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    TZBX系列小包包裝檢測裝置

      

    一、產品概述

    二、產品外觀

    三、系統結構

        產品總體結構

        工作流程

    四、產品特點

    防反光設計——無陰影照明

    防抖動設計

    高清晰運動圖像

    穩定的LED光源

    高速曝光

    商標識別

    自適應檢測

    一體化設計——體積小巧

    五、技術規格

    檢測精度

    可檢測缺陷種類:

    一、產品概述

    目前,基于成像原理對小包外包裝進行檢測的產品已經在各個煙廠應用得較為廣泛,但這些產品多半是利用國外已有的智能圖像傳感器進行集成的,存在以下缺陷:

    1. 界面不友好,設置操作較為繁瑣,很多還是純英文界面,用戶很難上手。

    2. 由于智能圖像傳感器并非專門針對小包外觀檢測而設計,因此很多處理對象需要設置大量參數,比較繁瑣。換一個牌號經常需要很長時間的設置才能穩定下來。

    3. 光源使用落后,大部分小包成像檢測裝置還是使用節能燈作為光源,并且工作在常亮模式。這樣的光源很不穩定,并且極容易衰減,一般不能用于專業的機器視覺領域。由于光源衰減的原因,產品參數經常需要重新調整,導致維護工作量大。

    4.  嵌入式圖像軟件采用的通行算法,不可能針對小包包裝的特征去設計。導致功能太過龐大卻沒有目的性,也沒有擴展可能。

    因為存在以上缺陷,目前市場上的小包成像產品應用并不理想,很多產品要么就是誤剔很多,要么就是基本沒有太多效果而被閑置。

    針對目前市場上產品的應用缺陷,公司開發了一款具有完全自主知識產權的小包外觀檢測產品,該產品專門針對小包外觀檢測的特點而設計,并應用了公司深厚的圖像處理技術作為基礎,完全解決了以往同類產品的一些重大缺陷,其適用性和易用性是目前市場上最為優秀的。

    二、產品外觀

     

    1  TZXB系小包包裝檢測裝置

     

    三、系統結構

    產品總體結構

    TZXB系小包包裝檢測設備的總體結構如下圖所示,它包括如下幾個部分:

    1.三臺彩色高分辨率數字式CCD工業相機,該CCD工業相機使用目前最為先進的千兆以太網接口,圖像無傳輸失真,信噪比高。由于多出一臺相機,可兩面兼顧,拍照角度充分,圖像特征明顯,為圖像檢測提供良好基礎,總共可檢測小包的5個面,只有底面因為不可見而不能檢測。特別值得一提的是,本裝置采用的CCD區別于現大部分

    2.一套LED照明系統,由多條高亮度LED光源組成,從小包的不同角度打光,有效消除陰影以及反光。該套光源工作在頻閃狀態,可以有效降低工作溫度,提高光源的穩定性以及壽命。

    3.一套高壓氣體噴氣控制裝置,用來把有包裝缺陷的小包從流水線上剔除。

    4.一套反射式光電管,這個傳感器固定在小包檢測位置上,當小包經過時,該傳感器發出信號,啟動CCD工業相機進行圖像捕捉,并開始進行圖像處理。

    5.一套反射式光電管,這個傳感器固定在小包剔除位置上,當有包裝缺陷的小包經過時,該傳感器發出信號給IO控制板,IO控制板將啟動高速氣閥擊打裝置,將該小包迅速推出流水線。

    6IO控制板,該控制板控制系統中所有的IO點,并通過RS232口和上位計算機通訊。

    7.二塊高性能千兆以太網網卡,它們插在工控機的PCI槽內,將圖像通過PCI總線傳遞給工控機的內存,以供CPU進行圖像處理。

    8.高速工業控制計算機以及觸摸式液晶屏。系統軟件在這里運行,它是整個系統的大腦。

     

    系統結構示意圖

    工作流程

    1.  小包到達檢測位光纖傳感器時,IO控制板卡收到條盒到位信號后,一方面控制光源進行頻閃,另外一方面將曝光信號發給CCD工業相機。CCD工業相機接到曝光信號后立即啟動進行拍照。

    2. 工控機處理以及運算,判斷該小包是否有包裝質量問題,如果有問題,則通過RS232串口通知IO控制板,IO控制板程序將會對該小包進行標記。

    3. 小包到達剔除位光纖傳感器時,IO控制板卡將收到小包到位信號,然后查看程序是否有剔除標記,如果有,則啟動電磁閥,控制電磁閥將小包吹出流水線。

    四、產品特點

    公司對《TZXB小包包裝檢測系統》軟件擁有完整的自主知識產權;平臺采用WindowsXP操作系統,該系統具有可靠穩定的特點。上層應用軟件采用VC++編程,輔之以本公司專門為條盒檢測開發的圖像處理庫函數,數據的處理速度以及適應性均大大高于智能相機。

     

    軟件系統主界面

    防反光設計——無陰影照明

    多組LED光源采用多角度無影燈方式照明,消除了角落陰影以及隨機反光問題,避免檢測死角的出現,使每一個檢測面都清晰可見,可對各種包裝材質的小包進行檢測,包括反光塑面包裝、整體鐳射包裝紙等都能有效檢測。

    防抖動設計

    小包在跑道上傳送時,存在細微的抖動,對檢測造成較大影響。公司針對這種情況研發了邊界定位技術,可有效防止小包的抖動對照片造成的影響,對每一個檢測的小包都能采集穩定的圖像。

