一种复合薄膜智能气泡识别修复系统及其识别修复方法

技术领域

本发明属于印刷包装技术领域，尤其涉及一种复合薄膜智能气泡识别修复系统及其识别修复方法。

背景技术

当前，软包装复合薄膜生产过程中气泡缺陷的检测仍然主要依靠人工目视检查的传统方式。这种方法存在诸多明显不足:第一，依靠人眼识别微小气泡缺陷的效率低下，生产线上速度无法满足大规模生产的需求；第二，人工检查结果受个体差异影响较大，重复性和一致性难以保证，不同操作员之间的判断可能存在较大偏差；第三，复合薄膜表面气泡在一定条件下可自行消失，人工检测时可能发生漏检的概率较高；第四，人眼对微小气泡的识别精度有限，一些致命但不易被发现的微小气泡易被忽视，导致质量事故；第五，即便某些气泡被查验出来，也只能直接将出现气泡的复合薄膜报废，无法实现再利用，造成严重的资源浪费和成本增加。

中国公开专利CN114486914A公开了一种复合薄膜气泡快速检测的装置及方法，该专利采用机器视觉的方法来检测复合薄膜中的气泡缺陷。其技术方案是让薄膜通过具有照明功能的密闭舱，用线阵CCD相机对薄膜表面进行图像采集，然后基于图像的灰度变化来判断气泡的位置。这种检测方案在图像处理精度方面存在以下问题:(1)线阵CCD相机的分辨率和取景范围有限，对微小气泡的识别精度不高；(2)光照条件的变化会影响图像质量，从而降低检测算法的稳定性；(3)薄膜本身可能存在光泽不均匀，会对灰度分析造成干扰；(4)薄膜运动速度变化也会影响图像采集质量。

对于大规模卷装、储存的复合薄膜，人工随机抽检只能检测到局部问题，无法全面了解储存薄膜的整体质量状况。同时，仓储环境、运输环境对薄膜质量也会产生影响，传统的人工抽检难以管控这些风险。总体来看，依靠人工目测等传统手段已经很难适应现代软包装生产的新特点，在质量控制、资源利用等方面暴露出了诸多短板。因此业内亟需研发自动化的新型薄膜气泡检测技术，以智能化、精准化的手段解决上述问题。

发明内容

鉴于上述现有技术存在的种种缺失，本申请的目的在于提供一种复合薄膜智能气泡识别修复系统及其识别修复方法及其检测修复方法，用于解决现有相关技术存在的检测精度低、无法同时修复的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本申请公开了一种复合薄膜智能气泡识别修复系统及其识别修复方法，用于检测和修复复合薄膜之间存在的气泡，包括：

第一导辊和第二导辊，所述第一导辊和第二导辊沿第一方向布设，所述第一导辊和所述第二导辊用于沿第一方向输送待检的复合薄膜；

第一激光装置，其设置在所述第一导辊上方，用于以第一角度倾斜向所述复合薄膜表面发射第一光幕；

第二激光装置，其设置在所述第二导辊上方，用于以第二角度倾斜地向所述复合薄膜表面发射第二光幕；

图像检测装置，其布设在所述复合薄膜的正上方，用于捕捉复合薄膜表面的图像得到图像数据；

超声波检测装置，其包括发射机构与接收机构，所述发射机构为一个由多个超声波发射源组成的发射阵列，位于所述复合薄膜的正上方；所述接收机构位于所述复合薄膜的正下方，所述接收机构为一个由多个超声波接收器组成的接收阵列，用于接收透过所述复合薄膜的超声波信号；

