新型红外成像式烟箱缺条检测产品使用手册

新型近红外成像式烟箱缺条检测系统产品使用手册(近红外光源，近红外相机，激光检测，图像存储，条码检索追溯)目录TOC\o"1-3"\h\z1 概述 31.1 应用背景 31.2 产品特点 32 产品工作原理 42.1 产品构成部分 42.2 箱缺条检测系统工作流程 83 系统操作指南 93.1 系统开关以及接插口 93.2 维护注意事项 94 软件操作阐明 104.1 软件特点 104.2 操作界面介绍 104.3 操作流程介绍 114.4 系统参数调节 124.4.1 CCD相机参数设立 124.4.2 光源控制参数 134.4.3 执行机构参数 154.4.4 图像统计参数 174.4.5 顾客密码设立 184.4.6 读取和保存图像文献 194.5 历史统计 194.5.1 浏览历史图像统计 194.5.2 查看历史工作统计 194.6 协助信息 205 常见故障排除 215.1 如果频繁误报警怎么解决 215.2 如果前部相机的烟垛图像被遮挡怎么办 215.3 启动过程中的错误提示信息 21概述应用背景在卷烟厂装封箱机生产过程中，由于机器或人为因素，造成大箱缺条现象产生。常见的有缺1条、5条(缺一层)、25条(空推一次)、甚至空箱。现在比较有效的解决方案是采用射线检测，但射线检测带来的辐射泄漏等安全隐患会危及生产人员的人身安全，极少有厂家采用。我司开发的新型红外成像式烟箱缺条检测系统完全解决了这一难题。本产品安装在卷烟厂装封箱机上，采用机器视觉的办法运用红外光源和红外相机作为图像传感系统，并将激光检测作为辅助方式对箱内条盒与否缺条状况进行检测，检测到缺条状况后使用声音和灯光报警使之停机。每个烟垛保存一张图片，保存期限为一年。物流追溯能够和打码机联动，把条盒图像和烟箱条码一一对应。当商家反映有缺条现象时，根据条码信息，把对应烟箱历史图片借调出来，即可判断与否真实的缺条，方便管理。

在卷烟厂装封箱机生产过程中，由于机器检测缺点或人为因素，造成大箱缺条现象产生。常见的有缺1条、5条(缺一层)、25条(空推一次)、甚至空箱。现在比较有效的解决方案是采用射线检测，但射线检测带来的辐射泄漏会危及生产人员的人身安全，极少有厂家采用。本项目采用机器视觉原理，对装封箱生产过程进行实时图像检测，杜绝缺条状况的产生，并对装箱过程图像进行存储管理，以提供缺点产品生产状况的历史追踪与回溯。产品特点在卷烟厂的装封箱机工艺中，普通使用可装50条烟的小箱（卷烟厂称之为“件”）,每件烟箱分为两垛烟进行装箱，每垛是5×5排列的25条烟。根据烟垛的推动方式，装封箱机可分为两大类：一类是一次向烟箱推动一垛烟（例如青岛颐中生产的机型），需要推动两次才干完毕装箱；另外一类是将两垛烟码好后一次性推动烟箱。对于单垛推动的装封箱机，只需要一台相机在推杆后上方摄影，每推一垛成像一次，分两次完毕一箱烟的拍照工作，对于双垛推动的装封箱机，那么需要一前一后两台摄影机同时拍照，一次性完毕拍照工作。因此根据装封箱机的类型不同，本产品提供单相机和双相机两种型号。本产品含有下列特点： 本产品安装在卷烟厂装封箱机上，采用机器视觉的办法检测箱内烟条与否有缺失状况。检测能力：每秒检测一箱。采用近红外光源和红外相机作为图像传感系统：由于装封箱机是一种完全敞开式的设备，没有外壳，因此如果采用可见光源，刺眼的光线会直射入操作工眼中，非常影响工人正常工作。而近红外光源有效的解决了这一问题，并且同样能够确保良好的成像质量。采用激光线作为缺条辅助判断装置：在每层烟上形成一条激光线，如果激光线有断续现象，那么就能够鉴定有缺烟现象。检测到缺条状况后有三种解决方式：1、使用声音和灯光报警。2、能够停止装封箱机工作，等待操作工解决故障。3、安装坏箱剔除装置，直接进行剔除。