小包外观检测装置的制作方法

[0001]
本实用新型涉及烟草机械技术领域，尤其涉及一种小包外观检测装置。


背景技术：

[0002]
小包烟包在进行外观检测前，一般需要通过传送带将小包陆续传送至检测区，现有常用的方式是通过输送带传输小包，但是，相邻小包之间的距离难以控制，易造成在检测区发生连包现象，导致在对一个小包进行检测时，另一个小包进入检测区干扰检测，造成对小包外观的误判。
[0003]
而小包在进入检测区后，需要对小包除底面之外的部分进行检测，如果设置相机直接对小包进行拍摄，需要使相机与小包之间保持较远的距离，否则难以获取小包的完整表面图像，且相机需要支架固定在小包传输线的周围，这大量的占用了传输线周围的场地空间，降低了空间利用率。


技术实现要素：

[0004]
本实用新型的目的是提供一种小包外观检测装置，以解决上述现有技术中的问题，实现对相邻小包在传输至检测区前的距离控制，降低空间占用率。
[0005]
本实用新型提供了一种小包外观检测装置，其中，包括：
[0006]
传输机构，所述传输机构上设置有用于传输小包的传输带；
[0007]
分包单元，对称设置在所述传输机构的两侧，所述分包单元包括用于与小包接触的减速皮带，所述减速皮带的传输速度小于所述传输带的传输速度；
[0008]
图像获取单元，所述图像获取单元包括第一相机、第二相机、第三相机、第一反光镜、第二反光镜和第三反光镜，所述第一相机和所述第二相机分别设置在所述传输机构的两侧，所述第一相机经所述第一反光镜的反射获取小包的前表面和小包上靠近所述第一相机一侧的侧表面的图像，所述第二相机经所述第二反光镜的反射获取小包的后表面和小包上靠近所述第二相机一侧的侧表面的图像，所述第三相机设置在所述传输机构的上方，所述第三相机经所述第三反光镜的反射获取小包的顶面的图像；
[0009]
剔除单元，与所述传输机构相连，所述剔除单元包括剔除电磁阀和剔除通道，所述剔除电磁阀和所述剔除通道分别位于所述传输机构的两侧。
[0010]
如上所述的小包外观检测装置，其中，优选的是，所述分包单元还包括减速电机、基板、第一滚轮、第二滚轮、驱动轮和涨紧机构；
[0011]
所述第一滚轮、第二滚轮、驱动轮和涨紧机构均转动设置在所述基板上，所述第一滚轮和所述第二滚轮在小包传输方向上分布，所述第一滚轮、第二滚轮和驱动轮位置的连线为三角形，所述减速皮带绕设在所述第一滚轮、第二滚轮和驱动轮上；
[0012]
所述涨紧机构与所述驱动轮分别位于所述减速皮带的两侧，所述涨紧机构压紧在所述减速皮带上；
[0013]
所述减速电机的固定部固定设置在所述基板上，所述减速电机的输出轴与所述驱
动轮相连，所述驱动轮的线速度小于所述传输机构的传输速度。
[0014]
如上所述的小包外观检测装置，其中，优选的是，所述图像获取单元还包括匀光罩，所述传输机构贯穿所述匀光罩，所述第一相机和所述第二相机分别设置在所述匀光罩的两侧，所述第三相机设置在所述匀光罩的上方。
[0015]
如上所述的小包外观检测装置，其中，优选的是，所述涨紧机构包括涨紧轮、定位轴和锁紧件，所述涨紧轮转动套设在所述定位轴上；
[0016]
所述基板上设置有腰型孔，所述定位轴穿过所述腰型孔后通过所述锁紧件锁紧固定。
[0017]
如上所述的小包外观检测装置，其中，优选的是，所述定位轴上设置有螺柱，所述锁紧件为锁紧螺母，所述螺柱穿过所述腰型孔后与所述锁紧螺母紧固连接。
[0018]
如上所述的小包外观检测装置，其中，优选的是，所述分包单元还包括支撑架，所述支撑架与所述传输机构相连，所述支撑架在垂直于所述传输机构的方向上设置有多个固定孔，所述基板通过任意一个固定孔或两个以上固定孔与所述支撑架固定连接。
[0019]
如上所述的小包外观检测装置，其中，优选的是，所述剔除单元还包括气嘴、供气装置、挡烟结构和回收容器；
[0020]
所述传输机构上设置有剔除口，所述气嘴与所述剔除口对齐，所述剔除电磁阀的出气口与所述气嘴相连；
[0021]
所述供气装置与所述剔除电磁阀相连；
[0022]
所述挡烟结构设置在所述剔除通道上方；
[0023]
所述回收容器可拆卸地设置在所述传输机构上，所述回收容器上设置有回收口，所述回收口与所述剔除通道对齐。
[0024]
如上所述的小包外观检测装置，其中，优选的是，所述挡烟结构为弧形，所述挡烟结构从远离所述传输机构的一侧向所述传输机构的上方弯曲。
[0025]
本实用新型还提供了一种小包外观缺陷识别方法，其中，采用本实用新型提供的小包外观检测装置，所述方法包括如下步骤：
[0026]
将实际图片分为训练集和测试集；
[0027]
对所述实际图片进行数据化处理，并以矩阵形式输入特征值；
[0028]
随机初始化每个特征的权重参数，通过激活函数得到下一层的输入值；
[0029]
通过数学方法随机梯度下降以获得偏导数，并更新所述权重参数；
[0030]
使用不同的与正则化参数得到预测值；
[0031]
根据所述预测值与所述输入特征值作对比，并获得每组参数的损失函数结果；
[0032]
获取与损失函数最小值对应的权重参数；
[0033]
在所述测试集对获取到的与损失函数最小值对应的权重参数的深度学习算法进行测试其识别缺陷的性能。
[0034]
本实用新型实现了对相邻小包在传输至检测区前的距离控制，降低了空间占用率。
附图说明
[0035]
