一种包装盒外观检测设备及其检测方法

技术领域

本发明属于烟草机械设备领域，具体涉及一种包装盒外观检测设备及其检测方法。

背景技术

随着社会的发展与进步，产品包装影响到消费者对产品的最直观感受，产品包装的外观质量受到了越来越多的关注。以条烟包装为例，在现代化的卷烟生产中，成品小包香烟经历条盒包装、条盒透明纸包装、条烟美容、缺包检测、条烟输送等环节，最后进入封箱机。在进入封箱机之前的各环节中，均存在影响条烟外观质量的因素。在实际生产中，条烟的外观质量是缺陷检测的一个重点。在传统的透明纸缺陷检测工序中，都是依靠人工对透明纸质量进行检测，效率非常低，操作人员很容易疲劳，工作强度非常大，而且容易发生漏检的情况。现有的条烟外观检测设备通常都是在每个面设置一个相机进行检测，由于相机数量多，不仅是增加了设备成本，而且还增了设备的安装复杂度，同时由于安装空间有限，不能将所有相机都正对条烟检测面进行检测。因此，不管是考虑到安装，还是控制成本方面来考虑，均不能达到理想状态，因此研制开发一种能够对包装盒外观进行全面检测，同时能够解决上述技术问题的设备显得非常有意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单、方便安装、成本低的包装盒外观检测设备和检测方法。

本发明提供的一种包装盒外观检测设备，其技术方案为：

一种包装盒外观检测设备，包括第一定位装置、第一检测装置和翻转机构，所述翻转机构设置在所述第一定位装置的定位终端处，所述第一检测装置的检测方向面向所述翻转机构的翻转位置设置。

优选地，所述检测设备还包括第二定位装置和第二检测装置，所述第二定位装置承接在翻转机构下部的工作末端，所述第二检测装置设置于第二定位装置的后部。

优选地，所述翻转机构包括横向调整单元、纵向调整单元、第一竖向调整单元、第二竖向调整单元和夹持头；

第一竖向调整单元和第二竖向调整单元分别通过滑块设置在横向调整单元上，滑块和横向调整单元的驱动件连接；

所述夹持头分别通过滑块设置在第一竖向调整单元和第二竖向调整单元上，夹持头通过转动轴连接翻转电机；

所述横向调整单元通过滑块垂直设置于纵向调整单元上，所述滑块与驱动件连接。

优选地，所述驱动件为丝杆结构，丝杆通过驱动电机驱动。

优选地，所述驱动件为气缸，所述气缸的伸缩端与滑块连接。

优选地，所述第一竖向调整单元或第二竖向调整单元上设置编码器，所述编码器的转轴连接夹持头。

优选地，所述第一定位装置包括定位平台、推板、右侧定位导板和左侧定位导板，所述右侧定位导板和左侧定位导板分别设置于定位平台两侧，所述推板与驱动件连接，所述右侧定位导板和左侧定位导板的对称中心线与推板的垂直线同向。

优选地，所述第一检测装置包括第一图像抓取装置、辅助光源和服务处理器，所述辅助光源照向第一图像抓取装置的成像位置，第一图像抓取装置和服务处理器电性连接。

优选地，所述第二定位装置包括定位模盒、左侧调整导板、右侧调整导板；所述定位模盒设置在直线输送单元的滑块上，所述左侧调整导板和所述右侧调整导板设置于直线输送单元的两侧边上，所述左侧调整导板与右侧调整导板上均设置了承接台，所述承接台设置在翻转机构的下部。

优选地，所述定位模盒包括背板、底板和压条，所述底板水平设置在直线输送单元上的滑块上，所述底板上竖直设置背板，所述背板上部水平设置压条。

优选地，所述第二检测装置包括第二图像抓取装置、辅助光源和服务处理器，所述辅助光源照向第二图像抓取装置的成像位置；

第二图像抓取装置与服务处理器电性连接，所述第二检测装置设置在直线输送单元的侧面。

优选地，所述检测设备还包括剔除单元，所述剔除单元设置于第一检测装置或第二检测装置的工作后端。

优选地，所述剔除单元包括推头和气缸，所述推头连接在所述气缸的伸缩端上。

一种包装盒外观检测方法，包括以下步骤：

步骤(1)，将待检测的包装盒进行定位；

步骤(2)，通过夹持头夹持定位后的待检测包装盒的相对面，并通过翻转机构进行翻转，在翻转过程中利用第一检测装置依次对未被夹持的各个面进行外观检测；

步骤(3)，将经过步骤(2)检测的包装盒进行再次定位，并对步骤(2)中未被检测的两个相对面利用第二检测装置进行外观检测，将检测数据传输至服务处理器，服务处理器对外观质量有问题的包装盒进行剔除。

