视觉光电复合型烟包透明纸缺陷检测系统的制作方法

1.本实用新型涉及烟包包装质量检测技术领域，尤其涉及一种视觉光电复合型烟包透明纸缺陷检测系统。


背景技术：

2.传统透明纸缺陷检测方式主要有三种，分别为：机械式、静态光电式(单点式)、视觉式。机械式检测用于检测透明纸散包，主要是通过散包透明纸触动机械式拨杆来进行检测的，且无法覆盖烟包的全部位置，若散包透明纸的位置位于中间位置，未能触动拨杆或者未与拨杆接触，这时就容易出现漏检。静态光电式检测其安装要求较高，同时只能单点在某一时刻采集开关信号状态来判断是否散包，以及透明纸是否存在缺失，不仅检测面小，而且误检和漏检率较高。视觉检测是利用散包时烟包亮度较正常烟包较亮的原理进行检测，对透明纸缺失、偏移、散包对比度较低的透明纸缺陷的检测效果差。
3.因此，亟需一种视觉光电复合型烟包透明纸缺陷检测系统。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种视觉光电复合型烟包透明纸缺陷检测系统，以解决上述现有技术中的问题，能够动态全面的检测烟包正反两面是否出现透明纸缺陷。
5.本实用新型提供了一种视觉光电复合型烟包透明纸缺陷检测系统，其中，包括：
6.光电扫描组件、视觉检测组件、接近开关和处理模块，其中：
7.所述光电扫描组件和所述视觉检测组件均设置在包装机成型轮后的烟包出口处；
8.所述光电扫描组件包括光电支架和两个光纤传感器，两个所述光纤传感器分别正对烟包的左侧面和右侧面设置，两个所述光纤传感器分别通过所述光电支架与包装机机体相连接；
9.所述视觉检测组件包括两个工业相机、光源和视觉支架，所述光源和两个所述工业相机均通过所述视觉支架与所述包装机机体相连接，两个所述工业相机分别位于烟包的右上方和右下方；
10.所述接近开关与所述包装机机体相连接且位于所述光电扫描组件的上游；
11.所述处理模块与所述接近开关、包装机系统的编码器的信号输出端、两个所述光纤传感器和两个所述工业相机电连接，用于根据所述接近开关和所述编码器的信号状态，触发两个所述光纤传感器、所述光源和两个所述工业相机工作，并根据两个所述光纤传感器输出的电压信号，输出透明纸散包缺陷检测信号，同时根据两个所述工业相机采集的图像信息，输出透明纸外观缺陷信号。
12.如上所述的视觉光电复合型烟包透明纸缺陷检测系统，其中，优选的是，所述处理模块设置有第一到位信号输入端、第二到位信号输入端、光源控制端、光电信号端和图像信号端，所述第一到位信号输入端与所述接近开关的信号输出端连接，所述第二到位信号输入端与包装机系统的编码器的信号输出端连接，所述光源控制端与所述光源电连接，所述
光电信号端分别与两个所述光纤传感器电连接，所述图像信号端分别与两个所述工业相机电连接。
13.如上所述的视觉光电复合型烟包透明纸缺陷检测系统，其中，优选的是，所述处理模块设置有剔除信号输出端，所述剔除信号输出端与包装机系统的剔除机构的信号输入端连接，所述处理模块设置有输入输出接口，所述输入输出接口分别与所述接近开关的信号输出端、包装机系统的编码器的信号输出端、包装机系统的剔除机构的信号输入端电连接。
14.如上所述的视觉光电复合型烟包透明纸缺陷检测系统，其中，优选的是，所述处理模块设置有图像通讯接口，所述图像通讯接口作为所述处理模块的图像信号端与两个所述工业相机电连接，所述图像通讯接口还作为所述处理模块的所述光源控制端与所述光源电连接。
15.如上所述的视觉光电复合型烟包透明纸缺陷检测系统，其中，优选的是，所述视觉光电复合型烟包透明纸缺陷检测系统还包括触摸屏，用于显示两个所述光纤传感器输出的电压信号的相位；所述触摸屏的信号输入端与所述处理模块的电压信号输出端连接。
16.如上所述的视觉光电复合型烟包透明纸缺陷检测系统，其中，优选的是，两个所述光纤传感器包括反射式光纤传感器。
17.如上所述的视觉光电复合型烟包透明纸缺陷检测系统，其中，优选的是，所述反射式光纤传感器包括依次设置的驱动电路、发光电路、光敏电路和放大电路，
18.所述驱动电路的输入端与所述处理模块的控制信号输出端连接，所述驱动电路用于驱动所述发光电路发射检测光线；所述光敏电路用于接收烟包反射的检测光线，所述光敏电路的信号输出端与所述放大电路连接，所述放大电路的信号输出端作为电压信号输出端与所述处理模块的电压信号输入端连接。