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。
[0036]
图1为本实用新型实施例提供的小包外观检测装置的结构示意图；
[0037]
图2为分包单元的结构示意图；
[0038]
图3为图像获取单元的结构示意图；
[0039]
图4为回收容器的结构示意图。
[0040]
附图标记说明：
[0041]
100-传输机构
[0042]
200-分包单元
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201-减速电机
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202-基板
[0043]
203-减速皮带
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204-第一滚轮
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205-第二滚轮
[0044]
206-驱动轮
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207-涨紧机构
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208-支撑架
[0045]
209-导向条
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210-限位板
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211-支撑块
[0046]
300-图像获取单元
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310-第一相机
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311-第一反光镜
[0047]
320-第二相机
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321-第二反光镜
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330-第三相机
[0048]
331-第三反光镜
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340-匀光罩
[0049]
400-剔除单元
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410-剔除电磁阀
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420-挡烟结构
[0050]
430-回收容器
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431-侧壁板
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432-门
[0051]
433-透明窗
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434-连接臂
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435-卡接翻边
[0052]
436-加强板
[0053]
500-小包
具体实施方式
[0054]
现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。
[0055]
本公开中使用的“第一”、“第二”：以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
[0056]
在本公开中，当描述到特定部件位于第一部件和第二部件之间时，在该特定部件与第一部件或第二部件之间可以存在居间部件，也可以不存在居间部件。当描述到特定部件连接其它部件时，该特定部件可以与所述其它部件直接连接而不具有居间部件，也可以不与所述其它部件直接连接而具有居间部件。
[0057]
本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。
[0058]
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适
当情况下，技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
[0059]
如图1至图4所示，本实用新型实施例提供了一种小包外观检测装置，其包括传输机构100、分包单元200、图像获取单元300和剔除单元400；其中，传输机构100上设置有用于传输小包500的传输带；分包单元200对称设置在传输机构100的两侧，分包单元200包括用于与小包500接触的减速皮带203，减速皮带203的传输速度小于传输带的传输速度；图像获取单元300包括第一相机310、第二相机320、第三相机330、第一反光镜311、第二反光镜321和第三反光镜331，第一相机310和第二相机320分别设置在传输机构100的两侧，第一相机310经第一反光镜311的反射获取小包500的前表面和小包500上靠近第一相机310一侧的侧表面的图像，第二相机320经第二反光镜321的反射获取小包500的后表面和小包500上靠近第二相机320一侧的侧表面的图像，第三相机330设置在传输机构100的上方，第三相机330经第三反光镜331的反射获取小包的顶面的图像；剔除单元400与传输机构100相连，剔除单元400包括剔除电磁阀410和剔除通道，剔除电磁阀410和剔除通道分别位于传输机构100的两侧。