本发明的实施包括以下技术效果：

本发明的包装盒外观检测设备通过设置翻转机构将包装盒的多个检测面翻转后依次面对第一检测装置，第一检测装置用于依次获取包装盒的外观图像，设置一个检测装置就能够检测包装盒的多个面，相对于现有的每个检测面设置一个检测装置的方案，节省了设备，需要的安装空间更小，从而降低了设备成本。通过设置横向调整单元、纵向调整单元和竖向调整单元(第一竖向调整单元和第二竖向调整单元)，能够将包装盒的待检测面调整为正向面对第一检测装置，三维调整的方式使得待检测面始终处于第一检测装置的焦距位置，获取的图像更清晰完整。特别是能够用于准确检测包装盒的尺寸。本发明的包装盒外观检测设备能够在生产线上在线检测，也可以用于实验室抽样检测成品的外观质量，尤其适用于检测条烟。本发明的检测方法的有益效果在于解决了传统的检测方法需要在运行轨道上依次对各个面进行检测，所需要的形成长、空间大、且不能完全避免底部阻挡从而进行有效检测的缺陷，本发明所述的检测方法可以做到对包装盒的每个面都进行有效的无阻挡物检测，有效检测烟条的包装质量。

附图说明

图1为本发明实施例的一种包装盒外观检测设备立体结构示意图。

图2为翻转机构立体结构示意图。

图3为图1中第二定位装置的结构示意图。

图4为图3中右侧调整导板的结构示意图。

图中：1、直线输送单元；2、第一图像抓取装置；3、支架；4、包装盒；5、气缸；6、收集箱；7、第二图像抓取装置；8、推头；9、辅助光源；10、定位平台；11、推板；12、右侧定位导板；13、左侧定位导板；14、横向调整单元；15、纵向调整单元；16、第一竖向调整单元；17、第二竖向调整单元；18、夹持头；19、翻转电机；20、编码器；21、背板；22、底板；23、压条；24、右侧调整导板；25、左侧调整导板；26、承接台。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明，但不得以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变更或改进，均属于本发明的保护范围。

如图1～4所示，本实施例提供的包装盒外观检测设备，包括第一定位装置、第一检测装置和翻转机构，所述翻转机构设置在所述第一定位装置的定位终端处，两者工作配合完成包装盒4的夹取，当经过定位后的待检测的包装盒4通过定位后到达定位平台的定位终端，此时翻转机构可以对其包装盒4进行夹持并翻转，所述第一检测装置的检测方向面向翻转机构的翻转位置设置，第一检测装置与翻转机构工作配合完成包装盒4的外观检测，通过一个检测装置就能够检测包装盒4的多个面，相对于现有的每个检测面设置一个检测装置的方案，节省了设备，需要的安装空间更小，从而降低了设备成本。

如图1所示，所述第一检测装置包括第一图像抓取装置2、辅助光源和服务处理器，所述辅助光源9照向第一图像抓取装置2的成像位置，第一图像抓取装置2和服务处理器远程电性连接。第一图像抓取装置2可以设置在翻转机构的相对应的位置，只要能够对翻转机构上的夹持头18上的包装盒4进行图像的抓取即可，优选地，第一图像抓取装置2设置于夹持头18的正上方位置；第一图像抓取装置2为相机等图像采集设备，设置在支架3上，朝向夹持头18设置。

如图1和图3所示，所述检测设备还包括第二定位装置和第二检测装置，所述的第二定位装置承接在翻转机构的工作末端，所述第二检测装置设置于第二定位装置的后部。

所述检测设备还包括剔除单元，所述剔除单元设置于第一检测装置或第二检测装置的工作后端。所述剔除单元包括推头8和气缸5，推头8连接在气缸5的伸缩端上，推头8的结构可以为剔除板。

如图2所示，所述翻转机构包括横向调整单元14、纵向调整单元15、第一竖向调整单元16、第二竖向调整单元17和两个夹持头18；第一竖向调整单元16和第二竖向调整单元17分别通过滑块设置在横向调整单元14上，滑块和横向调整单元14的驱动件连接；所述两个夹持头18分别通过滑块设置在第一竖向调整单元16和第二竖向调整单元17上，其中一个夹持头18通过转动轴连接翻转电机19；所述的横向调整单元14通过滑块垂直设置于纵向调整单元15上且滑块与驱动件连接。可选地，所述的驱动件为丝杆结构，丝杆通过驱动电机驱动。所述的驱动件为气缸。所述的第一竖向调整单元16或第二竖向调整单元17上设置编码器20，所述编码器20转轴连接在其中一个夹持头18上。上述结构能够实现三维位置调整，三维调整的方式使得待检测面始终处于第一检测装置的焦距位置，获取的图像更清晰完整。

如图1所示，所述第一定位装置包括定位平台10、推板11，右侧定位导板12和左侧定位导板13，所述右侧定位导板12和左侧定位导板13分别设置于定位平台10两侧，所述推板11设置于定位平台10一端且与驱动件连接。推板11能够在驱动件(例如电机)的驱动下沿着定位平台10往复运动。所述的右侧定位导板12和左侧定位导板13相对设置，且为柔性弹片。两相对面呈弯折，其目的是降低对待检测包装盒的破坏。