19.如上所述的视觉光电复合型烟包透明纸缺陷检测系统，其中，优选的是，所述光源的数量为4个，并且4个所述光源分别设置在烟包的左上方、左下方、右上方和右下方。
20.如上所述的视觉光电复合型烟包透明纸缺陷检测系统，其中，优选的是，所述处理模块设置有光电采集通讯接口，所述光电采集通讯接口分别与两个所述光纤传感器电连接，所述处理模块还设置有以太网接口，用于连接外部网络。
21.如上所述的视觉光电复合型烟包透明纸缺陷检测系统，其中，优选的是，两个所述工业相机通过所述视觉支架与所述包装机机体转动连接。
22.本实用新型提供一种视觉光电复合型烟包透明纸缺陷检测系统，结合了动态光电扫描和视觉检测两种技术来检测烟包是否存在散包缺陷，动态光电扫描检测过程是区间式，在烟包划过的整个过程中，采集了表征整个烟包的左侧或右侧是否散包的相位信号，即使散包烟包有无透明纸的对比度较低时，也能够检测出其是否散包，检测面大，误检和漏检率较低，再结合工业相机检测烟包透明纸褶皱、反包、破损、异物、漏白等动态扫描检测较难检出的透明纸缺陷，进一步降低了外观异常烟包的误检和漏检率，有效防止了存在透明纸缺陷的烟包流入市场，保证了烟包的质量，保障了企业的信誉。
附图说明
23.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步描述，其中：
24.图1为本实用新型提供的视觉光电复合型烟包透明纸缺陷检测系统的实施例的结构示意图；
25.图2为本实用新型提供的视觉光电复合型烟包透明纸缺陷检测系统的实施例的电路原理图；
26.图3为本实用新型提供的视觉光电复合型烟包透明纸缺陷检测系统的烟包透明纸标准宽度所对应的标准相位图；
27.图4为本实用新型提供的视觉光电复合型烟包透明纸缺陷检测系统的烟包的实时透明纸宽度所对应的实时相位图。
28.附图标记说明：
29.1-包装机机体
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
2-烟包
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
3-光电支架
30.4-光纤传感器
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
5-视觉支架
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
6-光源
31.7-工业相机
具体实施方式
32.现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。
33.本公开中使用的“第一”、“第二”：以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
34.在本公开中，当描述到特定部件位于第一部件和第二部件之间时，在该特定部件与第一部件或第二部件之间可以存在居间部件，也可以不存在居间部件。当描述到特定部件连接其它部件时，该特定部件可以与所述其它部件直接连接而不具有居间部件，也可以不与所述其它部件直接连接而具有居间部件。
35.本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。
36.对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
37.如图1-图2所示，本实用新型实施例提供了一种视觉光电复合型烟包透明纸缺陷检测系统，其包括：
38.光电扫描组件、视觉检测组件、接近开关和处理模块，其中：
39.所述光电扫描组件和所述视觉检测组件均设置在包装机成型轮后的烟包出口处；
40.所述光电扫描组件包括光电支架3和两个光纤传感器4，两个所述光纤传感器4分
别正对烟包2的左侧面和右侧面设置，两个所述光纤传感器4分别通过所述光电支架3与包装机机体1相连接；
41.所述视觉检测组件包括两个工业相机7、光源6和视觉支架5，所述光源6和两个所述工业相机7均通过所述视觉支架5与所述包装机机体1相连接，两个所述工业相机7分别位于烟包2的右上方和右下方；