修复装置，其包括修复平台与修复机构，所述修复平台沿第二方向滑动设置在所述复合薄膜与所述接收机构之间，所述修复机构沿第一方向可滑动设置于所述修复平台的边缘；

控制装置，其与所述第一导辊、所述第二导辊、所述图像检测装置、所述超声波检测装置以及所述修复装置通信连接。

本申请提供的某些实施例中，所述第一角度与所述第二角度按相向的方向照射到所述复合薄膜表面，所述第一角度和所述第二角度为10-15°。

本申请提供的某些实施例中，所述图像检测装置进一步连接升降装置，所述升降装置用以调节所述图像检测装置与复合薄膜表面的垂直距离。

本申请提供的某些实施例中，所述修复机构包括：

基座，沿第一方向滑动设置于所述修复平台的边缘；

第一连动杆，其一端转动连接于所述基座，远离所述基座的一端沿第二方向延伸至所述修复平台上方；

第一液压杆，其第一固定端连接在所述基座，第一活动端连接所述第一连动杆远离所述基座的一端；

第二连动杆，其靠近基座的一端转动连接在所述第一连动杆的远离基座的一端，远离所述基座的一端沿第二方向延伸至修复平台的表面；

第二液压杆，其第一固定端连接在所述第一连动杆的杆身，第二活动端连接在所述第二连动杆远离所述基座的一端；及

刮除刀，其转动连接在所述第二连动杆的远离所述基座的一端。

本申请还公开一种检测方法，包括：

沿第一角度和第二角度同时向所述复合薄膜表面照射第一光幕和第二光幕；采集所述复合薄膜表面的图像信息，得到图像数据；分析图像数据获取光强异常的第一异常点轮廓及其第一坐标；

同时，向所述复合薄膜表面发射超声波信号阵列；获取经过所述复合薄膜的超声波信号，得到超声波数据；分析超声波数据获取超声波强度异常的第二异常点轮廓及第二坐标；

根据第一异常点轮廓及其第一坐标与第二异常点轮廓及第二坐标获得气泡的实际轮廓和实际坐标。

本申请还公开一种修复方法，包括：

获得气泡的实际轮廓和实际坐标，驱动修复装置滑入所述复合薄膜下方；

沿第二方向移动修复机构至实际坐标的第二方向位置；

启动第一液压杆与所述第二液压杆，将刮除刀移动至实际轮廓边缘位置；

进一步通过第一液压杆和第二液压杆驱动所述刮除刀从实际轮廓边缘沿第一方向刮除至复合薄膜的边缘。

本申请提供的某些实施方式中，在刮除至复合薄膜边缘之后还包括：

重新检测复合薄膜的表面，若仍存在气泡则进行重复刮除，直至复合薄膜表面不存在气泡为止。

本发明的有益效果：

1.本发明实现了对复合薄膜气泡的自动化检测与修复,解决了传统人工检测效率低下、无法实现修复的问题。

2.本发明采用了双激光与图像检测的方案,相比仅靠简单的机器视觉,大幅提升了检测精度和稳定性。

3.本发明加入了超声波检测作为辅助手段,可校正图像检测结果,进一步提高检测准确率。

4.本发明设计了可拆卸和更换的机械刮除装置,实现针对不同大小气泡的精准修复。

5.本发明检测与修复一体化,可在线对复合薄膜进行全自动化的气泡质量控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为复合薄膜智能气泡识别修复系统在检测时的示意图。

图2为复合薄膜智能气泡识别修复系统在修复时的示意图。

图3为第一光幕的示意图。

图4为第二光幕的示意图。

图5为第一光幕和第二光幕叠加的示意图。

图6为修复装置的示意图。

图7为修复装置与复合薄膜在修复时的俯视图。

附图标号说明：

1-第一导辊，2-第二导辊，3-复合薄膜，4-第一激光装置，5-第二激光装置，6-图像检测装置，7-超声波检测装置，71-发射机构，72-接收机构，81-修复平台，82-修复机构，10-升降装置，821基座，822-第一连动杆，823-第一液压杆，824-第二连动杆，825-第二液压杆，826-刮除刀。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“中心”、“竖直”、“水平”、“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”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

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”、“设置”、“连接”、“相连”等应做广义理解，例如，“连接”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；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，或者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。

