摘 要：本文介紹了一種高速設(shè)備故障診斷拍照系統(tǒng)，包括圖像采集組件和控制單元，可以在高速設(shè)備正常運(yùn)行過程中，采集到不合格煙包的照片，為維修工處理概率低的偶發(fā)故障提供幫助，快速準(zhǔn)確的確定設(shè)備故障范圍，大幅度提高處理偶發(fā)故障的處理效率和準(zhǔn)確度。

關(guān)鍵詞：診斷;高速;拍照;故障

煙草設(shè)備運(yùn)行速度越來越高，設(shè)備故障診斷難度越來越高，對(duì)維修人員的技術(shù)水平要求也越來越高。目前，人工視覺技術(shù)已經(jīng)發(fā)展的較為成熟，在企業(yè)特別是外觀檢測(cè)方面獲得了大量的應(yīng)用[1，2，3，4]，如果能夠?qū)⑷斯ひ曈X應(yīng)用到故障診斷方面，彌補(bǔ)人類視覺的缺陷，適應(yīng)現(xiàn)如今設(shè)備的高速化，一定會(huì)取得事半功倍的效果。

1 存在問題

隨著煙草包裝設(shè)備運(yùn)行速度越來越高，維修人員在處理煙包質(zhì)量問題的難度也越來越高，特別是偶發(fā)小概率的煙包質(zhì)量問題，僅憑肉眼，很多時(shí)候無法判斷不合格煙包是在設(shè)備的哪個(gè)部位產(chǎn)生的，需要多次的維修、驗(yàn)證，才能最終確定設(shè)備有問題的部位，最終完成維修，但是這個(gè)過程往往耗時(shí)很長(zhǎng)，還會(huì)產(chǎn)生大量的待處理的煙包，增加消耗，因此，僅僅依靠肉眼去判斷煙包質(zhì)量問題已經(jīng)變的越來越不可能，而且效率低下。

為了克服現(xiàn)有的處理高速包裝設(shè)備缺乏輔助工具的問題，本文提供一種高速設(shè)備故障診斷拍照系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠在設(shè)備高速運(yùn)行過程中采集到不合格煙包的照片，快速、準(zhǔn)確的確定設(shè)備故障范圍。

2 系統(tǒng)組成及原理[5，6]

該高速設(shè)備故障診斷拍照系統(tǒng)包括工業(yè)智能相機(jī)、照明光源、PLC控制器、工控機(jī)、觸摸顯示器、光纖放大器，工業(yè)智能相機(jī)與照明光源安裝在需要觀測(cè)的位置，照明光源與工業(yè)智能相機(jī)配套，控制器與照相機(jī)、照明光源連接，工控機(jī)對(duì)控制器送入的圖片進(jìn)行圖像處理和圖像算法，并與標(biāo)準(zhǔn)圖片進(jìn)行比對(duì)。

如圖2所示，工業(yè)智能相機(jī)與照明光源通過強(qiáng)力萬向支座？？[7，8]安裝在觀測(cè)位置，工業(yè)智能相機(jī)對(duì)煙包進(jìn)行拍照監(jiān)測(cè)，只有光纖放大器檢測(cè)到檢測(cè)位置存在煙包時(shí)，其輸出高電平，有PLC控制器輸出拍照觸發(fā)脈沖信號(hào)，啟動(dòng)工業(yè)智能相機(jī)及照明光源進(jìn)行頻閃工作。工業(yè)智能相機(jī)及時(shí)對(duì)觀測(cè)點(diǎn)的煙包進(jìn)行圖片抓拍，拍攝的圖片經(jīng)過處理后送入工控機(jī)，工控機(jī)內(nèi)的圖像軟件經(jīng)過圖片灰度及二維化處理，并將其與標(biāo)準(zhǔn)合格煙包圖片進(jìn)行比對(duì)，如果其比對(duì)數(shù)值小于設(shè)定門檻值，系統(tǒng)認(rèn)為該小盒煙包為正常合格煙包，反之，比對(duì)數(shù)值大于設(shè)定門檻值，系統(tǒng)認(rèn)為該小盒煙包為缺陷煙包，進(jìn)行保存。用戶可以通過觸摸顯示屏對(duì)檢測(cè)的精度及參數(shù)進(jìn)行修改、調(diào)整和優(yōu)化。