42.所述接近开关与所述包装机机体1相连接且位于所述光电扫描组件的上游；
43.所述处理模块与所述接近开关、包装机系统的编码器的信号输出端、两个所述光纤传感器4和两个所述工业相机7电连接，用于根据所述接近开关和所述编码器的信号状态，触发两个所述光纤传感器4、所述光源6和两个所述工业相机7工作，并根据两个所述光纤传感器4输出的电压信号，输出透明纸散包缺陷检测信号，同时根据两个所述工业相机7采集的图像信息，输出透明纸外观缺陷信号。
44.其中，两个工业相机7分别位于烟包2的右上方和右下方以采集烟包2的上端面和下端面的图像，与现有的工业相机检测烟包透明纸缺陷相比，本实用新型的工业相机7设置在包装机成型轮后的烟包出口处，无需翻转烟包2就能够采集到烟包2下端面的图像，更加方便。
45.进一步地，所述处理模块设置有第一到位信号输入端、第二到位信号输入端、光源控制端、光电信号端和图像信号端，所述第一到位信号输入端与所述接近开关的信号输出端连接，所述第二到位信号输入端与包装机系统的编码器的信号输出端连接，所述光源控制端与所述光源6电连接，所述光电信号端分别与两个所述光纤传感器4电连接，所述图像信号端分别与两个所述工业相机7电连接。
46.更进一步地，所述处理模块设置有剔除信号输出端，所述剔除信号输出端与包装机系统的剔除机构的信号输入端连接。处理模块根据光纤传感器4采集的电压信号或工业相机7采集的图像信息，确定当前烟包2存在透明纸缺陷后，向剔除机构发送剔除信号，在当前烟包2到达剔除位置时，剔除机构将该烟包2剔除。
47.进一步地，所述处理模块设置有输入输出接口，所述输入输出接口分别与所述接近开关的信号输出端、包装机系统的编码器的信号输出端、包装机系统的剔除机构的信号输入端电连接，以便于通过电缆实现处理模块与接近开关、编码器的信号输出端和剔除机构的电连接。
48.进一步地，所述处理模块设置有图像通讯接口，所述图像通讯接口作为所述处理模块的图像信号端与两个所述工业相机7电连接，所述图像通讯接口还作为所述处理模块的所述光源控制端与所述光源6电连接，便于快速、方便地实现处理模块与工业相机7的电连接。
49.在工作中，处理模块根据设置在两个光纤传感器4上游的接近开关与包装机系统中的编码器的信号状态，输出烟包2的位置信号，进而判断出g.d x1(zb25)、g.d x2(zb45)包装机成型轮(六角轮)后的小盒烟包出口处送出的烟包2是否到达指定位置。在烟包2到达指定位置后，处理模块触发两个光纤传感器4工作，对划过的烟包2进行动态扫描，采集电压信号，在透明纸状态不同(例如有透明纸、无透明纸、透明纸宽度不同)不同的情况下，实时采集大小不同的电压信号。处理模块根据两个光纤传感器4采集的电压信号，输出能够反映透明纸状态的透明纸散包缺陷检测信号。同时，当烟包2到达指定位置时，处理模块触发视
觉检测组件中的光源6开启以及工业相机7工作，两个分别位于烟包2的右上方和右下方的工业相机7实时采集烟包2的上端面和下端面的实时图像信息，并将实时图像信息传输给处理模块。处理模块根据接收到的上端面和下端面的实时图像信息，输出透明纸外观缺陷信号，其中，透明纸外观缺陷例如可以为透明纸褶皱、反包、破损、异物、漏白等。
50.由此，相对于现有技术而言，本实施例提供的视觉光电复合型烟包透明纸缺陷检测系统，结合了动态光电扫描和视觉检测两种技术来检测烟包是否存在散包缺陷，动态光电扫描检测过程是区间式，在烟包划过的整个过程中，采集了表征整个烟包的左侧或右侧是否散包的相位信号，即使散包烟包有无透明纸的对比度较低时，也能够检测出其是否散包，检测面大，误检和漏检率较低，再结合工业相机检测烟包透明纸褶皱、反包、破损、异物、漏白等动态扫描检测较难检出的透明纸缺陷，进一步降低了外观异常烟包的误检和漏检率，有效防止了存在透明纸缺陷的烟包流入市场，保证了烟包的质量，保障了企业的信誉。
51.进一步地，两个所述光纤传感器包括反射式光纤传感器。具体而言，如图2所示，所述反射式光纤传感器包括依次设置的驱动电路、发光电路、光敏电路和放大电路。其中，所述驱动电路的输入端与所述处理模块的控制信号输出端连接，所述驱动电路用于驱动所述发光电路发射检测光线；所述光敏电路用于接收烟包反射的检测光线，所述光敏电路的信号输出端与所述放大电路连接，所述放大电路的信号输出端作为电压信号输出端与所述处理模块的电压信号输入端连接。