[0060]
在工作过程中，小包500可以通过传输机构100上的传输带以第一速度向图像获取单元300传输，当小包被传输至两个分包单元200之间时，小包可以与两侧分包单元200上的减速皮带203接触，由于减速皮带203的传输速度小于传输带的传输速度，由此可以通过减速皮带203与小包之间的摩擦力的作用使小包以低于传输带的速度向前传输，而已通过该分包单元200的小包仍随传输带同步向前传输，从而可以使经过该分包单元200的相邻两个小包之间的距离扩大，有效避免了连包现象，消除了对单包外观检测的影响。
[0061]
当小包开始进入检测区后，第一相机310经第一反光镜311的反射依次获取小包的前表面的图像和小包上靠近第一相机310一侧的侧表面的图像，第三相机330经第三反光镜331的反射获取小包的顶面的图像；随着小包继续向前传输，第二相机320经第二反光镜321的反射依次获取小包上靠近第二相机320一侧的侧表面的图像和小包的后表面的图像；从而实现了获取小包上除底面以外的所有表面的图像；其中，通过设置第一反光镜311、第二反光镜321和第三反光镜331，通过镜面反射的原理延长了相机的拍摄距离，降低了各个相机对传输机构100周围空间的占用率，提升了该小包外观检测装置的结构紧凑性。
[0062]
当图像获取单元300检测出外观不良的小包时，剔除电磁阀410可以对外观不良的小包喷射压缩空气，以将外观不良小包吹出传输机构100，并通过公剔除通道进行回收。
[0063]
进一步，分包单元200还包括减速电机201、基板202、第一滚轮204、第二滚轮205、驱动轮206和涨紧机构207；第一滚轮204、第二滚轮205、驱动轮206和涨紧机构207均转动设置在基板202上，第一滚轮204和第二滚轮205在小包传输方向上分布，第一滚轮204、第二滚轮205和驱动轮206位置的连线为三角形，减速皮带203绕设在第一滚轮204、第二滚轮205和驱动轮206上；涨紧机构207与驱动轮206分别位于皮带的两侧，涨紧机构207压紧在减速皮带203上；减速电机201的固定部固定设置在基板202上，减速电机201的输出轴与驱动轮206相连，驱动轮206的线速度小于传输机构100的传输速度。
[0064]
在工作中，小包可以通过传输带以第一速度向图像获取单元300处传输，小包可以与两侧分包单元200上的减速皮带203接触，通过驱动轮206的带动可以使减速皮带203以第二速度传输，使该第二速度小于第一速度，由此可以通过减速皮带203与小包之间的摩擦力的作用使小包以低于传输带的速度向前传输。
[0065]
其中，第一滚轮204、第二滚轮205和驱动轮206的位置呈三角形分布，可以实现通过一个驱动轮206驱动减速皮带203在两个滚轮上传输运行，使第一滚轮204和第二滚轮205之间的减速皮带203与小包的传输方向平行，便于与小包接触并限制小包的传输速度。此外，涨紧机构207可以设置在驱动轮206与第一滚轮204或第二滚轮205之间的位置，通过改变涨紧机构207对减速皮带203的压紧力，可以调整减速皮带203的张紧程度，避免减速皮带203过于松弛或抖动而不能与小包进行有效接触以降低小包传输速度。
[0066]
进一步，图像获取单元300还包括匀光罩340，传输机构100贯穿匀光罩340，第一相机310和第二相机320分别设置在匀光罩340的两侧，第三相机330设置在匀光罩340的上方。
[0067]
其中，小包在匀光罩340的内部传输，匀光罩340可以使小包获得均匀光照，保证了图像获取质量。
[0068]
进一步，涨紧机构207可以包括涨紧轮、定位轴和锁紧件，涨紧轮转动套设在定位轴上；基板202上设置有腰型孔，定位轴穿过腰型孔后通过锁紧件锁紧固定。由此可以通过改变定位轴在腰型孔中的位置实现涨紧轮对减速皮带203张紧程度的调节。
[0069]
其中，为了便于对定位轴调整后的位置的锁定，定位轴上可以设置有螺柱，锁紧件为锁紧螺母，螺柱穿过腰型孔后与锁紧螺母紧固连接。
[0070]
进一步，分包单元200还包括支撑架208，支撑架208与传输机构100相连，支撑架208在垂直于传输机构100的方向上设置有多个固定孔，基板202通过任意一个固定孔或两个以上固定孔与支撑架208固定连接。
[0071]
在将基板202固定在支撑架208之前，可以根据待传输小包的厚度尺寸来选择支撑架208上合适的固定孔来连接基板202，以使传输机构100两侧的基板202之间保持有适合带传输小包的距离，使两侧的减速机构能够通过与小包接触以降低小包传输速度，从而实现了对具有不同厚度尺寸的小包进行分包的通用性。
[0072]
进一步，该分包单元200还可以包括支撑块211和限位板210，支撑块211固定设置在位于第一滚轮204和第二滚轮205之间的基板202上，限位板210与支撑块211固定连接，限位板210的两端分别与第一滚轮204和第二滚轮205转动连接。由此可以通过限位板210对第一滚轮204和第二滚轮205进行限位，防止第一滚轮204和第二滚轮205在轴向上窜动。此外，支撑块211可以对限位板210的中间位置进行支撑，保证限位板210的稳定。
