物料外观检测装置、物料包装机及物料外观检测方法

摘要

本发明涉及一种物料外观检测装置、物料包装机及物料外观检测方法。物料外观包装机包括物料外观检测装置，物料外观检测装置包括外观检测组件和分拣组件，外观检测组件具有第一信号输出端和第二信号输出端，第一信号输出端用于输出物料的正面外观具有缺陷的信号，第二信号输出端用于输出物料的侧面外观具有缺陷的信号；分拣组件用于接收第一信号输出端和/或第二信号输出端输出的信号并能够分拣外观质量不合格的物料。使得物料外观检测装置可对烟包的正面及侧面进行准确完整的图像采集和检测识别，并将正面和侧面外观质量不合格的烟包进行分拣，防止了外观存在质量缺陷的烟包流入市场，保障了消费者的利益，并同时节省了物料包装机的制造成本。

说明书

技术领域

本发明涉及视觉检测技术领域，特别是涉及一种物料外观检测装置、物料包装机及物料外观检测方法。

背景技术

在烟草行业中，随着消费的升级，消费者对卷烟产品的要求越来越高，一包外观精致的香烟，在消费者的印象中无疑是非常良好的。理所当然，烟包的外观从美观性和质量方面也应充分满足消费者这一心理要求。但在烟包的生成过程中，难免会存在外观缺陷，因此通常会通过视觉检测的方法对烟包的外观进行检测。具体来说，当烟包被传输到某个指定相位时，通过触发摄像头采集获取到当前工步烟包的图片，然后再将图片传送至图像处理控制器中。进而获取各烟包的外表面亮度数值、颜色数值等特征，从而判断烟包的外观质量是否达标。

通常情况下，卷烟企业仅是更多地关注烟包正面的外观质量，为了检测烟包正面的外观是否存在缺陷，摄像头需清晰明亮地拍摄到烟包正面的图像，因此摄像头的安装位置需设定较高，这就会导致摄像头无法清楚明亮地拍摄采集到完整的烟包侧面的图像。但烟包侧面也会时常因胶水不够或是在输送过程中与设备发生磕碰等原因造成折角甚至爆开等质量缺陷，若出现侧面外观缺陷烟包未被检测出来而最终流入市场，则会影响消费者体验，并损坏品牌形象和口碑。因此近年来，烟包侧面的外观质量也越来越多地引起了卷烟生产企业的重视。但为了使摄像头清晰明亮地拍摄到烟包的正面，摄像头无法兼顾拍摄到烟包的侧面，如果在烟包的侧面再单独设置一个摄像头，则又会增加卷烟设备的制造成本。

发明内容

基于此，有必要针对现有的外观检测装置中摄像头不能同时兼顾拍摄到烟包的正面和侧面的图像，从而导致侧面质量有缺陷的烟包未被检测出而流入市场的问题，提供一种能够同时兼顾拍摄到烟包的正面和侧面外观质量的物料外观检测装置、包含该物料外观检测装置的物料包装机及物料外观检测方法。

根据本申请的一个方面，提供一种物料外观检测装置，包括：

外观检测组件，用于检测物料的外观质量，所述外观检测组件具有第一信号输出端和第二信号输出端，所述第一信号输出端用于输出所述物料的正面外观具有缺陷的信号，所述第二信号输出端用于输出所述物料的侧面外观具有缺陷的信号；

分拣组件，通信连接所述第一信号输出端和所述第二信号输出端，所述分拣组件用于接收所述第一信号输出端和/或所述第二信号输出端输出的信号并能够根据所述信号分拣外观质量不合格的物料。

在其中一个实施例中，所述外观检测组件包括：

摄像头，用于采集所述物料的外观图像；

图像处理控制器，通信连接于所述摄像头，所述第一信号输出端和所述第二信号输出端设在所述图像处理控制器上，所述图像处理控制器用于对所述摄像头采集到的所述外观图像进行处理。