示例性实施例

本实施例公开了一种复合薄膜智能气泡识别修复系统及其识别修复方法，用于检测和修复复合薄膜3之间存在的气泡，包括：第一导辊1、第二导辊2、第一激光装置4、第二激光装置5、图像检测装置6、超声波检测装置、修复装置和控制装置。

所述第一导辊1和第二导辊2沿第一方向布设，所述第一导辊1和所述第二导辊2用于沿第一方向输送待检的复合薄膜3。第一导辊1和第二导辊2沿第一方向的外侧还配置有放卷辊、收卷辊、辅助导辊、压辊等复合薄膜3制备机构，第一导辊1和第二导辊2用于复合薄膜3的辅助输送，第一导辊1和第二导辊2之间的复合薄膜3表面几乎平整光滑，虽有略微弯曲但不足以影响检测。

第一激光装置4设置在所述第一导辊1上方，用于以第一角度倾斜向所述复合薄膜3表面发射第一光幕；第二激光装置5设置在所述第二导辊2上方，用于以第二角度倾斜地向所述复合薄膜3表面发射第二光幕。所述第一角度与所述第二角度按相向的方向照射到所述复合薄膜3表面，所述第一角度和所述第二角度为10-15°。第一光幕和第二光幕是由激光经扩束后发射的激光光幕，激光光幕分别沿第一角度和第二角度相向倾斜地入射到复合薄膜3表面。因为激光光幕照射到复合薄膜3表面每一处的距离不同，所以会形成由近及远的光线强度由强变弱的光幕；当复合薄膜3存在气泡时，复合薄膜3的表面会向上凸起，原本会背照射到气泡背面的光线会背凸起的表面阻挡并向上漫反射，故在气泡被照射的一侧表面会形成亮度增强的轮廓，在被光线阻挡的另一侧表面形成光强减弱的区域。这种光线强度变化与气泡周围平整的薄膜表面形成强烈对比，可通过图像检测手段轻易检测到。若只在复合薄膜3表面照射第一光幕，则当复合薄膜3移动到远端时则无法清楚检测到复合薄膜3上的气泡。故，在第一方向的远端还照射有第二光幕，第一光幕与第二光幕相互叠加，则在第一光幕和第二光幕的中央仍能形成光线强度合适的检测区域。

通过上述设置，当存在气泡的复合薄膜3经过检测区域内的具体情况如下：

当气泡首先沿第一方向进入第一光幕的检测区域内，气泡上靠近第一激光装置4的轮廓表面形成高亮轮廓，远离第一激光装置4的区域形成亮度较暗的阴影。

当气泡进入检测区域的中央时，气泡上朝向第一激光装置4和第二激光装置5的轮廓表面均出现高亮轮廓；

当气泡沿乙方向继续进入第二光幕的检测区域内，气泡上靠近第二激光装置5的轮廓表面形成高亮轮廓，在远离第二激光装置5的一侧形成亮度较暗的阴影。

根据上述图像的变化，利用布设在复合薄膜3正上方的图像检测装置6能够轻易地捕捉到复合薄膜3表面的图像变化，进而分析得出包含有气泡轮廓和坐标的图像数据。

超声波检测装置包括发射机构71与接收机构72，所述发射机构71为一个由多个超声波发射源组成的发射阵列，位于所述复合薄膜3的正上方；所述接收机构72位于所述复合薄膜3的正下方，所述接收机构72为一个由多个超声波接收器组成的接收阵列，用于接收透过所述复合薄膜3的超声波信号。由于超声波信号透过气泡时会产生信号变化，作为一种辅助检测手段可作为图像检测手段的纠错手段。例如，图像数据上存在略微改变，但接收机构72获取的超声波信号未发生变化时，能够判定该图像数据改变是由于复合薄膜3本身的不平整，或者细小灰尘所导致的。