[0073]
进一步，该分包单元200还包括导向条209，导向条209与限位板210上朝向小包的一侧固定连接，导向条209向小包传输的方向延伸设定的长度。该导向条209可以保证小包在传输过程中具有良好的方向性，防止小包受减速皮带203或传输带的摩擦而发生偏移。
[0074]
进一步，剔除单元400具体还包括气嘴、供气装置、挡烟结构420和回收容器430；
[0075]
传输机构100上设置有剔除口，气嘴与剔除口对齐，剔除电磁阀410的出气口与气嘴相连；供气装置与剔除电磁阀410相连；挡烟结构420设置在剔除通道上方；回收容器430可拆卸地设置在传输机构100上，回收容器430上设置有回收口，回收口与剔除通道对齐。
[0076]
在工作过程中，当外观质量不合格的小包被传输至剔除口时，剔除电磁阀410开启，供气装置可以提供高压空气，通过气嘴向不合格小包喷出，从而可以将质量不合格的小包吹出传输机构100，并经过剔除通道落入回收容器430中，从而实现对外观质量不合格的小包的回收。
[0077]
其中，由于小包质量较轻，压缩空气容易将小包吹出较远的距离，且气嘴吹在小包
上的位置不同会导致小包被吹出传输机构100后的掉落轨迹不同，造成小包掉落零散，不易回收。为此，本实施例中，在小包被吹出的路径上设置挡烟结构420，可以将小包阻挡在挡烟结构420和传输机构100之间，并经过挡烟结构420和传输机构100之间的剔除通道直接准确地掉落至下方的回收容器430中。
[0078]
其中，挡烟结构420为弧形，挡烟结构420从远离传输机构100的一侧向传输机构100的上方弯曲。
[0079]
挡烟结构420上向传输机构100上方弯曲的部位可以阻止小包与挡烟结构420其它部位碰撞后无规则反弹至剔除通道以外的位置，从而可以保证被吹出的小包能够落入下方的回收容器430中。
[0080]
具体地，该回收容器430具体可以包括门432、底板和三个侧壁板431，三个侧壁板431均固定设置在底板的上方，门432、底板和三个侧壁板431形成回收容器430内部的回收空间，门432的一侧与相邻的一个侧壁板431铰接。
[0081]
可以理解的是，该回收容器430整体呈长方体，该回收容器430的上方敞开形成回收口，质量不良小包可以经过回收口掉落至回收容器430中。当回收容器430中积累一定数量的不良小包后，可以将门432打开以对不良小包进行清理，方便了操作。
[0082]
进一步，侧壁板431上设置有由透明材料构成的透明窗433，从而可以方便观察回收容器430内部不良小包积累的量。
[0083]
进一步，为了便于回收容器430的拆装，回收容器430还包括两个以上的连接臂434，连接臂434的一端固定设置在侧壁板431上，连接臂434的另一端设置有卡接翻边435；传输机构100上设置有卡接槽，卡接翻边435固定卡设在卡接槽中。
[0084]
其中，连接臂434可以为金属材质的薄板，具有一定的弹性，从而可以通过连接臂434自身轻微弹性变形而卡入至传输机构100上的卡槽中。
[0085]
进一步，为了保证回收容器430在传输机构100上连接的稳定性，回收容器430还包括加强板436，加强板436的两端分别与一个连接臂434固定相连。
[0086]
可以理解的是，为了便于对吹向小包的高压气体的压力控制，保证被吹出传输机构100的小包能够准确掉落至下方的回收容器430中，该剔除单元400还包括气压表，气压表串接在剔除电磁阀410和供气装置之间。
[0087]
进一步，为了便于对挡烟结构420与传输机构100的连接，该剔除单元400还可以包括连接架，挡烟结构420通过连接架固定设置在传输机构100上。
[0088]
本实用新型实施例还提供了一种小包外观缺陷识别方法，其包括本实用新型任意实施例提供的小包外观检测装置，该方法包括如下步骤：
[0089]
步骤s1、将实际图片分为训练集和测试集。
[0090]
步骤s2、对实际图片进行数据化处理，并以矩阵形式输入特征值。
[0091]
步骤s3、随机初始化每个特征的权重参数，通过激活函数得到下一层的输入值。
[0092]
步骤s4、通过数学方法随机梯度下降以获得偏导数，并更新权重参数。
[0093]
步骤s5、使用不同的与正则化参数得到预测值。
[0094]
步骤s6、根据预测值与输入特征值作对比，并获得每组参数的损失函数结果。
[0095]
步骤s7、获取与损失函数最小值对应的权重参数。
[0096]
步骤s8、在测试集对获取到的与损失函数最小值对应的权重参数的深度学习算法
进行测试其识别缺陷的性能。
[0097]
相对于现有通过图像本身的颜色对比和模板匹配来判断图像缺陷的方式，本实施例提供的小包外观缺陷识别方法可以增强对复杂颜色及纹理，以及抖动、摆动等变化的识别，对细微的缺陷也能精准识别，大幅度降低误剔率，使小包误剔率降低60％以上。
[0098]
至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
[0099]
虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。