在其中一个实施例中，所述分拣组件包括：

逻辑控制器，通信连接于所述第一信号输出端和所述第二信号输出端并用于发出分拣指令；

分拣阀，通信连接于所述逻辑控制器，所述分拣阀能够根据所述逻辑控制器发出的所述分拣指令执行分拣动作。

在其中一个实施例中，所述逻辑控制器被配置为接收到所述第一信号输出端输出的所述物料的正面外观具有缺陷的信号时，向所述分拣阀发出所述分拣指令，以控制所述分拣阀分拣正面外观具有缺陷的物料；

所述逻辑控制器还被配置为在接收到所述第二信号输出端输出的所述物料的侧面外观具有缺陷的信号时，向所述分拣阀发出所述分拣指令并进行工步额外计数，以控制所述分拣阀分拣侧面外观具有缺陷的物料。

根据本申请的另一方面，提供一种物料包装机，包括：

传输装置，用于沿一传输方向传输物料，使所述物料由上游的相邻工步传输至当前工步；

如上所述的物料外观检测装置，所述物料外观检测装置还具有摄像头，所述摄像头配置为能够同时采集到位于所述当前工步的物料的正面图像及位于所述相邻工步的物料的侧面图像。

根据本申请的又一方面，提供一种物料外观检测方法，所述检测方法基于如上所述的物料外观检测装置所实现，所述检测方法包括以下步骤：

检测位于当前工步的物料和相邻工步的物料的外观质量；

分拣外观质量不合格的物料，或放行外观质量合格的物料；

其中，所述相邻工步位于所述当前工步的上游或下游。

在其中一个实施例中，所述检测位于当前工步和位于相邻工步的物料的外观质量的步骤具体包括以下步骤：

采集位于所述当前工步和位于所述相邻工步的物料的图像；

处理所述图像，以判断所述物料的外观质量。

在其中一个实施例中，所述采集位于所述当前工步和位于所述相邻工步的物料的图像的步骤中，具体包括以下步骤：

调整摄像头的高度和角度，以使所述摄像头的拍摄区域能够覆盖所述位于当前工步的物料的正面和所述位于相邻工步的物料的侧面；

采集图像，以一次获取所述位于当前工步的物料的正面图像和所述位于相邻工步的物料的侧面图像。

在其中一个实施例中，所述处理所述图像，以判断所述物料的外观质量的步骤中，当第一信号输出口输出信号时，所述位于当前工步的物料的正面外观质量不合格；和/或

当第二信号输出口输出信号时，所述位于相邻工步的物料的侧面外观质量不合格。

在其中一个实施例中，所述分拣外观质量不合格的物料，或放行外观质量合格的物料的步骤中，当所述位于当前工步的物料的正面外观质量不合格时，通过逻辑控制器发出分拣指令控制分拣阀分拣所述位于当前工步的物料；和/或

当所述位于相邻工步的物料的侧面外观质量不合格时，通过所述逻辑控制器发出分拣指令并进行工步额外计数，以控制分拣阀分拣所述位于相邻工步的物料。

上述物料包装机，通过设置物料外观检测装置，在物料外观检测装置中设置外观检测组件和分拣组件，并通过调整物料外观检测装置的摄像头的高度和角度，使摄像头的拍摄区域能够覆盖位于传输装置中当前工步的烟包的正面和位于相邻工步的烟包的侧面，从而使摄像头能够一次同时获取位于当前工步的烟包的正面图像和位于相邻工步的烟包的侧面图像；并在外观检测组件设置第一信号输出端和第二信号输出端。第一信号输出端用于输出烟包的正面外观具有缺陷的信号，第二信号输出端用于输出烟包的侧面外观具有缺陷的信号。当位于当前工步的烟包的正面外观质量不合格时，第一信号输出端能够输出信号，分拣组件分拣位于当前工步的烟包；当位于相邻工步的烟包的侧面外观质量不合格时，第二信号输出端能够输出信号，分拣组件分拣位于相邻工步的烟包。从而使上述物料外观检测装置只用一个摄像头即可对烟包的正面及侧面进行准确完整的图像采集和准确的检测识别，并将正面和侧面外观质量不合格的烟包进行分拣，防止了外观存在质量缺陷的烟包流入市场，提高了产品质量，保障了消费者的利益，并同时节省了物料包装机的制造成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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种实施例，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实施例的附图。

