前言
传统的烟包外观质量检验完全靠检验员的肉眼，虽然人眼可以精确的分辨各种质量问题，但也存在很多弊病，长时间观测疲劳及设备高速运行导致的漏检是避免不了的。烟包的商标及软包烟小花在生产包装过程中的外观包装质量及印刷质量传统检测方式，只能做到检测商标及小花的有无，对商标及小花的歪斜却没有办法检测，更不用说小花、商标、铝箔纸包装和印刷等缺陷的检测。因此，要对小包的整体质量检测，必须使用全新的方法才可能解决根本问题。

近年来随着计算机图象处理技术的高速发展，智能型机器视觉系统的成熟为解决上述问题提供了可能，其检测的基本原理是通过对当前要检测的产品物件实时拍照，然后将其图像数字化后采用灰度级别、色彩分析、斑点分析、文本识别、对象寻找、测量/数学工具、代码阅读等工具，通过预先分区域、分类编程的软传感器进行对比或尺寸测量，如果差异大于软件设定范围，则视为不合格产品，输出判断信号由剔除装置予以剔除。对软包烟包的外观质量进行视觉检测，首先需确定检测位置、检测面的多少、检测实现方式。通过研究和实验，采用机器视觉系统来完成软包烟包的商标、铝箔纸及小花检测。该系统不但能准确的判断商标及小花的有无，也能准确识别小花和商标是否错牌，同时可以检测商标、小花、铝箔纸是否歪斜及其位置是否正确等外观包装质量缺陷，可以完成许多传统传感器无法实现的功能。同时，视觉系统安装、调试方便可靠，可以实现高速实时检测，其稳定性及智能化程度也是传统传感器无法比拟的。机器视觉系统的照明方式可根据检测方式进行合理配光，并采用高亮度发光管作为照明光源，通过PLC控制照明方式（同步、常亮）。

在现代化技术高速发展的今天，作为工业自动化、智能化的重要技术领域——图像和机器视觉技术得到了快速发展。我公司总结了以往的经验，针对软包烟包外包装存在的质量问题，开发的软包烟包外观质量视觉在线检测系统，是利用现代机器视觉技术来完成软包烟包外观质量在线检测。该系统综合利用了光学、机械、气动技术、电子及自动化控制、计算机软件等学科的先进技术，能够对软包烟包出现的各种质量缺陷进行可靠、准确的检测并将不合格烟包有效剔除。

XGY-WG-C-02型小包检测器系统构成
本系统采用两台SIMATIC VS725智能彩色机器视觉传感器检测软包小包烟的除烟包与输送带接触面以外的五个表面，在检测器入口处设置两只高精度、高速对射式光纤传感器及连包时的分离机构，以保证小包外观检测的准确、可靠，避免连包造成误检、误剔；检测触发信号同样采用对射式光纤传感器，安装在检测通道上；在输送带上设置一只轴编码器，检测输送带运行速度即烟包速度，用于校正输送带速度变化对检测烟包位置造成的细微差异，以保证视觉检测的稳定性、可靠性，提高检出率；采用压缩空气喷吹方式在检测器出口处对检测不合格小包准确剔除，同样采用轴编码器测速用于对剔除阀打开、关闭时机因输送带速度变化的校正，确保不影响输送带上正常传送的合格烟包，采用对射式光纤传感器作为剔除触发。两台相机的取像范围如下图所示：

                                                        顶部相机成像画面                                         底部相机成像画面

检测装置选用德国SIEMENS公司S7-200 CPU226模块作为主控器，提供两台视觉传感器检测触发信号，并根据分类型、分区域的小包外观检测结果，控制剔除电磁气阀剔除缺陷烟包；统计检测烟包数量、缺陷烟包分类型数量、剔除烟包总数量，通过网络上传上位工控机显示，便于操作、维护人员在线监控GDX1主机实时产质量信息，按班次存储当前及历史数据，生成剔除类型、区域及剔除率数据分析报表。
视觉检测系统的关键在于成像，稳定、可靠的成像取决于良好的配光照明。随着半导体技术的高速发展，高亮度单色、两基色、三基色发光二极管（LED）已完全能够满足配光照明用途，其具有低功耗、发热小、接通时间迅速、光源稳定、导向性好，使用寿命仅与点亮时长有关；故选用PHILIPS全环氧包封白色高亮度LED管作为检测装置的照明单元，经严格参数匹配筛选、老化运行等测试，使用寿命较我司上代视觉产品使用的直流无频闪灯管延长近十倍。
本检测系统历经半年开发研制，已于2006年6月成功运用于红河卷烟总厂。

