新型紅外成像式煙箱缺條檢測產品使用手冊

新型近紅外成像式煙箱缺條檢測系統產品使用手冊(近紅外光源，近紅外相機，激光檢測，圖像存儲，條碼檢索追溯)目錄TOC\o"1-3"\h\z1 概述 31.1 應用背景 31.2 產品特點 32 產品工作原理 42.1 產品構成部分 42.2 箱缺條檢測系統工作流程 83 系統操作指南 93.1 系統開關以及接插口 93.2 維護注意事項 94 軟件操作闡明 104.1 軟件特點 104.2 操作界面介紹 104.3 操作流程介紹 114.4 系統參數調節 124.4.1 CCD相機參數設立 124.4.2 光源控制參數 134.4.3 執行機構參數 154.4.4 圖像統計參數 174.4.5 顧客密碼設立 184.4.6 讀取和保存圖像文獻 194.5 歷史統計 194.5.1 瀏覽歷史圖像統計 194.5.2 查看歷史工作統計 194.6 協助信息 205 常見故障排除 215.1 如果頻繁誤報警怎么解決 215.2 如果前部相機的煙垛圖像被遮擋怎么辦 215.3 啟動過程中的錯誤提示信息 21概述應用背景在卷煙廠裝封箱機生產過程中，由于機器或人為因素，造成大箱缺條現象產生。常見的有缺1條、5條(缺一層)、25條(空推一次)、甚至空箱。現在比較有效的解決方案是采用射線檢測，但射線檢測帶來的輻射泄漏等安全隱患會危及生產人員的人身安全，極少有廠家采用。我司開發的新型紅外成像式煙箱缺條檢測系統完全解決了這一難題。本產品安裝在卷煙廠裝封箱機上，采用機器視覺的辦法運用紅外光源和紅外相機作為圖像傳感系統，并將激光檢測作為輔助方式對箱內條盒與否缺條狀況進行檢測，檢測到缺條狀況后使用聲音和燈光報警使之停機。每個煙垛保存一張圖片，保存期限為一年。物流追溯能夠和打碼機聯動，把條盒圖像和煙箱條碼一一對應。當商家反映有缺條現象時，根據條碼信息，把對應煙箱歷史圖片借調出來，即可判斷與否真實的缺條，方便管理。

在卷煙廠裝封箱機生產過程中，由于機器檢測缺點或人為因素，造成大箱缺條現象產生。常見的有缺1條、5條(缺一層)、25條(空推一次)、甚至空箱。現在比較有效的解決方案是采用射線檢測，但射線檢測帶來的輻射泄漏會危及生產人員的人身安全，極少有廠家采用。本項目采用機器視覺原理，對裝封箱生產過程進行實時圖像檢測，杜絕缺條狀況的產生，并對裝箱過程圖像進行存儲管理，以提供缺點產品生產狀況的歷史追蹤與回溯。產品特點在卷煙廠的裝封箱機工藝中，普通使用可裝50條煙的小箱（卷煙廠稱之為“件”）,每件煙箱分為兩垛煙進行裝箱，每垛是5×5排列的25條煙。根據煙垛的推動方式，裝封箱機可分為兩大類：一類是一次向煙箱推動一垛煙（例如青島頤中生產的機型），需要推動兩次才干完畢裝箱；另外一類是將兩垛煙碼好后一次性推動煙箱。對于單垛推動的裝封箱機，只需要一臺相機在推桿后上方攝影，每推一垛成像一次，分兩次完畢一箱煙的拍照工作，對于雙垛推動的裝封箱機，那么需要一前一后兩臺攝影機同時拍照，一次性完畢拍照工作。因此根據裝封箱機的類型不同，本產品提供單相機和雙相機兩種型號。本產品含有下列特點： 本產品安裝在卷煙廠裝封箱機上，采用機器視覺的辦法檢測箱內煙條與否有缺失狀況。