52.在烟包2到达指定位置后，处理模块向光纤传感器4的驱动电路发送指令，以使驱动电路控制发光电路在预设时间段中持续发出检测光线，检测光线被物体反射至光敏电路处，被反射的检测光线的强度不同，则光敏电路输出的电压信号大小不同，经放大电路放大后输出大小不同的电压信号。
53.具体而言，光纤传感器4中的发光电路发出的检测光线被烟包2反射，烟包2的透明纸有或无，光纤传感器4输出的电压信号大小不同，因此，光纤传感器4用于实时感应指定相位区间烟包2的透明纸有无，并以电压的形式传给处理模块。处理模块根据接收的电压信号，得到烟包2从接触到离开光纤传感器4的实时相位差，具体的计算方法可参照现有技术，在此不再赘述。处理模块中可预存有烟包2透明纸的标准宽度和对应的光纤传感器4的标准相位差，因此，再结合得到的实时相位差，即可得到烟包2的实时透明纸宽度，若实时透明纸宽度落在标准透明纸宽度的阈值之外，则处理模块输出透明纸散包缺陷信号，说明当前烟包2存在透明纸散包缺陷。处理模块的具体结构为现有技术，此处不再赘述。
54.图3示出了一个烟包2的透明纸标准宽度所对应的标准相位图；图4示出了一个烟包2的实时透明纸宽度所对应的实时相位图。由图4中可知，两个光纤传感器4所输出的电压信号的实时相位差与标准相位差存在很大不同，处理模块输出透明纸散包缺陷信号，说明该烟包2存在透明纸散包缺陷。
55.进一步地，所述视觉光电复合型烟包透明纸缺陷检测系统还包括触摸屏，用于显示两个所述光纤传感器4输出的电压信号的相位；所述触摸屏的信号输入端与所述处理模块的电压信号输出端连接。
56.更进一步地，所述光源6的数量为4个，并且4个所述光源6分别设置在烟包2的左上方、左下方、右上方和右下方。优选地，4个光源6均采用led光源，光源6采用方向性强的双向对射式led光源更能凸显透明纸和包装纸的缺陷特征，大大降低了漏检率、误检率，提高工
业相机7的透明纸缺陷的检测精度。
57.进一步地，所述处理模块设置有光电采集通讯接口，所述光电采集通讯接口分别与两个所述光纤传感器4电连接，以便于通过电缆实现两个光纤传感器4与处理模块的电连接。
58.更进一步地，所述处理模块还设置有以太网接口，用于连接外部网络，便于将处理模块所采集或处理得到的信号，如烟包2的实时相位信号传输至局域网中，用于数据统计和分析，通过对大量烟包2的实时相位信号的统计和分析，可以得到烟包2的散包缺陷的类型分布等数据，进而分析包装机系统的故障。
59.两个所述工业相机7通过所述视觉支架5与所述包装机机体1转动连接，便于调整工业相机7的角度，使得工业相机7能够完整地拍摄烟包2的上端面或下端面的图像，甚至可以进一步扩大工业相机7的拍摄范围，使工业相机7能够拍摄烟包2侧面的部分图像，进一步提升工业相机7的透明纸缺陷的检测精度。
60.本实用新型实施例提供的视觉光电复合型烟包透明纸缺陷检测系统，结合了动态光电扫描和视觉检测两种技术来检测烟包是否存在散包缺陷，动态光电扫描检测过程是区间式，在烟包划过的整个过程中，采集了表征整个烟包的左侧或右侧是否散包的相位信号，即使散包烟包有无透明纸的对比度较低时，也能够检测出其是否散包，检测面大，误检和漏检率较低，再结合工业相机检测烟包透明纸褶皱、反包、破损、异物、漏白等动态扫描检测较难检出的透明纸缺陷，进一步降低了外观异常烟包的误检和漏检率，有效防止了存在透明纸缺陷的烟包流入市场，保证了烟包的质量，保障了企业的信誉。
61.至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
62.虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。

技术特征：
