内衬纸分切生产工艺的智能化改造

　　内衬纸主要用于卷烟包装，具有防潮、防霉和保持卷烟气味的作用，是卷烟生产的重要组成部分。传统内衬纸缺陷人工检测方法受主观性影响较大，效率和准确率较低，在长期工作条件下很容易引起视觉疲劳。针对人工检测方法的不足，本文基于江苏创新投资集团有限公司(以下简称“创新集团”)内衬纸生产线的实际情况，结合当今最先进的智能制造技术、人工智能技术、大数据分析技术，对传统内衬纸分切生产线进行了智能化改造，改造后的生产线可以降低人工成本，改善产品质量，提升企业形象。

　　下面，笔者将对基于机器视觉的内衬纸分切智能检测系统进行详细介绍。

　　系统方案

　　针对创新集团内衬纸生产实际情况，本文所设计的智能检测系统主要检测的缺陷类型包括露铝、飞墨、蚊虫、斑点、漏底、破洞、褶皱、缺印和异物等，检测到缺陷类型时报警灯响亮，同时显示缺陷图案、大小、位置，然后数据中心对缺陷位置信息进行保存，供操作人员剔除缺陷，最后码垛机对不同产品进行分类，完成整个内衬纸缺陷的智能检测过程。

　　该智能检测系统主要由6个单元组成，分别是分切检测单元、数据服务中心、自动扫码单元、复卷机缺陷剔除单元、产品智能识别单元、卷盘自动定位测量单元，下面逐一进行介绍。

　　1.分切检测单元

　　分切检测单元包含缺陷检测、摄像、照明、处理等部分，主要由摄像机、光源、图像采集卡等组成。根据生产过程重复性原理，检测系统通过高速摄像头连续拍摄整个幅面的图案，并将其与一个完好的基准作比较，当二者差异超出设定范围时，检测系统即判定缺陷产生，声光报警，同时数据服务中心保存缺陷信息，完成缺陷检测过程。

　　2.数据服务中心

　　数据服务中心主要由交换机、服务器等组成，采用分布式数据处理技术，主要解决不同检测单元数据分散的问题，对公司所有在线检测数据实行同步、集中管理，提供对已产生缺陷记录的追溯、查询、浏览、筛选、打印等功能。在软件方面，采用B/S模式，即浏览器/服务器模式，在企业内网架设WEB服务器，通过浏览器对全部检测数据实行集中管理，采用My SQL数据库，方便在Windows系统上部署。在硬件方面，综合考虑检测线数量、操作人员等，内部网络的WEB服务器和数据库服务器可以合二为一，即WEB服务与数据库服务部署在同一台服务器上，降低企业费用。

　　3.自动扫码单元

　　自动扫码单元通过高速摄像头、自动识别条形码或二维码，与输送线接口，为缺陷产品提供分流信号，通过自动扫码单元的产品分为合格品和不合格品，输送线将合格品和不合格品分流，不合格品要进行缺陷的剔除，逐步完成整个过程的操作。

　　4.复卷机缺陷剔除单元

　　复卷机缺陷剔除单元主要由扫码器、485接口等组成，通过扫码器扫描，调出当前小盘的缺陷数据，与复卷机PLC通讯，发送缺陷位置信息，控制复卷机停在指定位置，方便操作人员剔除缺陷，剔除缺陷完毕后，送回运输线进行下一步操作。

　　5.产品智能识别单元

　　产品智能识别单元包含信息采集单元和信息处理单元。通过高速摄像机和尺寸测量传感器等设备，采集产品的尺寸大小、卷径和颜色特征信息数据，将产品的3种特征数据输入已经训练好的识别算法模型中，对产品进行分类，并将分类信息传递给机械手臂等，这样就完成了产品智能识别过程。

　　6.卷盘自动定位测量单元

　　卷盘自动定位测量单元包括软件、信号单元、摄像单元和处理单元。卷盘自动定位测量单元通过安装在机械手上的高速摄像头，实时测量卷芯的直径和圆心位置，与机械手接口，为机械手抓取提供定位信号(图1为圆心检测识别图)，下面对圆心定位方案进行说明。

　　第一步：抓圆，通过视觉软件找圆并定位圆心。

　　第二步：控制机械手定位，主要解决相机坐标系与机械臂坐标系的关系。一般通过相机手眼标定(9点标定)，能够将相机与机械臂的坐标系建立转换关系。然后通过相机拍摄物体，经软件处理得到圆心坐标，通过标定建立相机坐标系，并将圆心坐标或距离发送给机械臂，因目标高度是已知的，即可完成机械臂对物体的抓取。