檢測能力：每秒檢測一箱。采用近紅外光源和紅外相機作為圖像傳感系統：由于裝封箱機是一種完全敞開式的設備，沒有外殼，因此如果采用可見光源，刺眼的光線會直射入操作工眼中，非常影響工人正常工作。而近紅外光源有效的解決了這一問題，并且同樣能夠確保良好的成像質量。采用激光線作為缺條輔助判斷裝置：在每層煙上形成一條激光線，如果激光線有斷續現象，那么就能夠鑒定有缺煙現象。檢測到缺條狀況后有三種解決方式：1、使用聲音和燈光報警。2、能夠停止裝封箱機工作，等待操作工解決故障。3、安裝壞箱剔除裝置，直接進行剔除。誤檢率：萬分之一下列，大致每三天最多只出現一次誤報警狀況。構造：圖像傳感部分和解決部分分離，圖像傳感部分嵌入封箱機機構內，解決部分以及顧客界面放置在裝封箱機外部每個堆垛保存一張圖片，保存期限為12個月，便于煙廠查詢。能夠安裝一號工程條碼閱讀裝置，讓煙垛圖片和一號工程條碼直接關聯起來，便于煙廠追溯。產品工作原理產品構成部分單相機箱缺條檢測系統原理如圖1所示，雙相機箱缺條檢測系統原理如圖2所示，產品分為以下幾個部分：近紅外CCD工業相機:該相機在近紅外波段感光良好，在近紅外光源照射下，能夠采集煙垛的黑白照片，提供應解決計算機進行分析。該相機為千兆網接口。

在單相機系統里，只用一臺相機，每箱兩垛煙條分兩次成像；雙相機系統里使用一前一后兩臺相機，每箱兩垛煙條一次成像。近紅外照明光源：該套照明系統由多塊近紅外LED光源構成，并從煙箱的不同角度打光，以有效消除陰影，使之成像均勻。光源處在頻閃工作模式，只有在推桿推煙垛進箱時才閃光大概50ms。線激光發生器：該裝置是缺條判斷輔助裝置，是可選系統，共五個，它們在每層煙條上都打上一條激光線，近紅外相機能夠拍攝到五條激光線所形成的圖形，如果發現激光線有斷續狀況，就能夠鑒定有缺條現象。智能控制板：本控制板功效是接受推桿到位信號，轉換為近紅外CCD拍照的觸發信號，并且同時驅動近紅外光源進行頻閃；

智能控制板含有RS232通訊功效，能將計算機輸出的壞煙消息轉換為聲音報警信號；同時發出信號停止裝封箱機工作，等待操作工進行解決；智能控制板能和裝封箱機的PLC信號互連，獲得裝封箱機的工作狀態；智能控制板能連接條碼閱讀器，將煙箱上的條碼報告給主機；智能控制板和主機一起，安裝在同一種控制箱里。高速工業控制計算機以及觸摸式液晶屏。它是整個系統的大腦，首先，該軟件為顧客提供和諧的人機界面進行系統配備，另外首先，它根據顧客配備，對煙垛圖像進行理解，判斷哪些煙垛不合格。并根據判斷成果指揮智能控制板進行報警和停機。它配備有大容量硬盤，能夠存儲一年以上的煙垛圖像信息，便于顧客進行歷史查詢。報警器一種：在檢查到缺條時，這個裝置發出強烈閃光和蜂鳴聲，用于提示操作工有錯誤發生。激光電源線激光器前部近紅外光源聲光報警燈光源電源線觸發線RS232線紙箱工控機千兆網線前部近紅外光源剔除裝置條碼閱讀裝置激光電源線激光器前部近紅外光源聲光報警燈光源電源線觸發線RS232線紙箱工控機千兆網線前部近紅外光源剔除裝置條碼閱讀裝置55×5煙條碼垛回退過程拍照回退過程拍照推桿推桿近紅外相機近紅外相機靠近開關靠近開關控制器控制器封箱機PLC信號封箱機PLC信號單相機箱缺條檢測系統原理圖5×5煙條碼垛工控機后部近紅外光源5×5煙條碼垛工控機后部近紅外光源箱缺條檢測系統工作流程本系統工作流程以下裝封箱機將5×5煙垛碼好后（一類機型碼好兩垛后一起推，另外一類機型碼好一垛就推一次，分兩次裝滿煙箱），開始啟動推桿將煙垛推動煙箱。