图1为物料包装机中现有实施例的物料外观检测装置的工作示意图；

图2为现有实施例的物料外观检测装置中摄像头对烟包进行图像采集时的立体示意图；

图3为现有实施例的物料外观检测装置中摄像头对烟包进行图像采集时的正视图；

图4为本发明提供的物料包装机中一实施例的物料外观检测装置的工作示意图；

图5为本发明提供的物料外观检测装置中摄像头对烟包进行图像采集时的立体示意图；

图6为本发明提供的物料外观检测装置中摄像头对烟包进行图像采集时的正视图；

图7为本发明提供的物料外观检测方法的步骤流程图。

附图标记说明：

10、物料包装机；100、传输装置；101、推块；110、第一CH传送带；120、第二CH传送带；130、CH成型轮；300、物料外观检测装置；310、外观检测组件；311、摄像头；312、图像处理控制器；3121、第一信号输出端；3122、第二信号输出端；320、分拣组件；321、逻辑控制器；322、分拣阀；20、烟包。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“液平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征液平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征液平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“液平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

本发明一实施例提供了一种物料外观检测装置、物料包装机及物料外观检测方法，该物料包装机包括物料外观检测装置，物料包装机用于将小盒的物料进行透明纸包裹及热封，并在后续工序中将小盒物料装填至条盒中，以形成最终的成品。物料外观检测装置用于对小盒物料的正面和侧面进行外观缺陷检测，并分拣外观质量不合格的小盒物料，物料外观检测方法基于物料外观检测装置而实现，从而达到防止外观质量不合格的小盒物料流入市场的目的。

下面以对卷烟产品中小盒烟包的外观质量进行检测并以对小盒烟包进行输送和包装为例，对本申请中物料包装机的部分结构及物料外观检测装置的结构进行说明，本实施例仅用以作为范例说明，并不会限制本申请的技术范围。可以理解，在其它实施例中，该物料外观检测装置及物料包装机不限于用于小盒烟包的包装及外观质量检测，也可用于其它类型的盒状物料进行包装及外观质量检测，在此不作限定。

如图1所示，为一种物料包装机10的部分结构，物料包装机10包括传输装置100和物料外观检测装置300。传输装置100用于沿一传输方向连续不断地传送物料，图中箭头所指方向为物料传输方向，在本实施例中，物料均指烟包；外观检测装置设于传输装置100旁，用于采集传输装置100上传输的物料的外观质量，并将外观质量不合格的烟包20从传输装置100中分拣出去。

图1中所示的物料包装机10中的物料外观检测装置300为一种现有的实施例，在该实施例中，物料外观检测装置300包括外观检测组件310和分拣组件320。其中外观检测组件310包括摄像头311和图像处理控制器312，图像处理控制器312具有信号输入端和信号输出端，其中信号输入端通信连接摄像头311，信号输出端通信连接于分拣组件320，摄像头311用于采集烟包20的外观图像，并将采集到的外观图像输入至图像处理控制器312中，图像处理控制器312用于对摄像头311采集到的外观图像进行处理，当处理得到的图像有异常时，即烟包20的外观质量不合格时，向分拣组件320发出信号。

分拣组件320包括逻辑控制器321和分拣阀322，逻辑控制器321的一端通信连接于图像处理控制器312的信号输出端，逻辑控制器321的另一端通信连接于分拣阀322，当烟包20的外观质量不合格时，逻辑控制器321能够接收到图像处理控制器312发出的信号，从而发出分拣指令，控制分拣阀322执行分拣动作，从而将外观质量不合格的烟包20分拣出去。可选地，逻辑控制器321可为PLC或单片机。

