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条包外观

文采产品手册-WPI条包包装检测装置V2.0

南京文采科技有限责任公司独立开发出WPI型条包包装检测装置。该设备采用机器视觉方式,综合利用了光学、机械、电子、控制和自动化等各学科的先进技术,可以高效、准确地检出条包包装中常见的拉线错牙、透明纸缺失、透明纸损坏、条包包反、条包品牌错误(混入别的品牌)、透明纸严重褶皱、透明纸撕裂等包装缺陷,将包装不合格的产品从生产线上剔除,以提高条包包装质量。本装置可全面兼容GD包装机、BE包装机和FOCKE包装机。

1.产品概述

在现代化的卷烟生产中,条包包装机良品率很高,但是由于产量非常大,所以在实际生产中,每天也会出现几十条甚至上百条的缺陷产品,因此条包外观质量就成为了缺陷检测的重点。在传统的条包缺陷检测工序中,都是依靠人工对其质量进行检测,容易发生漏检的情况。针对这种情况,南京文采科技有限责任公司独立开发出WPI型条包包装检测装置。该设备采用机器视觉方式,综合利用了光学、机械、电子、控制和自动化等各学科的先进技术,可以高效、准确地检出条包包装中常见的拉线错牙、透明纸缺失、透明纸损坏、条包包反、条包品牌错误(混入别的品牌)、透明纸严重褶皱、透明纸撕裂等包装缺陷,将包装不合格的产品从生产线上剔除,以提高条包包装质量。本装置可全面兼容GD包装机、BE包装机和FOCKE包装机。

2.产品外观与组成

(1)产品外观

外观图2

(2)产品组成

如上图所示条包包装检测装置安装在包装机或条烟收集器之后,由视频单元、主控单元、剔除机构、分烟或翻烟机构四个部分组成。如上图所示条包包装检测装置安装在包装机或条烟收集器之后,由视频单元、主控单元、剔除机构、分烟或翻烟机构四个部分组成。

3.领先的外观检测能力

(1)七相机五面检测

WPI系列条包包装检测装置采用七台工业CCD相机,分别对条包的两个小端面、一个正面(朝上的一面)、两个侧面进行频闪拍照,两个小端面分别采用两台相机进行正面拍照,正面和有封口的侧面分别采用两台相机正面拍照,另外一个侧面采用一台相机正视拍照,以此对整个条包(除底面外)的其余五个面都进行检测。如下图

WPI系列条包包装检测装置1


(2)稳定的LED光源

对于光电检测设备,光源无疑是非常重要的。由于条包在皮带机上高速运动,需要进行高速曝光,这就对光源提出了更高的要求,因此,我公司在条包外观检测产品采用了日本NICHIA  LED光源,该光源具有亮度高、稳定性高、使用寿命长的特点。由于光源稳定,因此图象质量保持长期稳定,不需要经常调整。在此基础上,还添加了光源控制器,如果光源照明度由于某些原因发生了变化,系统软件能够通过软件调节LED光源的发光强度,使之达到相机的要求。

(3)高速分组曝光

由于条包在皮带上高速运动,采用常规相机拍照就会产生大量的残影,所以相机必须采用超高速曝光技术,以往由于受到采用的节能灯、金属卤素灯等光源的限制,曝光时间无法达到理想速度,但是该装置采用了高亮度、高稳定性的LED光源,相机的曝光时间就设在万分之一秒,即0.1毫秒,从而获得高质量的高清晰度的数字运动图像。

由于采用了多LED光源,这些光源的布置呈垂直、平行、对射、逆光等状态,如果同时发光,就会造成相互影响,大大降低图象质量。因此,南京文采科技有限责任公司采用了分组曝光技术,彻底解决了各个LED光源之间的相互干扰。同时,该技术也基本解决了透明纸的随机反光问题。成像质量特别好,有利于透明纸检测。


WPI系列条包包装检测装置2

4.出众的透明纸拉线检测能力

(1)七台相机正视检测

透明拉线由于是无色透明,检测难度较大,南京文采科技有限责任公司专门针对透明拉线识别技术进行了研究,采用了七台相机正视检测,并且设计了独特算法,该算法融合了神经网络算法特点,对于透明拉线识别特别有效。