當推桿回退到一定相位時，裝封箱機PLC發出一種信號給智能控制板（該環節需要修改裝封箱機的PLC程序）。智能控制板開始計時。在裝封箱機原來工作流程里，當推桿推煙進箱后，紙箱活動壓板立刻開始收回閉合，這樣遮住了煙垛，使相機沒有時機對煙垛攝影，因此我們在實施安裝時，會修改裝封箱機PLC的這個流程，使紙箱活動壓板收回閉合的動作推遲到推桿回到原位時才進行,現場長久使用證明，這個修改不會影響裝封箱機的裝箱速度以及穩定性。智能控制板計時到一定時間（該參數能夠在軟件界面上設立），它會輸出兩次觸發信號給近紅外CCD相機，第一次驅動近紅外光源進行閃光，拍攝煙垛的紅外圖像，，第二次驅動五個激光光源，在每層上形成一條亮線，拍攝煙垛的激光圖像（閃光持續時間以及延遲均可在軟件界面調節）。計算機軟件使用圖像識別原理對近紅外圖像進行判斷與否有缺條，同時為了加強判斷的精確性，還同時通過激光亮線與否斷續來判斷與否有缺條，如果有缺條，則通過RS232接口告知智能控制板。如果智能控制板接受到計算機的壞煙信息，那么驅動聲光報警器進行報警，或和裝封箱機聯動，強制停止裝封箱機。等待操作工來進行解決。如安裝了剔除裝置,那么能夠告知剔除裝置進行剔除。然后計算機保存本次煙垛圖像，并用拍攝時間為此幅圖像命名。煙箱打碼后，條碼閱讀器讀取煙箱的編碼，并上報給計算機，計算機使用合理的規則將以前存儲的煙垛圖像和此編碼關聯起來。便于后來查詢和追溯。系統操作指南箱缺條檢測控制器系統開關如圖3所示:系統總開關位于控制器底部，該開關打開后，系統全部器件開始初始化，同時計算機開始啟動，大概2分鐘后一切就緒。維護注意事項關機時請先退出操作系統，然后再關系統電源開關車間灰塵較大，如果濾網被灰塵堵住，會造成機器散熱不良，從而引發死機現象，請每天進行機器保養時，用高壓氣槍清理一下位于控制器右側的通風過濾網。每隔一段時間請用高壓氣槍清理一下相機鏡頭以及光源上的積灰。軟件操作闡明軟件特點TZQT型煙箱缺條檢測系統的軟件部分是整個系統的智能核心，它運用了現在業界最為前沿的機器視覺算法，能夠穩定和可靠地識別煙箱與否缺條或者缺垛。該軟件有以下特點：軟件使用VC++編寫，圖像算法通過特殊優化，每秒最少能夠檢測一種煙箱（兩個煙垛圖像），能夠輕松匹配上現在煙廠的任何裝封箱機流水線能夠安裝在window/XP系統上。單純使用鍵盤即可完畢全部功效操作。同時也支持觸摸屏或者鼠標操作。界面和諧，易于使用。操作界面介紹打開控制箱電源后，大概等待兩分鐘，windowsXP系統啟動完畢，請雙擊桌面上的圖標，啟動箱缺條檢測程序,出現圖4的主界面.軟件的界面分為3個大的區域：圖像顯示窗口：在工作時，該區域顯示了煙條碼垛在煙箱里的實時圖像以及系統對圖像解決識別后的成果。對于雙相機系統，該顯示區域有4個窗口，分別顯示前部相機和后部相機不同角度不同光源捕獲到的煙垛圖像。對于單相機系統，該顯示區域有2個窗口,分別顯示。