1.一种视觉光电复合型烟包透明纸缺陷检测系统，其特征在于，包括：光电扫描组件、视觉检测组件、接近开关和处理模块，其中：所述光电扫描组件和所述视觉检测组件均设置在包装机成型轮后的烟包出口处；所述光电扫描组件包括光电支架和两个光纤传感器，两个所述光纤传感器分别正对烟包的左侧面和右侧面设置，两个所述光纤传感器分别通过所述光电支架与包装机机体相连接；所述视觉检测组件包括两个工业相机、光源和视觉支架，所述光源和两个所述工业相机均通过所述视觉支架与所述包装机机体相连接，两个所述工业相机分别位于烟包的右上方和右下方；所述接近开关与所述包装机机体相连接且位于所述光电扫描组件的上游；所述处理模块与所述接近开关、包装机系统的编码器的信号输出端、两个所述光纤传感器和两个所述工业相机电连接，用于根据所述接近开关和所述编码器的信号状态，触发两个所述光纤传感器、所述光源和两个所述工业相机工作，并根据两个所述光纤传感器输出的电压信号，输出透明纸散包缺陷检测信号，同时根据两个所述工业相机采集的图像信息，输出透明纸外观缺陷信号。2.根据权利要求1所述的视觉光电复合型烟包透明纸缺陷检测系统，其特征在于，所述处理模块设置有第一到位信号输入端、第二到位信号输入端、光源控制端、光电信号端和图像信号端，所述第一到位信号输入端与所述接近开关的信号输出端连接，所述第二到位信号输入端与包装机系统的编码器的信号输出端连接，所述光源控制端与所述光源电连接，所述光电信号端分别与两个所述光纤传感器电连接，所述图像信号端分别与两个所述工业相机电连接。3.根据权利要求2所述的视觉光电复合型烟包透明纸缺陷检测系统，其特征在于，所述处理模块设置有剔除信号输出端，所述剔除信号输出端与包装机系统的剔除机构的信号输入端连接，所述处理模块设置有输入输出接口，所述输入输出接口分别与所述接近开关的信号输出端、包装机系统的编码器的信号输出端、包装机系统的剔除机构的信号输入端电连接。4.根据权利要求2所述的视觉光电复合型烟包透明纸缺陷检测系统，其特征在于，所述处理模块设置有图像通讯接口，所述图像通讯接口作为所述处理模块的图像信号端与两个所述工业相机电连接，所述图像通讯接口还作为所述处理模块的所述光源控制端与所述光源电连接。5.根据权利要求1所述的视觉光电复合型烟包透明纸缺陷检测系统，其特征在于，所述视觉光电复合型烟包透明纸缺陷检测系统还包括触摸屏，用于显示两个所述光纤传感器输出的电压信号的相位；所述触摸屏的信号输入端与所述处理模块的电压信号输出端连接。6.根据权利要求1所述的视觉光电复合型烟包透明纸缺陷检测系统，其特征在于，两个所述光纤传感器包括反射式光纤传感器。7.根据权利要求6所述的视觉光电复合型烟包透明纸缺陷检测系统，其特征在于，所述反射式光纤传感器包括依次设置的驱动电路、发光电路、光敏电路和放大电路，所述驱动电路的输入端与所述处理模块的控制信号输出端连接，所述驱动电路用于驱动所述发光电路发射检测光线；所述光敏电路用于接收烟包反射的检测光线，所述光敏电
路的信号输出端与所述放大电路连接，所述放大电路的信号输出端作为电压信号输出端与所述处理模块的电压信号输入端连接。8.根据权利要求1所述的视觉光电复合型烟包透明纸缺陷检测系统，其特征在于，所述光源的数量为4个，并且4个所述光源分别设置在烟包的左上方、左下方、右上方和右下方。9.根据权利要求1所述的视觉光电复合型烟包透明纸缺陷检测系统，其特征在于，所述处理模块设置有光电采集通讯接口，所述光电采集通讯接口分别与两个所述光纤传感器电连接，所述处理模块还设置有以太网接口，用于连接外部网络。10.根据权利要求1所述的视觉光电复合型烟包透明纸缺陷检测系统，其特征在于，两个所述工业相机通过所述视觉支架与所述包装机机体转动连接。

技术总结
本实用新型公开了一种视觉光电复合型烟包透明纸缺陷检测系统，其包括：光电扫描组件、视觉检测组件、接近开关和处理模块，光电扫描组件和视觉检测组件均设置在烟包出口处；光电扫描组件包括光电支架和两个光纤传感器；视觉检测组件包括两个工业相机、光源和视觉支架；接近开关与包装机机体相连接且位于光电扫描组件的上游；处理模块与接近开关、包装机系统的编码器的信号输出端、两个光纤传感器和两个工业相机电连接。本实用新型的视觉光电复合型烟包透明纸缺陷检测系统，结合动态光电扫描和视觉检测来检测烟包透明纸散包缺陷和透明纸外观缺陷，检测面大，散包缺陷的误检和漏检率较低，结合视觉检测，进一步降低外观异常烟包的误检和漏检率。的误检和漏检率。的误检和漏检率。


技术研发人员：乔建军 刘永兵 张宏涛 王朝中 师丽鹏
受保护的技术使用者：河南中烟工业有限责任公司
技术研发日：2021.11.29
技术公布日：2022/5/25