如图3和图4所示，所述第二定位装置包括定位模盒、左侧调整导板25、右侧调整导板24；所述定位模盒设置在直线输送单元1的滑块上，左侧调整导板25、右侧调整导板24设置于直线输送单元1的两侧边上，所述左侧调整导板25与右侧调整导板24上均设置了承接台26，所述承接台26设置在翻转机构的下部。

如图3所示，所述定位模盒包括背板21、底板22和压条23，所述底板22水平设置在直线输送单元1上的滑块上，所述底板22上竖直设置背板21，所述背板21上部水平设置压条23。可选地，直线输送单元1是由电机驱动丝杆，带动滑块在丝杆上前后滑动。左侧调整导板25、右侧调整导板24设置于直线输送单元1的两侧边上，如图4所示，所述左侧调整导板25与右侧调整导板24上均设置了承接台26，所述承接台26承接翻转机构的工作末端。上述结构能够将包装盒4准确完成二次定位，方便后续的检测。

作为示例，所述第二检测装置包括两个第二图像抓取装置7、两个辅助光源9和服务处理器，所述辅助光源9照向第二图像抓取装置7的成像位置，两个第二图像抓取装置7分别与服务处理器远程电性连接，第二检测装置设置在直线输送单元1的侧面。

本发明所述的包装盒外观检测方法，包括以下步骤：

步骤(1)，将待检测的包装盒4进行定位；

步骤(2)，通过夹持头18夹持定位后的待检测包装盒4的相对面，并通过翻转机构进行翻转，在翻转过程中利用第一检测装置依次对未被夹持的各个面进行检测；

步骤(3)，将经过步骤(2)检测的包装盒4进行再次定位，并对步骤(2)中未被检测的两个相对面利用第二检测装置进行外观检测，将检测数据传输至服务处理器，服务处理器对外观质量有问题的包装盒4进行剔除。

下面以对条烟的包装盒的六面外观检测对本发明的工作原理和工作方法进行详细说明：

本发明的检测设备工作时，待检测的条烟的包装盒(以下简称为包装盒)在定位平台10上通过左右侧定位导板对其进行规整定位，同时将其往前传送至定位平台10的传送末端，此时翻转机构对其进行夹持，纵向调整单元15在电机的驱动下带动横向调整单元14向前移动，也就带动了设置在横向调整单元14上的第一竖向调整单元16和第二竖向调整单元17向前移动，从而将夹持了包装盒的翻转机构进行了向前的位置调整，同时由于夹持头18是通过滑块设置于第一竖向调整单元16和第二竖向调整单元17上的，根据需要对其进行想上下调整，以保证其与第一图像抓取装置2保持一个较佳的位置便于对包装盒的图像进行抓取，上下的调整通过滑块在第一竖向调整单元16和第二竖向调整单元17上的滑动来实现，第一竖向调整单元16和第二竖向调整单元17上均设置有夹持头18，夹持头18的翻转通过翻转电机19来实现，通常将包装盒的其中一个面调整到正对第一图像抓取装置2时对该面进行图像抓取之后，将该图像信息上传至服务处理器，然后依次翻转包装盒对其各个面进行图像抓取后进行上传，当需要检测的面均被采集完图像之后，通过调整横向调整单元14上的滑块，即可将包装盒下落到直线输送单元1上且位于定位模盒的工作前端的位置，定位模盒在向前的运动过程中将包装盒进行卡住之后将其向前传送，传送的过程中经过左侧调整导板25和右侧调整导板24时被再次规整定位后被输送到第二图像抓取装置7的位置，此时第二图像抓取装置7对未被检测的两个夹持面(也就是在第一图像抓取装置采集图像的过程中未被抓取到图像的两个被夹持的面)进行图像抓取，然后将该信息上传至服务处理器进行处理，上述采集过程完成之后，服务处理器开始分析包装盒的外观缺陷，并将有外观缺陷的包装盒4的剔除信号发送到气缸控制装置，气缸5驱动推头8将有缺陷的包装盒4推出直线输送单元1，落入收集箱6中。服务处理器能记录条烟外观缺陷图像，当检测到条烟外观存在缺陷时，工控机自动保存缺陷图像，可以及时查看缺陷图像以帮助操作维修人员控制产品质量；该设备能够自动、精确剔除存在缺陷的条烟，一旦检测到缺陷条烟，PLC控制器即开始计步移位，达到条件时，PLC控制器发出信号打开剔除阀剔除缺陷条烟，该过程对待检测的包装盒的各个面均进行了相应的检测，实现了包装盒的全外观检测。当然，在实际检测的过程中，可以对其中的某一个面或者具体几个面进行检测，从而根据需要对该装置的结构进行调整或者优化，对其检测分析步骤进行相应的调整即可。

三维调整的方式使得待检测面始终处于第一检测装置的焦距位置，获取的图像更清晰完整。

需要说明的是，在本发明的描述中可能出现的术语“正面/背面”、“上/下”、“左/右”、“竖直/水平”、“上/下”、“内/外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，没有任何的顺序限定作用，也不能理解为指示或暗示相对重要性。为叙述方便，下文中所称的“左”“右”“上”“下”与附图本身的左、右、上、下方向一致，但并不对本发明的结构起限定作用。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。