自动理瓶、在线检测智能生产线的研制

包君，乔国昌

自动理瓶、在线检测智能生产线的研制

包君，乔国昌

（山东交通职业学院，山东 潍坊 261206）

阐述了自动理瓶、在线检测智能生产线的研制过程，该生产线采用国内先进的视觉检测技术和动态称重技术，利用机器人对散装瓶体进行自动整理，并实现快速在线检测瓶体或标签合格度。

自动理瓶；在线检测；视觉检测技术；动态称重技术

1 国内外包装机械及自动理瓶机发展现状

据统计调查，中国包装机械行业每年保持16%左右的增长速度，主要原因是包装行业作为国民经济许多领域的配套产业，是促进消费、彰显价值的产业，它的技术进步和配套服务能够为其他产业带来深刻的影响。先进的包装机械大量采纳新型检测系统，保证包装机械的稳定、可靠运转。随着自动化厂商对行业渗透的增加与信息技术的发展，越来越多的设计人员接受了先进的自动化技术，并利用先进的自动化产品来提升设备的性能。中国的包装机械行业有针对性地对产品工艺进行不断改进和完善，实现了高新技术实用化、产品智能化。

自动理瓶机属于包装机械制造业。随着社会的发展，生活水平的不断提高。医药、化妆品行业的瓶装产品的瓶体质量和检测速度变得尤其重要。传统技术是人工理瓶及人工检测，满足不了生产要求。自动理瓶、在线检测智能生产线是利用机器人对散装瓶体进行自动整理，包括瓶体方向、排序，标签的识别、定位一次整理完成，速度也能达到生产节拍的要求。更重要的是可以将瓶体放到高速运转的输送带上，通过2D或3D摄像头快速在线检测瓶体或标签合格度。在国内，处于技术领先地位。

2 产品工作原理

目前市场上，多数理瓶机的主要功能是将瓶子“放在”流水线上，人工目视检测标签是否有污点，这样效率低产品质量难以保障。采用2D或3D摄像技术快速定位瓶体方向和抓取点，迅速摆放在流水线上，并采用高清摄像头在线检测瓶体形状和标签污点，不合格的产品剔除流水线。大大提高了企业生产效率，节约劳动生产力。

自动理瓶、在线检测智能生产线属于包装机械设备，本次设计主要是针对客户指定的用于药品包装的塑料瓶，用于药品生产车间，与装片机、拧盖机等组成智能化药品包装生产线。能够利用人工智能深度学习技术，自动适应不同的瓶型及不同的污点类型，快速自动检测不合格产品。此智能生产线能够改善医药、化妆品行业的瓶体产品的检测质量和生产效率。

3 产品的主要结构

3.1 智能机械手

机械手通过多次试验和调试，通过对传送带上的塑料瓶进行正确的抓取和翻转，把产品按照要求的位置放置在传送带上，输送给下一个工序。智能机械手如图1所示。

图1 智能机械手

3.2 视觉信号采集设备

生产线采用先进的视觉检测系统，通过光源和相机采集信号，结合视觉系统的软件部分，经过多次的调试，达到视觉检测的精度要求。视觉检测的数据与系统所要求的标准进行对比，筛出不合格的产品。视觉信号采集系统如图2所示。

3.3 方钢框架

方框框架采用整体的铝型材框架，起到支撑零部件的作用。框架上安装玻璃门窗，保护内部的零部件及观察生产线的运行情况，便于保养和维护。方钢框架如图3所示。

图2 视觉信号采集系统

图3 方钢框架

3.4 进、出产品输送系统

进、出产品输送系统保证产品的传输。进、出产品输送系统如图4所示。

图4 进、出产品输送系统

4 产品研究的内容

自动理瓶机工作时，瓶子通过产品输送系统进入指定位置，运用视觉检测系统采集信号，然后通过视觉检测系统软件部分进行分析计算，把信号输送给机器手，机械手进行抓取，把瓶子送到传送带上，在传送的同时，利用视觉检测系统检测产品表面的污点情况，以及标签的完整情况。在最后设置了剔除装置，把不满足表面质量要求的产品，在生产线上删除。

4.1 生产线软件系统的设计

编程控制2D摄像头对流水线上进入的瓶体进行拍照，并对瓶体编号、方向定位、确定抓取点，然后将信息传输给机器人。机器人内部编程将瓶体抓取并准确放到流水线上。最后利用流水线两边的高清摄像头图像传感器从瓶体的两面采集图像信息，通过2D或3D视觉算法计算相应结果，最终发出控制的信息。

4.2 整个自动生产线的软硬件兼容，整体外观设计

整合控制系统指令编辑、视觉标定、模板匹配及视觉参数设定、传送带标定等功能为一个整体控制箱。添加安全防护板及灯箱等机构，保障安全性及检测质量不受外部干扰。

5 产品的创新点

利用机器人对散装瓶体进行自动整理。主要包括瓶体方向、排序，标签方向的识别、抓取点定位一次完成。采用2D或3D摄像技术快速定位瓶体方向和抓取点，同时将信号传给机器人迅速抓取摆放在流水线上。可同时控制一台或多台机器人根据瓶身正反状态和倾斜角度抓取、旋转归正，然后分别放置到输送带上。重复抓取位置精度可以控制在 ±0.5 mm以内。采用高清摄像头在线检测瓶体形状和标签污点，不合格的产品剔除流水线。利用人工智能深度学习技术，自动适应不同的瓶型以及不同的污点类型，快速自动检测不合格产品。

自动理瓶、在线检测智能生产线是利用机器人对散装瓶体进行自动整理。包括瓶体方向、排序，标签方向的识别、抓取点定位一次完成。采用2D或3D摄像技术快速定位瓶体方向和抓取点，同时将信号传给机器人迅速抓取摆放在流水线上。可同时控制一台或多台机器人根据瓶身正反状态和倾斜角度抓取、旋转归正，然后分别放置到输送带上。重复抓取位置精度可以控制在±0.5 mm以内，节约了大量的人力物力，大大提高了企业的生产效率。

［1］李运华.机电控制［M］.北京：北京航空航天大学出版社，2003.

TP391.41

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.22.048

2095－6835（2019）22－0121－02

〔编辑：张思楠〕