误检率：万分之一下列，大致每三天最多只出现一次误报警状况。构造：图像传感部分和解决部分分离，图像传感部分嵌入封箱机机构内，解决部分以及顾客界面放置在装封箱机外部每个堆垛保存一张图片，保存期限为12个月，便于烟厂查询。能够安装一号工程条码阅读装置，让烟垛图片和一号工程条码直接关联起来，便于烟厂追溯。产品工作原理产品构成部分单相机箱缺条检测系统原理如图1所示，双相机箱缺条检测系统原理如图2所示，产品分为以下几个部分：近红外CCD工业相机:该相机在近红外波段感光良好，在近红外光源照射下，能够采集烟垛的黑白照片，提供应解决计算机进行分析。该相机为千兆网接口。

在单相机系统里，只用一台相机，每箱两垛烟条分两次成像；双相机系统里使用一前一后两台相机，每箱两垛烟条一次成像。近红外照明光源：该套照明系统由多块近红外LED光源构成，并从烟箱的不同角度打光，以有效消除阴影，使之成像均匀。光源处在频闪工作模式，只有在推杆推烟垛进箱时才闪光大概50ms。线激光发生器：该装置是缺条判断辅助装置，是可选系统，共五个，它们在每层烟条上都打上一条激光线，近红外相机能够拍摄到五条激光线所形成的图形，如果发现激光线有断续状况，就能够鉴定有缺条现象。智能控制板：本控制板功效是接受推杆到位信号，转换为近红外CCD拍照的触发信号，并且同时驱动近红外光源进行频闪；

智能控制板含有RS232通讯功效，能将计算机输出的坏烟消息转换为声音报警信号；同时发出信号停止装封箱机工作，等待操作工进行解决；智能控制板能和装封箱机的PLC信号互连，获得装封箱机的工作状态；智能控制板能连接条码阅读器，将烟箱上的条码报告给主机；智能控制板和主机一起，安装在同一种控制箱里。高速工业控制计算机以及触摸式液晶屏。它是整个系统的大脑，首先，该软件为顾客提供和谐的人机界面进行系统配备，另外首先，它根据顾客配备，对烟垛图像进行理解，判断哪些烟垛不合格。并根据判断成果指挥智能控制板进行报警和停机。它配备有大容量硬盘，能够存储一年以上的烟垛图像信息，便于顾客进行历史查询。报警器一种：在检查到缺条时，这个装置发出强烈闪光和蜂鸣声，用于提示操作工有错误发生。激光电源线激光器前部近红外光源声光报警灯光源电源线触发线RS232线纸箱工控机千兆网线前部近红外光源剔除装置条码阅读装置激光电源线激光器前部近红外光源声光报警灯光源电源线触发线RS232线纸箱工控机千兆网线前部近红外光源剔除装置条码阅读装置55×5烟条码垛回退过程拍照回退过程拍照推杆推杆近红外相机近红外相机靠近开关靠近开关控制器控制器封箱机PLC信号封箱机PLC信号单相机箱缺条检测系统原理图5×5烟条码垛工控机后部近红外光源5×5烟条码垛工控机后部近红外光源箱缺条检测系统工作流程本系统工作流程以下装封箱机将5×5烟垛码好后（一类机型码好两垛后一起推，另外一类机型码好一垛就推一次，分两次装满烟箱），开始启动推杆将烟垛推动烟箱。当推杆回退到一定相位时，装封箱机PLC发出一种信号给智能控制板（该环节需要修改装封箱机的PLC程序）。智能控制板开始计时。在装封箱机原来工作流程里，当推杆推烟进箱后，纸箱活动压板立刻开始收回闭合，这样遮住了烟垛，使相机没有时机对烟垛摄影，因此我们在实施安装时，会修改装封箱机PLC的这个流程，使纸箱活动压板收回闭合的动作推迟到推杆回到原位时才进行,现场长久使用证明，这个修改不会影响装封箱机的装箱速度以及稳定性。智能控制板计时到一定时间（该参数能够在软件界面上设立），它会输出两次触发信号给近红外CCD相机，第一次驱动近红外光源进行闪光，拍摄烟垛的红外图像，，第二次驱动五个激光光源，在每层上形成一条亮线，拍摄烟垛的激光图像（闪光持续时间以及延迟均可在软件界面调节）。计算机软件使用图像识别原理对近红外图像进行判断与否有缺条，同时为了加强判断的精确性，还同时通过激光亮线与否断续来判断与否有缺条，如果有缺条，则通过RS232接口告知智能控制板。