但正如背景技术所述，为了检测烟包20正面的外观是否存在缺陷，摄像头311需清晰明亮地拍摄到烟包20正面的图像，因此摄像头311的安装位置需设定较高，如图2和图3所示，摄像头311拍摄视角的一个边界与烟包20正面所在的平面的夹角为A，这就会导致摄像头311无法清楚明亮地拍摄采集到完整的烟包20侧面的图像。但由于烟包20侧面也会时常因胶水不够或是在输送过程中与设备发生磕碰等原因造成折角甚至爆开等质量缺陷，若出现侧面外观缺陷烟包20未被检测出来而最终流入市场，则会影响消费者体验，并损坏品牌形象和口碑。

为了解决上述问题，本申请发明人想到，可以调整摄像头311的设置角度和高度，使摄像头311能够同时一次拍摄到位于当前检测工步(以下简称工步)的烟包20的正面的图像以及位于相邻工步的烟包20的侧面的图像，从而只用一个摄像头311即可对烟包20的正面及侧面进行准确完整的图像采集和准确的检测识别，并将正面和侧面外观质量不合格的烟包20进行分拣。

基于以上考虑，本申请发明人经过深入研究，对现有的物料外观检测装置300进行了改进，基于改进后的物料外观检测装置300，本申请发明人还设计了一种的物料外观检测方法，通过调整摄像头311的设置角度和高度，使摄像头311能够一次同时获取位于当前工步的烟包20的正面图像和位于相邻工步的烟包20的侧面图像，并且图像处理控制器312可根据所获取的位于当前工步的烟包20的正面图像或位于相邻工步的烟包20的侧面图像分别发出两路信号，以对正面有缺陷的烟包20或侧面有缺陷的烟包20分别进行分拣。

具体地，结合图4、图5和图6所示，为物料外观检测装置300的改进实施例，与前一实施例相比，摄像头311的设置位置有所变化，将摄像头311的设置高度略微调低，并且将摄像头311的设置角度进行略微调整，使摄像头311拍摄视角的一个边界与烟包20正面所在水平面的夹角为B，其中B﹤A。如此，摄像头311的拍摄区域即可覆盖位于当前工步的烟包20正面及位于相邻工步的烟包20侧面，使得摄像头311可一次拍摄获取到位于当前工步的烟包20正面及位于相邻工步的烟包20侧面的图像。在本实施例中，相邻工步为位于当前工步上游的下一工步，自位于下一工步的烟包20指向位于当前检测工步的烟包20的方向为烟包20的传输方向。

进一步地，图像处理控制器312上还设置了两个信号输出端，分别为第一信号输出端3121和第二信号输出端3122，图像处理控制器312在获取到摄像头311采集的图像后，经过其内置的检测工具进行分析后，当烟包20的正面和侧面的外观质量不合格时，第一信号输出端3121能够输出烟包20的正面外观具有缺陷的信号，第二信号输出端3122能够输出烟包20的侧面外观具有缺陷的信号，第一信号输出端3121和第二信号输出端3122分别通信连接于分拣组件320的逻辑控制器321，逻辑控制器321被配置为在接收到第一信号输出端3121输出的烟包20的正面外观具有缺陷的信号时，向分拣阀发出分拣指令，以控制分拣阀322分拣当前工步中正面外观具有缺陷的烟包20，还被配置为在接收到第二信号输出端3122输出的烟包20的侧面外观具有缺陷的信号时，向分拣阀发出分拣指令并进行工步额外计数加1，以控制分拣阀322分拣下一工步中侧面外观具有缺陷的烟包20。

值得注意的是，也可以是摄像头311的拍摄区域覆盖位于当前工步的烟包20的正面图像和位于上一工步的烟包20的侧面图像，即上一工步是位于下游的相邻工步，这样也同样能够达到摄像头311可以一次同时获取拍摄到烟包20正面及烟包20侧面的图像的效果。但此时当图像处理控制器312的第二信号输出端3122发出信号时，逻辑控制器321发出分拣指令并进行工步额外计数减1，以控制分拣阀322分拣上一工步中侧面外观具有缺陷的烟包20。