通過圖中標示的“窗口選擇按鈕”，能夠將每個窗口都能夠最大化，從而細致觀察各個煙垛圖像的狀況。重要操作按鈕：該部分位于界面左側，涉及一種方形的“啟動/停止”按鈕和七個功效按鈕，背面會一一敘述運行信息面板：這個面板上顯示全部重要的運行狀況，涉及啟動時間，檢測煙箱的個數，不合格個數，運行時間，不合格因素統計等等。重要功效按鈕重要功效按鈕窗口選擇按鈕窗口選擇按鈕現在時間現在時間時鐘堆垛激光相機圖像顯示窗口堆垛激光相機圖像顯示窗口運行信息面板堆垛紅外相機圖像顯示窗口啟動/停止按鈕啟動/停止按鈕箱缺條檢測軟件的主界面操作流程介紹在圖像參數已經配備好的狀況下，本程序操作十分簡樸：啟動檢測：點擊圖4中的“啟動/停止”方形按鈕，即可啟動檢測觀察檢測成果：運行狀態下，“運行信息面板”上會顯示出對應的某些運行信息，另外在“圖像顯示窗口”里會顯示煙垛實時圖像，檢測合格時，該圖像會打上“合格”藍色印戳，檢測不合格時，該圖像會打上“缺條”紅色印戳。缺條解決：在檢測不合格時，報警器會產生聲光報警，并且裝封箱機被強制停止，提示操作工來進行解決缺條的煙箱，解決完畢后，按下檢測軟件面板上的“報警復位”按鈕,停止報警和封箱機連鎖。如果安裝了剔除裝置，那么這箱壞煙將會被自動剔除。停止檢測：點擊圖4中的“啟動/停止”方形按鈕，即可停止檢測。此時系統會自動保存該次運行的全部信息（可在歷史統計里查詢）系統參數調節點擊主界面“系統菜單按鈕”,運行信息面板會變為系統菜單面板。“系統菜單里”包含了某些系統的參數設立以及調試功效，除了“顧客密碼設立”功效以外，其它普通狀況下極少用，因此除了專業技術人員，普通顧客盡量不要去調節這些參數。系統菜單CCD相機參數設立點擊“”，彈出以下對話框，CCD參數設立在在第一頁上。CCD相機參數設立界面CCD相機參數只有兩項需要設立，一種是曝光時間，一種是相機增益,這兩項都能夠調節圖像的亮度，都是數值越大所攝取的圖片越亮。調節亮度的原則是應優先調節曝光時間，但是普通不應當超出5ms，如果此時亮度還局限性，那么就調節增益來彌補。調節完畢后，請按“保存牌號”按鈕，系統將自動將參數保存至牌號的配備文獻，下次啟動設立新牌號時，仍然能夠使用新的參數。光源控制參數點擊，彈出以下對話框，光源控制參數設立在在第二頁上。本產品的近紅外光源和激光光源都工作在頻閃狀態下，也就是說每次拍照時，近紅外光源只閃爍一下，這樣做的好處是能夠減少光源的發熱量，延長光源壽命。光源控制參數設立界面注意：空箱檢測光源折紙中激光光源觸發延遲時間最小為100，并且比紅外光源觸發延遲時間數值小100；堆垛檢測光源設立中激光光源觸發延遲時間最小為100，并且比紅外光源出發延遲時間數值小150以上。對應于每臺相機，雙相機系統有一組光源（近紅外），單相機系統有兩組光源（一組近紅外和一組激光）。每組光源都有兩個參數需要設立：光源頻閃持續時間：此參數決定光源持續點亮的時間。光源觸發延遲時間:這個參數定義的是光源開始點亮的時刻。以發出推桿到位信號為時間0點計算，延遲多少毫秒后，才開始點亮光源，并且啟動相機開始拍照。