如果智能控制板接受到计算机的坏烟信息，那么驱动声光报警器进行报警，或和装封箱机联动，强制停止装封箱机。等待操作工来进行解决。如安装了剔除装置,那么能够告知剔除装置进行剔除。然后计算机保存本次烟垛图像，并用拍摄时间为此幅图像命名。烟箱打码后，条码阅读器读取烟箱的编码，并上报给计算机，计算机使用合理的规则将以前存储的烟垛图像和此编码关联起来。便于后来查询和追溯。系统操作指南箱缺条检测控制器系统开关如图3所示:系统总开关位于控制器底部，该开关打开后，系统全部器件开始初始化，同时计算机开始启动，大概2分钟后一切就绪。维护注意事项关机时请先退出操作系统，然后再关系统电源开关车间灰尘较大，如果滤网被灰尘堵住，会造成机器散热不良，从而引发死机现象，请每天进行机器保养时，用高压气枪清理一下位于控制器右侧的通风过滤网。每隔一段时间请用高压气枪清理一下相机镜头以及光源上的积灰。软件操作阐明软件特点TZQT型烟箱缺条检测系统的软件部分是整个系统的智能核心，它运用了现在业界最为前沿的机器视觉算法，能够稳定和可靠地识别烟箱与否缺条或者缺垛。该软件有以下特点：软件使用VC++编写，图像算法通过特殊优化，每秒最少能够检测一种烟箱（两个烟垛图像），能够轻松匹配上现在烟厂的任何装封箱机流水线能够安装在window/XP系统上。单纯使用键盘即可完毕全部功效操作。同时也支持触摸屏或者鼠标操作。界面和谐，易于使用。操作界面介绍打开控制箱电源后，大概等待两分钟，windowsXP系统启动完毕，请双击桌面上的图标，启动箱缺条检测程序,出现图4的主界面.软件的界面分为3个大的区域：图像显示窗口：在工作时，该区域显示了烟条码垛在烟箱里的实时图像以及系统对图像解决识别后的成果。对于双相机系统，该显示区域有4个窗口，分别显示前部相机和后部相机不同角度不同光源捕获到的烟垛图像。对于单相机系统，该显示区域有2个窗口,分别显示。

通过图中标示的“窗口选择按钮”，能够将每个窗口都能够最大化，从而细致观察各个烟垛图像的状况。重要操作按钮：该部分位于界面左侧，涉及一种方形的“启动/停止”按钮和七个功效按钮，背面会一一叙述运行信息面板：这个面板上显示全部重要的运行状况，涉及启动时间，检测烟箱的个数，不合格个数，运行时间，不合格因素统计等等。重要功效按钮重要功效按钮窗口选择按钮窗口选择按钮现在时间现在时间时钟堆垛激光相机图像显示窗口堆垛激光相机图像显示窗口运行信息面板堆垛红外相机图像显示窗口启动/停止按钮启动/停止按钮箱缺条检测软件的主界面操作流程介绍在图像参数已经配备好的状况下，本程序操作十分简朴：启动检测：点击图4中的“启动/停止”方形按钮，即可启动检测观察检测成果：运行状态下，“运行信息面板”上会显示出对应的某些运行信息，另外在“图像显示窗口”里会显示烟垛实时图像，检测合格时，该图像会打上“合格”蓝色印戳，检测不合格时，该图像会打上“缺条”红色印戳。缺条解决：在检测不合格时，报警器会产生声光报警，并且装封箱机被强制停止，提示操作工来进行解决缺条的烟箱，解决完毕后，按下检测软件面板上的“报警复位”按钮,停止报警和封箱机连锁。如果安装了剔除装置，那么这箱坏烟将会被自动剔除。停止检测：点击图4中的“启动/停止”方形按钮，即可停止检测。此时系统会自动保存该次运行的全部信息（可在历史统计里查询）系统参数调节点击主界面“系统菜单按钮”,运行信息面板会变为系统菜单面板。“系统菜单里”包含了某些系统的参数设立以及调试功效，除了“顾客密码设立”功效以外，其它普通状况下极少用，因此除了专业技术人员，普通顾客尽量不要去调节这些参数。系统菜单CCD相机参数设立点击“”，弹出以下对话框，CCD参数设立在在第一页上。