企业有传统制造向智能制造、服务制造必须面对的重要课题。

文采科技提供的智能化视觉检测装置作为未来智能制造的基础架构部分,相对于传统的视觉检测装置具备如下的优点:

(1) 智能化视觉检测

深度学习功能

该设备能够以基准模板图片为标准,以生产过程过程中合格检测对象(条烟)为训练对象,不断的自动调整检测参数,以达到稳定检测、准确检测的目的。减少了人工调整参数的环节,降低了对维护能力的专业要求。

对象训练

此外,如条烟外观包装出现变化以及企业需要对新的外观特征点进行质量检测等需求时,无需对设备的硬件结构进行调整,只需在后台通过软件进行对象训练即可完成对新的特征点的检测。

(2)全网管理功能

集中控制

设备之间可进行组网并连接终端控制平台。在终端控制平台可对不同的设备进行操作和查看。

自我诊断、远程控制功能

系统具备自我诊断功能,能根据设备的异常表现依据各类传感检测设备的工作状态判断设备是否处于故障状态(如灯光异常、卡烟、传感数据异常等),系统将分析出错的具体原因并给出故障提示,以便维护人员能够及时排除故障并投入运行。

系统软件集成了基于WEB技术的远程控制功能。在企业开放网络端口后,我方技术人员可远程对故障设备进行远程控制和控制,减少了设备的故障排除时间停机时间,确保设备的及时运转。

(3)智能化数据分析

智能化数据平台分析和监控的数据来源于来自生产过程中的检测设备层级(生产车间的所有的视觉检测装置)。

创新点1

数据平台的核心是提供基础数据的一致性管理,各层级系统间数据集成,并应用移动互联技术,大数据,智能分析及物联网等先进技术与企业的数据系统(ERP、MES等)进行对接,支持实时智能化工厂运转。

创新点2

系统部署示意图

 数据图表信息导出

平台具备大数据分析功能,能够采集日常生产数据、检测数据、报警数据等信息,自动进行数据的汇总、分析和处理,能够以数据报表等直观形式导出各类数据。 结合不同时间节点、生产批次等因素,平台能够自动生成横向对比数据和图标。

利用大数据质量管理分析平台,除了可以快速地得到传统指标的过程能力分析报表之外,更重要的是,还可以从同样的大数据集中得到很多崭新的分析结果。

缺陷类型的大数据分析

利用大数据技术,还可以对工业产品的生产过程建立数据模型,仿真并优化生产流程,这种大数据的应用将有助于企业改进其生产流程。

例如平台能够集中汇总所有缺陷类型的统计数据,并给出最易出现质量缺陷的特征点,以便企业能够根据缺陷的特点改进相关工艺环节,提供工艺指标。

大数据诊断及预警功能

无所不在的传感器、互联网技术的引入使得产品故障实时诊断和预警变为现实,大数据应用、建模与仿真技术则使得预测功能成为可能。

平台可诊断信息数据库来收集各类设备故障信息,从而能够更好的解决设备故障问题。此外,例如在条包检测过程中,如出现被检测条烟玻璃纸特征参数逐渐偏离标准数值时,平台可根据数据分析和对比给出预警信息,给出美容器检测提示等相关工艺环节的提醒。

质量缺陷追溯功能

设备具备生产数据及检测图片的存储功能,能够自动关联缺陷图片和生产批次信息,为产品质量追溯提供了有效的技术支撑。

加速企业创新

日常生产过程中的行为将产生大量数据,挖掘和分析这些数据,能够帮助企业发现更多的工艺环节问题和生产问题,为企业创新作出贡献。

5.技术规格

典型图片:

正常情况

正常情况

污点

污点

野墨

野墨

油墨不均匀

油墨不均匀

油墨太浓

油墨太浓

花墨

花墨

6.典型应用案例

2011年开始,WGY盘纸在线检测装置在淮阴卷烟厂、南宁卷烟厂、柳州卷烟厂、南昌卷烟厂、长春卷烟厂等得到应用,平稳运行时间超过一年,为盘纸及钢印的质量起到重要把关作用,为香烟品质保驾护航。
现场应用图片如下:

WPY系列盘纸在线检测装置6

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