條盒商標紙（簡稱條盒紙）塗膠是卷煙包裝過程中的重要工序，塗膠方式分為機械式膠旋轉接觸塗膠和自動式噴嘴噴灑塗膠［1］。意大利某公司生產的C800-BV包裝機的塗膠方式為自動噴灑塗膠，該方式在生產中由於膠水壓力、膠水內存在氣泡、噴膠嘴堵塞等因素，容易產生塗膠不均、膠水塗膠點（簡稱膠點）丟失等現象，但原設備無檢測裝置對條盒紙膠點進行檢測並對膠點缺失條煙進行剔除，從而影響條盒紙包裝質量。針對此問題已有相關研究與改進，陳元利等［2］基於GDX1包裝機組設計了密閉式上膠裝置，上膠過程采用PLC控製，保證了7個膠點的穩定和均勻。速永倉等［3］通過對GDX4350條盒包裝機噴膠電磁鐵改進，解決了噴膠電磁鐵啟動力矩小、響應慢等問題，提高了產品生產的可靠性。但上述改進仍未能解決條盒紙膠點檢測及不合格條煙剔除等問題。視覺檢測技術主要通過工業相機獲取被測物體圖像，將圖像經過數字化處理，根據像素分布、亮度、顏色等信息進行判別，從而控製現場設備動作。該技術目前已在製藥、包裝、煙草、物流、航天等領域得到廣泛應用［4-5］。為此，基於視覺檢測技術設計了一種條盒紙膠點檢測係統，通過對運行中的條盒紙膠點進行動態檢測，自動剔除膠點缺失的不合格條煙，以期提升條盒紙包裝質量，降低卷煙生產消耗。

                   1.問題分析

在生產中，當C800-BV包裝機正常運行，條盒紙下降通道中的檢測器檢測到條盒紙時，該信號送入IPC控製係統，係統啟動條盒紙噴膠電磁閥動作，在氣壓泵的作用下將膠水從膠桶中泵出［6］，通過噴膠嘴噴灑到條盒紙上。塗有膠水的條盒紙下降到接紙盒上與運行到該位置的2×5煙包進行包裹成型，完成條煙的包裝。在噴膠、條盒紙輸送及包裹成型過程中，由於氣壓、溫度、膠水濃度、膠水質量、噴膠嘴、噴膠電磁閥等因素的影響，容易產生條盒紙膠水漏塗的條煙，且該包裝機無檢測設備對此進行檢測，從而產生缺陷產品。

1.         2.係統組成
2.         2.1係統結構

C800-BV包裝機條盒紙膠點檢測係統主要由雙微型高速工業相機及LED光源、智能檢測模塊、剔除裝置、光纖高速傳輸模塊、工控機5部分組成，見圖1。其中，雙微型高速工業相機主要對生產中運行的條盒紙上的膠點進行動態拍照，並將采集到的膠點圖像實時傳送給智能檢測模塊；智能檢測模塊用於對圖像數據進行分析處理［7］；剔除裝置用於剔除不合格產品；光纖高速傳輸模塊可以將當前采集圖像和報警信息傳送到終端計算機；工控機用於參數修改、數據接收、圖像監控顯示［8］、數據記錄查詢等。

圖1條盒紙膠點檢測係統結構示意圖

Fig.1Structureofdetectionsystemforgluepointsoncartonblank

1. 1. 2. 硬件設計

條盒紙膠點檢測係統采用嵌入式微處理器雙核DSP（Digitalsingalprocessor）作為主處理器的核心，處理速度為2GB/s；看門狗技術對軟件運行進行監控和保護；EPROM存儲器對檢測數據進行保存和備份，保證檢測數據的穩定性和可靠性，見圖2。圖像采集選用IBIS5-B-1300圖像感光芯片，為檢測係統提供D0～D9十位數字像素輸出信號、VSYNC幀同步信號、HREF行同步信號、PCLK像素同步信號、SCCB總線寄存器配置信號和SCLK工作時鍾信號等，通過SCCB總線協議方式配置工業相機的圖像並以RGB565數據格式輸出，60萬像素的CMOS高速工業相機（美國某公司）以及千兆光纖傳輸可使圖像傳輸速率達到40MPS。檢測光源選用高亮度藍色LED閃光燈，保證被測量點與背景顏色具有明顯差異，提高檢測的可靠性。電源模塊采用3個穩壓直流芯片、防反接二極管和熔斷絲保險裝置，保證係統的穩定性和抗幹擾性。