如此，通过上述对摄像头311拍摄高度和角度的调整，并对图像处理控制器312的输出端进行改进，将一个信号输出端改为两个信号输出端，使物料外观检测装置300只用一个摄像头311即可对烟包20的正面及侧面进行准确完整的图像采集和准确的检测识别，并将正面和侧面外观质量不合格的烟包20进行分拣，防止了外观存在质量缺陷的烟包20流入市场，并同时节省了物料包装机10的制造成本。

在一些实施例中，传输装置100包括第一CH传送带110、沿传输方向设于第一CH传送带110下游的第二CH传送带120及设于第一CH传送带110和第二CH传送带120之间的CH成型轮130。摄像头311设于CH成型轮130的入口处(即第一CH传送带110的出口处)；CH成型轮130沿自身径向的相对两端分别连接第一CH传送带110的出口和第二CH传送带120的入口，使得CH成型轮130的中心轴线(如图中虚线所示)垂直于第一CH传送带110的传输方向。

如此，当多个烟包20依次由第一CH传送带110输送至CH成型轮130上时，由于CH成型轮130可受控地绕自身中心轴线转动，使得在CH成型轮130上的烟包20在CH成型轮130的转动下翻转180°后由第二CH传送带120的入口进入第二CH传送带120中继续传输。随着小盒烟包20能够在CH成型轮130中翻转，透明纸可被自动包裹在烟包20的外表面，并由电烙铁将透明纸热封以紧密贴合在小盒烟包20的外表面上。

较佳地，还可在第一CH传送带110及第二CH传送带120的表面设置多组间隔排布的推块组，每组推块组包括两个间隔设置的推块101，每组推块组中的两个推块101形成一个夹持间隙，多组推块101组即在传送带上形成多个沿传输方向间隔排布的夹持间隙。每个烟包20在第一CH传送带110及第二CH传送带120上输送时，即可被限位并被夹持固定在两个推块101形成的夹持间隙中，这样就能避免烟包20在输送过程中发生偏移，使得在小盒烟包20被输送经过检测装置时，不会因为发生位置偏移而出现检测结果有误的情况发生。

结合图4、图5、图6和图7所示，上述物料外观检测装置300，其检测步骤如下：

第一步S01，检测位于当前工步的物料和位于当前工步上游或下游的相邻工步的物料的外观质量。

首先，调整摄像头311的高度和角度，使摄像头311能够一次拍摄采集到当前检测工步的烟包20完整的正面以及相邻工步的烟包20完整的侧面。

然后，当烟包20运行到某个相位时，摄像头311被触发拍照采集到当前工步的烟包20的正面和后一工步的烟包20的侧面的图像，通过图像处理控制器312处理摄像头311获取的图像，以判断烟包20的正面及侧面的外观质量。

第二步S02，分拣外观质量不合格的物料，或放行外观质量合格的物料。具体地，若对烟包20的正面检测正常且对烟包20侧面检测均正常，则分拣组件320不对烟包20进行分拣，烟包20继续被传输装置100传输至后续工序的设备中。

若对烟包20的正面检测有异常，则图像处理控制器312的第一信号输出端3121发送烟包20外观质量不合格的信号至逻辑控制器321，再由逻辑控制器321向分拣控制阀发送分拣信号，以控制分拣阀322将位于当前工步的烟包20分拣出去。

若对烟包20的侧面检测有异常，则图像处理控制器312的第二信号输出端3122发送检测烟包20外观质量不合格的信号至逻辑控制器321，再由逻辑控制器321向分拣控制阀发送分拣信号，并进行工步额外加1计数，以控制分拣阀322将位于下一工步的烟包20分拣出去。

若对烟包20的正面检测及侧面检测均有异常，则图像处理控制器312的第一信号输出端3121和第二信号输出端3122均发送检测烟包20外观质量不合格的信号至逻辑控制器321，再由逻辑控制器321向分拣控制阀发送分拣信号，并进行工步额外加1计数，以控制分拣阀322将位于当前工步的烟包20及位于下一工步的烟包20均分拣出去。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的其中一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。