WPI系列条包包装检测装置4WPI系列条包包装检测装置3

从上面的两幅照片可以看出,透明拉线的错牙,脱离等缺陷的检测效果是非常好的。

七台台相机正视检测可避免斜视检测所遇到的照明光反射和光晕问题,大大提高检测的稳定性和精度,对于透明拉线的检测效果相当好。

采用七台高分辨率面阵工业CCD数字相机,逐行扫描,同时满足GD包装机、BE包装机和FOCKE包装机的要求。该CCD相机是德国的Basler相机,最小分辨率约为0.25mm。

多家卷烟厂的使用效果证明,采用七台相机的效果,要远好于采用六台相机的效果。很多厂家产品使用的是六台相机,其中两台相机以倾斜的角度同时拍摄正面和侧面,这种斜视方式对拉线以及玻璃纸折缝无法形成清晰锐利的亮线,从而会大大影响检测的稳定性和精度。同时,采用斜视兼顾两面,会造成景深不够,从而影响后面的对焦不清晰,细节无法表现清楚。

对于GD包装机、BE包装机,条烟玻璃纸搭口和拉线切口在正面,对于FOCKE包装机,条烟玻璃纸搭口和拉线切口在侧面,如下图所示:
WPI系列条包包装检测装置6

GD包装机、BE包装机封口示意图

WPI系列条包包装检测装置5

FOCKE包装机封口示意图

因此,采用七台CCD相机,可以同时满足GD包装机、BE包装机和FOCKE包装机的要求,正视检测五个面。

(2)独特的拉线识别与圆口错牙算法

南京文采科技有限责任公司专门针对透明拉线识别技术进行了研究,并且设计了独特算法,该算法融合了神经网络算法特点,对于透明拉线识别特别有效,并且能够有效检出拉线与圆口错开的缺陷,南京文采科技有限责任公司是全国唯一拥有此缺陷检测技术的公司。

5.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。

6.可检测缺陷

典型的缺陷图片如下:

金拉线错牙

金拉线错牙

透明拉线错牙

透明拉线错牙

拉线接头脱落

拉线接头脱落

拉线缺失和透明纸褶皱

拉线缺失和透明纸褶皱

正面封口褶皱

正面封口褶皱

端面褶皱

端面褶皱

侧面封口破损

侧面封口破损

侧面透明纸起皱

侧面透明纸起皱

端面透明纸破损

端面透明纸破损

正面露白翻边

正面露白翻边

端面露白错包

端面露白错包

美容过度

美容过度

条包纸破包

条包纸破包

条包纸烂包

条包纸破包

透明纸烂

透明纸烂


7.典型应用案例

典型案例一:杭州卷烟厂

典型案例一:杭州卷烟厂

杭州卷烟厂共有29台包装机组,其中4台GD-H1000、19台GDX2和6台GDX1,为了实现高精度的条包包装检测,2011年初开始,在每个包装机出口部署一套WPI条包包装检测装置,总共部署29套WPI条包包装检测装置,当年投入运行,使用效果良好。


典型案例二:宁波卷烟厂

典型案例二:宁波卷烟厂

宁波卷烟厂2015年签订25套条包外观检测装置,其中20套安装于包装机组、5套安装于封箱机前端,通过双重检测保证了条烟的质量。

典型案例三:北京卷烟厂

典型案例三:北京卷烟厂

北京卷烟厂有16台包装机和7台装封箱机,主要生产“中南海”品牌系列香烟,条包包装基本采用白底色,拉线为透明无色。2010年底试用某厂家的条包包装检测装置,存在无法检测白底透明拉线、检出率低等问题,试用三个月仍然不能解决问题,被要求拆除撤走。2011年5月开始试用南京文采科技WPI条包包装检测装置,安装后经过一个季度稳定运行,效果良好,彻底解决“中南海”条烟的白底透明拉线检测难题,获得北京卷烟厂的高度认可。2011年10月南京文采科技正式中标北京卷烟厂7台条包包装检测装置,2011年底前完全安装完毕,投入运行。


典型案例四:淮阴卷烟厂

典型案例四:淮阴卷烟厂

2006年,南京文采科技4套条包包装检测装置在淮阴卷烟厂成功上线运行,验收时评价为“性能稳定,检测效果明显,完全达到设计要求”,至今稳定运行接近6年,表现非常稳定,几乎没有更换过备品备件。

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