如图6和图7所示，图6示出了修复装置的示意图。图7示出了在修复时修复装置与复合薄膜3的俯视图。本实施例还提供一个修复装置，修复装置包括修复平台81与修复机构82，所述修复平台81沿第二方向滑动设置在所述复合薄膜3与所述接收机构72之间，所述修复机构82沿第一方向可滑动设置于所述修复平台81的边缘。在本实施例提供的任一实施例中，所述修复机构82包括：寄走821、第一连动杆822、第二连动杆824、第一液压杆823、第二液压杆825和刮除刀826。寄走821沿第一方向滑动设置于所述修复平台81的边缘；第一连动杆822一端转动连接于所述寄走821，远离所述寄走821的一端沿第二方向延伸至所述修复平台81上方；第一液压杆823第一固定端连接在所述寄走821，第一活动端连接所述第一连动杆822远离所述寄走821的一端；第二连动杆824靠近寄走821的一端转动连接在所述第一连动杆822的远离寄走821的一端，远离所述寄走821的一端沿第二方向延伸至修复平台81的表面；第二液压杆825第一固定端连接在所述第一连动杆822的杆身，第二活动端连接在所述第二连动杆824远离所述寄走821的一端；及刮除刀826转动连接在所述第二连动杆824的远离所述寄走821的一端。

本实施例的控制装置(未图示)与所述第一导辊1、所述第二导辊2、所述图像检测装置6、所述超声波检测装置以及所述修复装置通信连接。控制装置用于分析图像数据和超声波数据，根据以上所述方式进行综合判断，控制装置还可通过图像数据及超声波信号的异常确定气泡的实际轮廓和实际坐标。复合薄膜3的坐标则预先设置在控制装置中，坐标值大小与被检测的复合薄膜3区域大小相当。

在本实施例提供的任一实施例中，所述图像检测装置6进一步连接升降装置10，所述升降装置10用以调节所述图像检测装置6与复合薄膜3表面的垂直距离，用以调节图像检测装置6所检测的复合薄膜3区域。当检测区域的宽度和长度发生变化时，通过升降装置10将图像检测装置6移动到最佳位置，控制装置可自动生成与检测区域大小对应的坐标。

本实施例还公开一种检测方法，包括：

沿第一角度和第二角度同时向所述复合薄膜3表面照射第一光幕和第二光幕；采集所述复合薄膜3表面的图像信息，得到图像数据；分析图像数据获取光强异常的第一异常点轮廓及其第一坐标；

同时，向所述复合薄膜3表面发射超声波信号阵列；获取经过所述复合薄膜3的超声波信号，得到超声波数据；分析超声波数据获取超声波强度异常的第二异常点轮廓及第二坐标；

根据第一异常点轮廓及其第一坐标与第二异常点轮廓及第二坐标获得气泡的实际轮廓和实际坐标。

本实施例还公开一种修复方法，包括：

获得气泡的实际轮廓和实际坐标，驱动修复装置滑入所述复合薄膜3下方；

沿第二方向移动修复机构82至实际坐标的第二方向位置；

启动第一液压杆823与所述第二液压杆825，将刮除刀826移动至实际轮廓边缘位置；

进一步通过第一液压杆823和第二液压杆825驱动所述刮除刀826从实际轮廓边缘沿第一方向刮除至复合薄膜3的边缘。

本实施例提供的某些实施方式中，在刮除至复合薄膜3边缘之后还包括：

重新检测复合薄膜3的表面，若仍存在气泡则进行重复刮除，直至复合薄膜3表面不存在气泡为止。

具体实施例

图1示出了复合薄膜智能气泡识别修复系统在检测时的示意图。图2示出了复合薄膜智能气泡识别修复系统在修复时的示意图。

本实施例公开了一种复合薄膜智能气泡识别修复系统及其识别修复方法，用于检测和修复复合薄膜3之间存在的气泡，包括：第一导辊1、第二导辊2、第一激光装置4、第二激光装置5、图像检测装置6、超声波检测装置、修复装置和控制装置。所述第一导辊1和第二导辊2沿第一方向布设，所述第一导辊1和所述第二导辊2用于沿第一方向输送待检的复合薄膜3。第一导辊1和第二导辊2沿第一方向的外侧还配置有放卷辊、收卷辊、辅助导辊、压辊等复合薄膜3制备机构，第一导辊1和第二导辊2用于复合薄膜3的辅助输送，第一导辊1和第二导辊2之间的复合薄膜3表面几乎平整光滑。