     

    防抖動邊界定位技術

    由于采用了多只LED光源,這些光源的布置呈垂直、平行、對射、逆光等狀態,如果同時發光,就會造成相互影響,大大降低圖象質量。因此,公司采用了分組曝光技術,徹底解決了各個LED光源之間的相互干擾。同時,該技術也基本解決了透明紙的隨機反光問題。成像質量特別好,有利于透明紙檢測。

     

    分組曝光示意圖

    如上圖,A、B、C、D均為LED光源,分別位于條煙的兩個端部,CCD1、CCD2分別檢測兩個端部的包裝質量。如果A、B、C、D同時曝光,則A、B光源對CCD2造成逆光影響,C、D光源對CCD1造成逆光影響。這樣,嚴重影響圖象質量。

    如果采用分組曝光技術,A、B光源先曝光,同時CCD1工作;隔1毫秒之后,C、D光源曝光,CCD2工作。這樣光源之間就不會造成干擾,大大提高了圖象質量! 

    高清晰運動圖像

    小包在傳送機上高速運動,拍攝的圖像會產生大量的殘影,而公司的小包檢測系統采用了高亮度光源與超高速曝光技術,可清晰的拍下高速運動中的小包圖像。

     

     

    高清晰運動圖像

    穩定的LED光源

    對于光電檢測設備,光源無疑是非常重要的。由于小包在皮帶機上高速運動,需要進行高速曝光,這就對光源提出了更高的要求,因此,該產品采用了日本NICHIA  LED光源,該光源具有亮度高、穩定性高、使用壽命長的特點。由于光源穩定,因此圖象質量保持長期穩定,不需要經常調整。在此基礎上,還添加了光源控制器,如果光源強度由于某些原因發生了變化,系統軟件能夠通過軟件調節LED光源的發光強度,使之達到相機的要求。 

     

     

    7  LED光源

    高速曝光

    由于小包在皮帶上高速運動,采用常規相機拍照就會產生大量的殘影,所以相機必須采用超高速曝光技術,以往由于受到采用節能燈、金屬鹵素燈等光源的限制,曝光時間無法達到理想速度,但是該裝置采用了高亮度、高穩定性的LED光源,所以相機的曝光時間就設在萬分之一秒,即0.1毫秒,從而獲得高質量、高清晰度的數字運動圖像。

    由于采集的圖像非常銳利,可清晰識別細微瑕疵目標。一般其他小包成像裝置無法比擬。

     

     

    即使很微小的瑕疵也可檢出

    商標識別

    公司獨家設計了模板匹配技術,可有效定位追蹤并識別各種香煙的品牌,防止品牌圖案、注冊商標、重要字符等缺失、不清、偏位、色差和錯牌號的產生。 

     

     

    模板匹配技術

    自適應檢測

    運行時,實時監測檢測數據,根據所檢測的數據自動調整檢測的參數。該功能主要有兩大好處:首先是品牌設定簡單,自動建模,只需三步就可設定完成;其次是當更換不同批次的包裝盒引起檢測參數發生變化的時候,按照原參數檢測會產生較多的誤剔,該裝置會根據實際檢測效果自動調整糾正,調高或調低參數,達到最佳配置,減少誤剔,全過程無需人工干預。

     

     

     

    實時統計示意圖

    軟件實時統計七千包的數據,每檢測一千包,就將最先檢測的一千包數據頂替,并對新統計的七千包數據進行統計分析后再自動設定合適的閾值,在誤剔較多時能自動覺察并自動調整,達到傻瓜式配置。  

    一體化設計——體積小巧

    整機采用模塊化設計,視頻系統與電控系統整合在一個主機內,使得體積大大減少,安裝在跑道上方,幾乎不占用操作空間。穩定性大大提高,易于維護,全鋁合金外殼,精致美觀。

     

    10  一體化設計,體積小巧

    結構

    配合跑道設計,留有安裝卡槽,安裝時只需將導軌嵌入卡槽,擰上螺絲即可,易于維護,不需對跑道大修改,安裝方便,易于維護,穩定可靠。 

     

    如上圖所示,與跑道是一體化設計,背面留有導軌的卡槽,安裝時只需將導軌嵌入卡槽,擰上螺絲即可,不需對跑道大修改,安裝方便,易于維護,穩定可靠。

    五、技術規格

    檢測精度

    檢測精度

    產品無論檢測的準確度還是精確度都非常的優秀,對于爛包、錯牌號之類的嚴重缺陷,可以做到100%的剔除,檢測速度也達到了500/分鐘以上。

    可檢測缺陷種類:

    可檢測缺陷種類 

     

    由于該產品使用了3臺相機檢測5面,并且采取對采集的圖像采用了多種算法綜合處理,可以準確識別上蓋雙側張開等不易檢測的問題,檢測精度也非常高,盒面破損2mm×2mm即可檢出,使用者也可根據自身需要來設置調整檢測精度。

    典型包裝質量問題

    TZXB裝置剔除的瑕疵煙包

     

    TZXB現場安裝圖片

     

    12  正面圖片

      如果生產線部署多套小包包裝檢測系統,由于本設備采用了全鋁合金外殼,精致美觀,整齊劃一,實現與周圍環境的完美結合。

     

    13  背面圖片

    應用典范

    案列

     

     

     

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