1. 1. 3. 檢測程序

圖2條盒紙膠點檢測係統硬件設計框圖

在條盒紙膠點檢測過程中，首先將工業相機采集到的膠點圖像傳送到智能檢測模塊，該模塊將采集到的圖像經過二值化、濾波等數字化處理後［9-12］，將采集圖像與標準圖像進行對比，並將膠點缺失圖像傳輸到工控機終端，控製剔除裝置將不合格產品剔除，同時發出聲光報警。該視覺檢測係統采用固定工業相機進行快速拍照，背景基本保持不變，主要對運動狀態下的膠點進行檢測，因此采用了基於背景建模的檢測方法［13］，以保證條盒紙膠點在拍照時的穩定性。檢測係統圖像處理流程見圖3。

圖3檢測係統圖像處理流程圖

1. 1. 4. 工控機係統

工控機程序主要是利用Microsoftvisualstudio2010進行編寫［14］，負責整個係統的參數調整、數據備份、牌號更換、係統啟停、缺陷圖像查詢等工作。檢測軟件主要由以太網通信模塊、係統設置模塊、圖像顯示模塊、圖像缺陷信息保存查詢模塊4部分組成。

1. 1. 5. 設備安裝

為方便對檢測係統進行維修和調整，且保證工業相機能夠清晰地獲取運行狀態下條盒紙上7個膠點的圖像，通過定製的安裝支架，將兩個相機和LED光源安裝在條盒紙下降通道末端的條盒紙擋板上，見圖4。其中，工業相機6用於拍照條盒紙右側橫頭2個膠點和長側邊2個膠點，相機拍照角度約為135º；工業相機10用於拍照條盒紙左側橫頭2個膠點和長側邊1個膠點，相機拍照角度約為45º。相機和光源均可三維旋轉，以滿足圖像檢測的需要。

1. 1. 6. 工作流程

C800-BV包裝機正常運行時，條盒紙噴膠係統啟動，條盒紙膠桶氣壓泵電磁閥得電，氣壓泵開始工作，膠桶內的膠水通過膠管被泵入到噴膠裝置［15-16］，當條盒紙下降通道中的檢測開關（32B310、

圖4膠點檢測係統安裝位置圖

Fig.4Installationpositionofdetectionsystem

​​​​​1.條盒紙紙庫2.條盒紙吸附機構3.條盒紙輸送裝置4.條盒紙噴膠裝置5.條盒紙接膠盒6.工業相機7.2×5煙包8.2×5推煙板9.光源10.工業相機

32B311）檢測到條盒紙時，係統啟動噴膠電磁閥動作，HHS噴膠裝置將膠水噴塗在條盒紙左右側橫頭邊和長側邊共7個膠點上，膠水量及膠點位置

（當條盒紙向下運行時，控製噴膠裝置的噴膠時間即可控製膠點在條盒紙上的位置）由係統參數決定，見圖5。當條盒紙膠點位置到達檢測點時，LED照明係統觸發點亮，相機連續拍照，采集膠點圖像並傳送到智能檢測模塊［17-18］，拍照幀速率≥100f/s。控製器通過圖像處理軟件對膠點進行識別［19-20］，若識別出的膠點少於7個，控製器記錄該條信息，輸出高電平觸發剔除裝置，剔除裝置將膠點缺失

1. 1. 1. 1. 1. 條盒紙噴膠裝置2.條盒紙左側橫頭邊膠點3.條盒紙長側邊膠點4.工業相機5.條盒紙6.條盒紙右側橫頭邊膠點7.傳感器8.照明光源

圖5條盒紙膠點檢測示意圖

Fig.5Schematicdiagramofdetectionofgluepointsoncartonblank