第一激光装置4设置在所述第一导辊1上方，用于以第一角度倾斜向所述复合薄膜3表面发射第一光幕；第二激光装置5设置在所述第二导辊2上方，用于以第二角度倾斜地向所述复合薄膜3表面发射第二光幕。所述第一角度与所述第二角度按相向的方向照射到所述复合薄膜3表面，所述第一角度和所述第二角度为15°。第一光幕和第二光幕是由激光经扩束后发射的激光光幕，第一光幕和第二光幕分别如图3和图4所示。激光光幕分别沿第一角度和第二角度相向倾斜地入射到复合薄膜3表面。因为激光光幕照射到复合薄膜3表面每一处的距离不同，所以会形成由近及远的光线强度由强变弱的光幕；当复合薄膜3存在气泡时，复合薄膜3的表面会向上凸起，原本会背照射到气泡背面的光线会背凸起的表面阻挡并向上漫反射，故在气泡被照射的一侧表面会形成亮度增强的轮廓，在被光线阻挡的另一侧表面形成光强减弱的区域。这种光线强度变化与气泡周围平整的薄膜表面形成强烈对比，可通过图像检测手段轻易检测到。若只在复合薄膜3表面照射第一光幕，则当复合薄膜3移动到远端时则无法清楚检测到复合薄膜3上的气泡。故，在第一方向的远端还照射有第二光幕，第一光幕与第二光幕相互叠加，则如图5所示在第一光幕和第二光幕的中央仍能形成光线强度合适的检测区域。

详见图5，通过上述设置，当存在气泡的复合薄膜3经过检测区域内的具体情况如下：

当气泡首先沿第一方向进入第一光幕的检测区域内，气泡上靠近第一激光装置4的轮廓表面形成高亮轮廓，远离第一激光装置4的区域形成亮度较暗的阴影。

当气泡进入检测区域的中央时，气泡上朝向第一激光装置4和第二激光装置5的轮廓表面均出现高亮轮廓；

当气泡沿乙方向继续进入第二光幕的检测区域内，气泡上靠近第二激光装置5的轮廓表面形成高亮轮廓，在远离第二激光装置5的一侧形成亮度较暗的阴影。

根据上述图像的变化，利用布设在复合薄膜3正上方的图像检测装置6能够轻易地捕捉到复合薄膜3表面的图像变化，进而分析得出包含有气泡轮廓和坐标的图像数据。所述图像检测装置6进一步连接升降装置10，所述升降装置10用以调节所述图像检测装置6与复合薄膜3表面的垂直距离，用以调节图像检测装置6所检测的复合薄膜3区域。当检测区域的宽度和长度发生变化时，通过升降装置10将图像检测装置6移动到最佳位置，控制装置可自动生成与检测区域大小对应的坐标。

超声波检测装置包括发射机构71与接收机构72，所述发射机构71为一个由多个超声波发射源组成的发射阵列，位于所述复合薄膜3的正上方；所述接收机构72位于所述复合薄膜3的正下方，所述接收机构72为一个由多个超声波接收器组成的接收阵列，用于接收透过所述复合薄膜3的超声波信号。由于超声波信号透过气泡时会产生信号变化，作为一种辅助检测手段可作为图像检测手段的纠错手段。例如，图像数据上存在略微改变，但接收机构72获取的超声波信号未发生变化时，能够判定该图像数据改变是由于复合薄膜3本身的不平整，或者细小灰尘所导致的。