CCD相机参数设立界面CCD相机参数只有两项需要设立，一种是曝光时间，一种是相机增益,这两项都能够调节图像的亮度，都是数值越大所摄取的图片越亮。调节亮度的原则是应优先调节曝光时间，但是普通不应当超出5ms，如果此时亮度还局限性，那么就调节增益来弥补。调节完毕后，请按“保存牌号”按钮，系统将自动将参数保存至牌号的配备文献，下次启动设立新牌号时，仍然能够使用新的参数。光源控制参数点击，弹出以下对话框，光源控制参数设立在在第二页上。本产品的近红外光源和激光光源都工作在频闪状态下，也就是说每次拍照时，近红外光源只闪烁一下，这样做的好处是能够减少光源的发热量，延长光源寿命。光源控制参数设立界面注意：空箱检测光源折纸中激光光源触发延迟时间最小为100，并且比红外光源触发延迟时间数值小100；堆垛检测光源设立中激光光源触发延迟时间最小为100，并且比红外光源出发延迟时间数值小150以上。对应于每台相机，双相机系统有一组光源（近红外），单相机系统有两组光源（一组近红外和一组激光）。每组光源都有两个参数需要设立：光源频闪持续时间：此参数决定光源持续点亮的时间。光源触发延迟时间:这个参数定义的是光源开始点亮的时刻。以发出推杆到位信号为时间0点计算，延迟多少毫秒后，才开始点亮光源，并且启动相机开始拍照。①：光源触发延迟时间①：光源触发延迟时间②：相机曝光时间③：光源频闪持续时间③②①②①时间时间相机曝光启动,光源启动相机曝光启动,光源启动推杆到位光源关闭相机曝光关闭光源关闭相机曝光关闭光源以及相机时序阐明图光源以及相机的时序阐明如图8所示：首先是装封箱机PLC发出推杆到位后，等待参数①的时间，同时启动相机以及光源，接着等待参数②的时间，相机曝光关闭，最后等待参数③的时间，光源关闭。由此完毕一种完整的触发抓捕图像的过程。(特别注意的是，参数②不一定比参数③小，它们的较小的那个值决定了相机有效曝光时间)在调试时，能够让智能控制板周期性地自动产生一种触发信号来取代PLC发出的推杆到位信号，这样装封箱机不运行时也可观察相机的成像效果。能够通过“启动/关闭自动触发”来启动和停止这项功效（光源周期时间正常是设立在1100毫秒）。另外能够通过“自动触发光源周期”这个参数来指定触发的频率。调节完参数后，需要按，才干将参数下发给控制板，并且保存起来。备注：此设立是不随着牌号的替代而变化的。如设立显示界面的图象为：点击→→,进入调试界面；把锁点开,之后点击这个图标上的黑色空洞检测,之后再界面里面把方框拖动到所需要的大小（此大小普通为把烟垛最边上的一排烟框入3/4左右）,之后点击,之后把中黑洞颜色深度值增加2或3（此值越大精度越高），并且把滤波缝隙宽度增加到15左右（此值越大精度越低），两个值搭配着调节到点击“黑色空洞检测”检测方框内是全黑并且解决成果为：为止(如解决成果显示红色的话为不合格,需要重新调节)。,在点击，再选择“空槽位”→后会输入保存成所需要的牌号，这样一种牌号就结束了。备注：如已设立牌号，但是需要设立新牌号的话，能够直接进入“堆垛红外”界面，把图像的亮度调节好（也就是相机的曝光时间和增益），之后选中“黑洞检测”检测点再点击“自动设立”后如上环节，始终到设立成适宜的参数设立再保存成新牌号。执行机构参数点击，弹出以下对话框，执行机构参数设立在在第一页上。当检测出烟箱有缺条现象时，系统能够采用三种应对方式:启动声光报警器进行报警。发出信号给装封箱机PLC，强行停止装封箱机，等待操作工解决。如果安装了剔除机构，那么能够发信号给剔除机构自动剔除该箱烟。这三种方式均可手动设立为启用或者严禁。对于声光报警器，有两种报警方式，一种是始终报警，直到操作工按下控制箱面板上的按钮为止。另外一种是报警持续指定的时间后就自动停止报警，在上面那个编辑框里，能够输入这个指定的报警时间（以秒为单位）。