①：光源觸發延遲時間①：光源觸發延遲時間②：相機曝光時間③：光源頻閃持續時間③②①②①時間時間相機曝光啟動,光源啟動相機曝光啟動,光源啟動推桿到位光源關閉相機曝光關閉光源關閉相機曝光關閉光源以及相機時序闡明圖光源以及相機的時序闡明如圖8所示：首先是裝封箱機PLC發出推桿到位后，等待參數①的時間，同時啟動相機以及光源，接著等待參數②的時間，相機曝光關閉，最后等待參數③的時間，光源關閉。由此完畢一種完整的觸發抓捕圖像的過程。(特別注意的是，參數②不一定比參數③小，它們的較小的那個值決定了相機有效曝光時間)在調試時，能夠讓智能控制板周期性地自動產生一種觸發信號來取代PLC發出的推桿到位信號，這樣裝封箱機不運行時也可觀察相機的成像效果。能夠通過“啟動/關閉自動觸發”來啟動和停止這項功效（光源周期時間正常是設立在1100毫秒）。另外能夠通過“自動觸發光源周期”這個參數來指定觸發的頻率。調節完參數后，需要按，才干將參數下發給控制板，并且保存起來。備注：此設立是不隨著牌號的替代而變化的。如設立顯示界面的圖象為：點擊→→,進入調試界面；把鎖點開,之后點擊這個圖標上的黑色空洞檢測,之后再界面里面把方框拖動到所需要的大小（此大小普通為把煙垛最邊上的一排煙框入3/4左右）,之后點擊,之后把中黑洞顏色深度值增加2或3（此值越大精度越高），并且把濾波縫隙寬度增加到15左右（此值越大精度越低），兩個值搭配著調節到點擊“黑色空洞檢測”檢測方框內是全黑并且解決成果為：為止(如解決成果顯示紅色的話為不合格,需要重新調節)。,在點擊，再選擇“空槽位”→后會輸入保存成所需要的牌號，這樣一種牌號就結束了。備注：如已設立牌號，但是需要設立新牌號的話，能夠直接進入“堆垛紅外”界面，把圖像的亮度調節好（也就是相機的曝光時間和增益），之后選中“黑洞檢測”檢測點再點擊“自動設立”后如上環節，始終到設立成適宜的參數設立再保存成新牌號。執行機構參數點擊，彈出以下對話框，執行機構參數設立在在第一頁上。當檢測出煙箱有缺條現象時，系統能夠采用三種應對方式:啟動聲光報警器進行報警。發出信號給裝封箱機PLC，強行停止裝封箱機，等待操作工解決。如果安裝了剔除機構，那么能夠發信號給剔除機構自動剔除該箱煙。這三種方式均可手動設立為啟用或者嚴禁。對于聲光報警器，有兩種報警方式，一種是始終報警，直到操作工按下控制箱面板上的按鈕為止。另外一種是報警持續指定的時間后就自動停止報警，在上面那個編輯框里，能夠輸入這個指定的報警時間（以秒為單位）。能夠使用以及兩個按鈕來對報警功效進行調試。調節完參數后，需要按，才干將參數下發給智能控制板，并且保存起來。箱缺條檢測系統的剔除裝置有兩個氣缸作為運動件，第一種氣缸是抬升氣缸，安裝在跑道下方，作用是將煙箱頂起，使其脫離皮帶；第二個是推送氣缸，安裝在跑道側面，作用是將煙箱推離跑道，完畢剔除。為了感知煙箱的位置，跑道下方安裝了一種光電管。當煙箱達成此位置時，智能控制板將以此作為剔除動作的計時原點。每個氣缸都有兩個時間參數，以計時原點作為參考，通過“延遲時間”后，氣缸充氣開始動作，然后再通過“持續時間”后，氣缸放氣，開始回收。