本实施例还提供一个修复装置，修复装置包括修复平台81与修复机构82，所述修复平台81沿第二方向滑动设置在所述复合薄膜3与所述接收机构72之间，所述修复机构82沿第一方向可滑动设置于所述修复平台81的边缘。在本实施例提供的任一实施例中，所述修复机构82包括：寄走821、第一连动杆822、第二连动杆824、第一液压杆823、第二液压杆825和刮除刀826。寄走821沿第一方向滑动设置于所述修复平台81的边缘；第一连动杆822一端转动连接于所述寄走821，远离所述寄走821的一端沿第二方向延伸至所述修复平台81上方；第一液压杆823第一固定端连接在所述寄走821，第一活动端连接所述第一连动杆822远离所述寄走821的一端；第二连动杆824靠近寄走821的一端转动连接在所述第一连动杆822的远离寄走821的一端，远离所述寄走821的一端沿第二方向延伸至修复平台81的表面；第二液压杆825第一固定端连接在所述第一连动杆822的杆身，第二活动端连接在所述第二连动杆824远离所述寄走821的一端；及刮除刀826转动连接在所述第二连动杆824的远离所述寄走821的一端。

本实施例的控制装置与所述第一导辊1、所述第二导辊2、所述图像检测装置6、所述超声波检测装置以及所述修复装置通信连接。控制装置用于分析图像数据和超声波数据，根据以上所述方式进行综合判断，控制装置还可通过图像数据及超声波信号的异常确定气泡的实际轮廓和实际坐标。复合薄膜3的坐标则预先设置在控制装置中，坐标值大小与被检测的复合薄膜3区域大小相当。

在本实施例提供的任一实施例中，所述图像检测装置6进一步连接升降装置10，所述升降装置10用以调节所述图像检测装置6与复合薄膜3表面的垂直距离，用以调节图像检测装置6所检测的复合薄膜3区域。当检测区域的宽度和长度发生变化时，通过升降装置10将图像检测装置6移动到最佳位置，控制装置可自动生成与检测区域大小对应的坐标。

利用上述装置进行气泡检测方法包括：

a.沿第一角度和第二角度同时向所述复合薄膜3表面照射第一光幕和第二光幕；采集所述复合薄膜3表面的图像信息，得到图像数据；分析图像数据获取光强异常的第一异常点轮廓及其第一坐标；

同时，向所述复合薄膜3表面发射超声波信号阵列；获取经过所述复合薄膜3的超声波信号，得到超声波数据；分析超声波数据获取超声波强度异常的第二异常点轮廓及第二坐标；

b.根据第一异常点轮廓及其第一坐标与第二异常点轮廓及第二坐标获得气泡的实际轮廓和实际坐标。

利用上述装置进行修复的步骤包括：

1.获得气泡的实际轮廓和实际坐标，驱动修复装置滑入所述复合薄膜3下方；

2.沿第二方向移动修复机构82至实际坐标的第二方向位置；

3.启动第一液压杆823与所述第二液压杆825，将刮除刀826移动至实际轮廓边缘位置；

4.进一步通过第一液压杆823和第二液压杆825驱动所述刮除刀826从实际轮廓边缘沿第一方向刮除至复合薄膜3的边缘。

5.重新检测复合薄膜3的表面，若仍存在气泡则进行重复刮除，直至复合薄膜3表面不存在气泡为止。

综上所述，本发明实现了对复合薄膜气泡的自动化检测与修复,解决了传统人工检测效率低下、无法实现修复的问题。本发明采用了双激光与图像检测的方案,相比仅靠简单的机器视觉,大幅提升了检测精度和稳定性。本发明加入了超声波检测作为辅助手段,可校正图像检测结果,进一步提高检测准确率。本发明设计了可拆卸和更换的机械刮除装置,实现针对不同大小气泡的精准修复。本发明检测与修复一体化,可在线对复合薄膜进行全自动化的气泡质量控制。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、改进、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。