能够使用以及两个按钮来对报警功效进行调试。调节完参数后，需要按，才干将参数下发给智能控制板，并且保存起来。箱缺条检测系统的剔除装置有两个气缸作为运动件，第一种气缸是抬升气缸，安装在跑道下方，作用是将烟箱顶起，使其脱离皮带；第二个是推送气缸，安装在跑道侧面，作用是将烟箱推离跑道，完毕剔除。为了感知烟箱的位置，跑道下方安装了一种光电管。当烟箱达成此位置时，智能控制板将以此作为剔除动作的计时原点。每个气缸都有两个时间参数，以计时原点作为参考，通过“延迟时间”后，气缸充气开始动作，然后再通过“持续时间”后，气缸放气，开始回收。这样通过抬升气缸和推送气缸参数的配合，能够完毕一种完整的剔除动作。执行机构参数设立界面剔除装置是可选配件，如果没有安装该装置，顾客能够启用装封箱机联动选项，一旦该选项启用，当系统检测到有缺条时，就给PLC发送信号，强行停下装封箱机，等待操作工解决完坏箱后再重新启动。图像统计参数点击“图像统计参数”按钮，弹出图10所示对话框。对烟垛图像进行保存，将其关联到条码，并且提供查询界面是本系统的一项重要功效。“统计类型”栏目中，我们能够指定与否存储错误烟箱图像或者与否统计全部烟箱图像，不合格烟箱图像统计在“<工作目录>\ErrorImg\”目录下，以jpg格式存储；全部烟箱图像保存在“<工作目录>\AllImg\”目录下，以压缩后的JPG格式存储，一幅图大概在60～80K字节，这样以每天产量5000件计，1T的硬盘能够存储大概一年的图像。图像统计参数设立界面在没有安装条码阅读器的状况下，烟垛图像文献以拍照的时间进行命名，如果安装了条码阅读器，那么系统将把条码自动关联到烟垛图像文献上，方便于后来的追溯。由于烟箱从封箱工位到打码工位有很大的延时，中间可能会有多箱烟存留，尚有可能人为将烟箱取走或者加入。这样如果直接将读到的条码和最新的烟垛照片关联，必定会有诸多不精确的状况。为理解决这一问题，有两个参数需要设定：第一种参数是在正常工作时，封箱工位到打码工位之间最大可能留存的烟箱数，注旨在封箱工位上的烟箱也应算在内。第二个参数是正常工作时，烟箱在装箱完毕后开始封箱的时刻，到读码结束后之间的时间间隔，面板的右侧显示了实测到的每一箱的实际时间间隔,我们能够以此做参考来设立此参数，普通状况下这个值是一种固定值，偏差不会超出一秒钟。这个参数很重要，它能协助系统对的滤除掉那些人工加入或拿出的烟箱，使条码能够匹配到对的的烟垛图像上。保存后的图像能够通过面板进行查询。顾客密码设立点击按钮，弹出图10所示对话框。顾客密码设立界面系统有两级密码可供顾客设立，一级密码用于保护现在运行参数不被随意修改，二级密码用于保护已经保存的参数不被修改。运行参数修改只是影响现在的运行，一旦系统重启后来，会恢复到配备文献所保存的参数，但是配备文献所保存的参数被修改后，就再也不能恢复到原来的状态了。请谨慎使用密码修改的功效，密码一旦丢失，找回来比较麻烦。备注：初始密码为：14141732。如密码忘记能够把“<工作目录>\CFG\main.cfg”这个文献删除后重新进入检测软件，这样密码和检测软件内全部设立的固定参数就恢复默认了。读取和保存图像文献这两个功效用于保存现在窗口的图像文献，或者读取磁盘里的图像文献到现在窗口，普通用于维护人员进行调试用。历史统计点击主界面“历史统计”,运行信息面板会变为历史统计面板。此功效便于查询以前所保存的错误或全部图像。历史统计面板浏览历史图像统计图12的界面能够浏览磁盘上存储的历史图像统计（如何设立图像保存参数请参考4.4.4节）。有三种选择能够提供应顾客来查询感爱好的图像：按日期选择。按相机选择：能够选择空箱红外，空箱激光，堆垛红外，堆垛激光几大类型进行分类筛选。按图片类型选择：能够选择错误烟箱图片或者全部烟箱图片,对应于4.4.4节里的两种统计类型根据顾客