這樣通過抬升氣缸和推送氣缸參數的配合，能夠完畢一種完整的剔除動作。執行機構參數設立界面剔除裝置是可選配件，如果沒有安裝該裝置，顧客能夠啟用裝封箱機聯動選項，一旦該選項啟用，當系統檢測到有缺條時，就給PLC發送信號，強行停下裝封箱機，等待操作工解決完壞箱后再重新啟動。圖像統計參數點擊“圖像統計參數”按鈕，彈出圖10所示對話框。對煙垛圖像進行保存，將其關聯到條碼，并且提供查詢界面是本系統的一項重要功效。“統計類型”欄目中，我們能夠指定與否存儲錯誤煙箱圖像或者與否統計全部煙箱圖像，不合格煙箱圖像統計在“<工作目錄>\ErrorImg\”目錄下，以jpg格式存儲；全部煙箱圖像保存在“<工作目錄>\AllImg\”目錄下，以壓縮后的JPG格式存儲，一幅圖大概在60～80K字節，這樣以每天產量5000件計，1T的硬盤能夠存儲大概一年的圖像。圖像統計參數設立界面在沒有安裝條碼閱讀器的狀況下，煙垛圖像文獻以拍照的時間進行命名，如果安裝了條碼閱讀器，那么系統將把條碼自動關聯到煙垛圖像文獻上，方便于后來的追溯。由于煙箱從封箱工位到打碼工位有很大的延時，中間可能會有多箱煙存留，尚有可能人為將煙箱取走或者加入。這樣如果直接將讀到的條碼和最新的煙垛照片關聯，必定會有諸多不精確的狀況。為理解決這一問題，有兩個參數需要設定：第一種參數是在正常工作時，封箱工位到打碼工位之間最大可能留存的煙箱數，注旨在封箱工位上的煙箱也應算在內。第二個參數是正常工作時，煙箱在裝箱完畢后開始封箱的時刻，到讀碼結束后之間的時間間隔，面板的右側顯示了實測到的每一箱的實際時間間隔,我們能夠以此做參考來設立此參數，普通狀況下這個值是一種固定值，偏差不會超出一秒鐘。這個參數很重要，它能協助系統對的濾除掉那些人工加入或拿出的煙箱，使條碼能夠匹配到對的的煙垛圖像上。保存后的圖像能夠通過面板進行查詢。顧客密碼設立點擊按鈕，彈出圖10所示對話框。顧客密碼設立界面系統有兩級密碼可供顧客設立，一級密碼用于保護現在運行參數不被隨意修改，二級密碼用于保護已經保存的參數不被修改。運行參數修改只是影響現在的運行，一旦系統重啟后來，會恢復到配備文獻所保存的參數，但是配備文獻所保存的參數被修改后，就再也不能恢復到原來的狀態了。請謹慎使用密碼修改的功效，密碼一旦丟失，找回來比較麻煩。備注：初始密碼為：14141732。如密碼忘記能夠把“<工作目錄>\CFG\main.cfg”這個文獻刪除后重新進入檢測軟件，這樣密碼和檢測軟件內全部設立的固定參數就恢復默認了。讀取和保存圖像文獻這兩個功效用于保存現在窗口的圖像文獻，或者讀取磁盤里的圖像文獻到現在窗口，普通用于維護人員進行調試用。歷史統計點擊主界面“歷史統計”,運行信息面板會變為歷史統計面板。此功效便于查詢以前所保存的錯誤或全部圖像。歷史統計面板瀏覽歷史圖像統計圖12的界面能夠瀏覽磁盤上存儲的歷史圖像統計（如何設立圖像保存參數請參考4.4.4節）。有三種選擇能夠提供應顧客來查詢感愛好的圖像：按日期選擇。按相機選擇：能夠選擇空箱紅外，空箱激光，堆垛紅外，堆垛激光幾大類型進行分類篩選。按圖片類型選擇：能夠選擇錯誤煙箱圖片或者全部煙箱圖片,對應于4.4.4節里的兩種統計類型根據顧客