對(duì)于高速設(shè)備，當(dāng)遇到偶發(fā)、小概率質(zhì)量問題時(shí)，由于設(shè)備的生產(chǎn)工序很多，整個(gè)生產(chǎn)鏈很長(zhǎng)，一時(shí)無法確定不合格品是在設(shè)備的哪個(gè)部位產(chǎn)生，可以依靠本故障診斷拍照系統(tǒng)，在生產(chǎn)鏈中的某個(gè)部位設(shè)定觀測(cè)點(diǎn)，調(diào)整照明光源位置角度，確保工業(yè)智能相機(jī)的成像清晰度，然后在屏幕中對(duì)門檻值進(jìn)行設(shè)定，這些準(zhǔn)備工作做好后就可以開機(jī)運(yùn)行，運(yùn)行過程中查看不合格圖片，如果有發(fā)現(xiàn)不合格品，則證明不合格品是由該檢測(cè)點(diǎn)的上游造成的，以此縮小、確定不合格品產(chǎn)生的部位，最終進(jìn)行維修。

3 使用效果

某煙草工業(yè)GDX2包裝機(jī)出現(xiàn)過一起小盒撕破的質(zhì)量問題，概率非常小，一個(gè)班1-5包。由于該質(zhì)量問題屬于偶發(fā)故障，且車速較快，維修人員無法進(jìn)行觀察，只能依靠經(jīng)驗(yàn)判斷進(jìn)行維修，經(jīng)過多次維修，該質(zhì)量問題仍然沒有得到根本解決。

利用本文的高速設(shè)備故障診斷拍照系統(tǒng)，首先選擇監(jiān)測(cè)點(diǎn)1為六號(hào)輪處，經(jīng)過半個(gè)班的運(yùn)行，在此處發(fā)現(xiàn)相同小盒撕破煙包，確定發(fā)生該質(zhì)量問題的設(shè)備部位在六號(hào)輪之前。于是選擇監(jiān)測(cè)點(diǎn)2為小盒商標(biāo)第一通道，經(jīng)過3小時(shí)的運(yùn)行，與監(jiān)測(cè)點(diǎn)2發(fā)現(xiàn)相同小盒撕破煙包，確定發(fā)生該質(zhì)量問題的設(shè)備部位在商標(biāo)紙第一通道之前。經(jīng)過這兩個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的檢測(cè)，已經(jīng)大大縮小了發(fā)生該質(zhì)量問題的設(shè)備部位，經(jīng)過最終檢修，確定紙庫問題，維修后故障徹底解決。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張軍.煙條外觀檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)探討[J]. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào). 2010（13）

[2] 喬敬，關(guān)軍喜.在老式包裝機(jī)上加裝缺包檢測(cè)系統(tǒng)[J]. 煙草科技. 1999（02）

[3] 謝玲，徐志明. GDX1-8000型包裝機(jī)條盒缺包檢測(cè)裝置的改進(jìn)[J]. 煙草科技. 2001（04）

[4] 周傳宏，陳郭寶，王懷虎，康少博.OpenCV在條煙視覺檢測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造. 2011（11）

[5] 羅彩麗. GDX2包裝機(jī)組CH小包透明紙檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用[J]. 煙草科技. 2013（03）

[6] 趙霙，鄭啟旺，徐鄧，張樂年.煙條外觀檢測(cè)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 機(jī)械制造與自動(dòng)化. 2012（02）

[7] 高秀華，王志明.工程分析與電子樣機(jī)模擬-CATIA V5在工程實(shí)踐中的應(yīng)用，2004.

[8] 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，2002。

作者簡(jiǎn)介：

劉長(zhǎng)勝，（1986.07.27）、性別-男、籍貫-河北蔚縣、職稱-助理工程師、研究方向-從事煙草包裝設(shè)備管理與維修工作;單位名稱-廈門煙草工業(yè)有限責(zé)任公司