打包机防漏打带视觉识别系统研究

打包机防漏打带视觉识别系统研究

本文介绍一种解决多数生产制造业产品打包存在漏打带、卷带、崩带等打包质量异常问题的方法，采用颜色面积或轮廓面积视觉传感器作为信号采集端，基于PLC进行逻辑编程，开发能够有效识别打包机漏打带、卷带、崩带等情况，减少质量成品包装质量异常输出。

目前多数生产制造行业内产品打包主要采用穿箭式打包机、底封式打包机、侧封式打包机，由于该类打包机普遍存在由于打包烫头失效、打包点停异常等多方面因素造成产品包装箱漏捆扎打包带、卷带、崩带等异常情况发生，造成生产安全隐患、成品包装等质量异常问题。针对以上问题，研发一套打包机打包质量异常的监控方法、装置及系统，彻底杜绝包装箱打包带漏捆扎、卷带、崩带等问题。

研发思路与实现方法

结合打包机的工作原理和工作特性，研究使用颜色面积或轮廓面积传感器识别系统，漏打带、少打带、多打带的情况进行识别报警并关联产线联动。并且根据生产实际情况，为了满足3条打包带、4条打包带以及更多打包带的包装识别需求，将识别程序预设，采用可调式开关，实现转机快速切换，加装人机交互统计误报警计数、正常漏打带报警计数等功能 （方便数据统计）。

本研究需解决如下问题：

1.本研究的系统应能够识别包装箱漏捆扎打包带，避免异常流出。

2.本研究应解决打包机卷带导致产品在物流配送过程中打包带崩带的安全隐患

3.本研究需可快速适应性切换，解决包装箱多需打多条捆扎带的需求。

具体实施

终端传感器选型

通常情况下打包带为白色，由于颜色面积传感器基于打包带与包装箱的色差值进行信号采集，轮廓面积基于打包带本身的带框轮廓进行信息采集，结合包装箱颜色特性，选择终端传感器。

表1

方案设计

采用颜色或轮廓视觉开关作为缺陷异常信号采集终端，PLC作为系统下位机对采集信号进行处理，并输出相应的控制指令至装配生产线上位机。

基础功能设计

本应用采用颜色面积传感器打包缺陷信号采集终端，原理为根据打包带与包装箱的颜色差异，通过对比色差、饱和度、亮度等光学参数及面积、清晰度等，能够有效地识别包装箱识别正常捆扎打包带，正常识别1条打包带时终端输出正脉冲至PLC，识别无打包带终端不输出负脉冲至PLC。通过编程PLC控制逻辑，下位机PLC反馈控制信号至生产线PLC，实现打包带漏打识别控制。系统基础功能逻辑如图1所示，核心主控柜组件如图2所示。

图1 系统基础功能逻辑

图2 核心主控柜组件

系统防错功能设计

识别系统本身具备识别打包带数量报警计数器、漏打带计数器，分别记录累计识别的打包带数量及漏打带的异常成品数量，进行匹配对比，数量匹配及识别系统本身不存在误报警，若不匹配，则说明识别系统存在误报警，便于及时解除识别系统本身的识别误差。如：每个成品包装箱要求打2条打包带，若打包100台成品，即为200条打包带，打包带计数器正常记录应为200次，若显示199次而漏打带报警计数器记录为0次，则系统本身误报警1次，相反，若漏打带报警计数器记录为1次，则识别系统本身正常识别，相关功能集成于人机交互界面中。

产线联动功能设计

漏打带报警联动装配生产线PLC，实现报警自动停止生产线，同时声光报警提示，异常解除后重新启动生产线。

图3 系统人机交互界面

效果验证

以下数据为系统实测数据，系统通过PLC编程控制逻辑程序，实现打包机（捆扎机）漏打带、卷带的智能识别，系统平均误报警率将低于0.0001%。

表2

结束语

小型产品包装打包机多数存在漏打带、卷带、崩带等打包质量异常缺陷，本研究与应用有效弥补打包机本身不可识别的缺陷，使其异常能够被记录追溯，实现打包质量的效果控制，满足多数行业打包产品的需求，降低企业成本的投入。

10.3969/j.issn.1001- 8972.2016.19.034