应用于红河卷烟总厂的GDX1小包检测器

选用台湾研华TPC 1570H平板式工控机作为监控显示单元，监控软件采用我公司自主开发的视觉检测系统监控软件，该软件具备视觉传感器实时检测画面显示、检测烟包总数统计显示、剔除烟条数量、剔除烟包缺陷分类统计、剔除烟包画面存储及查询，检测烟包数据统计、采集等产质量数据按班次时间存储到自建数据库，可按班次、时间段、品牌查询实时记录或历史记录，便于指导操作及维修人员有针对性对GDX1包装设备小包主机部分进行维护、预见性修理；监控软件具备用户级别管理、登陆功能，按照操作权限级别预设三个级别：各班次操作员、系统维护员、系统管理员，各级别登陆后可进行不同类别的操作维护。各班次操作员可改变当前检测品牌、每台视觉传感器检测使能“开/关”、检测剔除功能“开/关”、照明方式切换“常亮/同步”、查询班次实时记录及历史记录等使用操作。系统维护员在各班次操作员权限基础上拥有控制参数修改、班次数量增减、换班时间更改、系统时间校对、监控系统新品牌编辑添加及视觉传感器新品牌编辑添加、图象处理软件运行调试、调整检测灵敏度（修改视觉处理软件软传感器数值、标定值等，查询剔除烟包画面存储、当前或分类的产质量统计数据。系统管理员拥有最高权限，在以上功能基础上拥有机器视觉传感器IP地址修改、监控及修改PLC程序、修改各级别登陆权限添加/关闭项目、上载备份/下载传输PLC程序、视觉传感器程序，删除剔除烟包画面存储、数据库统计数据修改/删除等完全控制权限。

XGY-WG-C-02型软包小包检测器系统不仅仅作为产品外观质量检测，同时完备的产质量SPC数据统计、分析报表，为操作维护人员、工艺质检部门提供包装机运行状况预警信息，有效避免不合格产品增加、降低原辅材料消耗、提高有效作业率。

系统预留车间级数据采集1000M以太网接口，所有产质量数据统计结果可生成标准数据文件格式，提供给车间级或厂级统计和SPC数据分析；并支持接入厂网，实现远程访问、远程监控视觉传感器修改数值，通过INTENET实现异地接入，使西门子VS720系列机器视觉系统的强大软件功能、友好开放的视觉处理软件为用户提供技术开发平台。监控软件具有直接数据备份到移动存储设备功能（通过USB接口），预置2个USB 2.0接口。
监控软件实时画面如下：

 
顶、底部检测实时监控画面

 品牌编辑、班次设置、检测类型等设置画面

 
缺陷烟包图像记录、查询画面

检测总数、分类剔除数统计报表及报表导出画面

剔除烟包类型数据分析画面

                                                                                         日期或班次剔除率分析画面

可实现检测内容：
☆商标：1．商标外表面破损、包装错位偏移
        2．检测面图案标识有无或缺损、烫金偏移或缺损、油墨污点(检测范围内)
        3．反包、调头烟
        4．底粘接面部开口、侧粘接面开口
        5．检测面标识、底色印刷色彩差异
☆小花：1．小花有无、缺损、双小花或多小花
        2．检测面小花折角、翘边、挤压变形、折叠、正反
        3．小花歪斜、长短、整体偏移（露白）
        4．检测面小花印刷色彩差异
☆铝纸：1．铝纸端面皱折、破损
        2．端面露白、长短不一、露烟支
☆本检测系统所采用的SIMATIC VS720系列机器视觉系统对外型尺寸的检测精度标定后最佳可达到50 µm (与成像质量有关)，以上检测内容精度可调。
系统技术性能指标：
1. 系统光学分辨率： 0.05mm；
2. 图像矩阵：640 X 480；
3. 检测速度：> 20包/秒；
4. 检测时间：< 20毫秒/包；
5. 检测面：五个面；
6. 检测质量大缺陷漏剔率为0、小缺陷漏剔率〈 2%；
7. 缺陷检测软传感器总数：每台相机检测的缺陷软传感器数量在检测时间周期范围内，使用数量不受限制；
8. 系统支持的最大品牌数：可以实现预置检测1000种品牌数据，实现一键切换，品牌名称可编辑、删除；
9. 每一软传感器的PASS/FAIL数据统计、实时值等参数，通过脚本编辑，上传上位监控系统，生成统计、分析报表，实现数据采集。

 
应用于玉溪卷烟厂的GDX1小包检测器

 
应用于南京卷烟厂的GDX2小包检测器