一种包装内部产品缺失检测装置及方法与流程

本发明属于微波检测技术领域，具体涉及一种基于微波检测技术的包装内部产品缺失检测装置及方法。

背景技术：

在市场经济发达的今天，产品质量对于企业的重要性日益增高，越来越多的被企业认作是他们的生命线。在各个行业中，包装内部产品缺失被公认为是最严重的质量问题之一，存在这种问题的产品一旦流入市场，既损害了消费者利益，又损坏了企业的形象和信誉，有问题的产品被市场反馈回企业，在一定程度上也会增加企业的成本。

随着自动化技术的进步，生产线上包装机的包装速度越来越快，但因为种种原因，在包装过程中，经常会出现包装完成后的产品内部有产品缺失的现象。根据对多家卷烟企业调查，企业对“包装内部产品缺失”问题非常重视，为了彻底杜绝产品缺失问题，许多厂家分别安装了或者同时安装了各种不同检测方式的产品缺失检测装置，其中包括光电式、称重式、负压式、拍照式、射线式等。但从现场使用情况来看，都存在着不同程度的缺陷，同时，也无法彻底解决包装内部产品缺失问题。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明公开了一种基于微波检测技术的包装内部产品缺失检测装置及方法，设计合理，克服了现有技术的不足，具有良好的效果。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种包装内部产品缺失检测装置，包括微波发射模块、微波接收模块、控制器及激光传感器；其中，

微波发射模块，包括电源、微波信号发射器和发射天线，被配置为用于向外发射高频微波信号；

微波接收模块，包括微波信号处理器和接收天线，被配置为用于接收微波信号，并经过初步处理后，传送给控制器；

控制器，包括微波信号采样板、控制板和工控机，被配置为用于进行信号采集与处理、系统控制以及操作系统和人机界面的运行；

激光传感器，被配置为用于检测待测产品是否进入了测试通道。

优选地，微波发射模块，还包括左侧前板、左侧后板、左侧上板、左侧下板、左侧盒上板、第一侧立柱、发射天线固定螺钉、左侧盒底板、微波信号发生器固定螺钉、第一连接筋板、电源模块、对外连接插座、电源底板、左侧外盖板以及报警灯；

左侧前板、左侧后板、左侧上板、左侧下板、左侧盒上板均固定在第一侧立柱上，第一侧立柱通过发射天线固定螺钉安装在左侧盒底板的四个角上；发射天线、微波信号发生器分别通过发射天线固定螺钉、微波信号发生器固定螺钉固定在左侧盒底板上；第一连接筋板、电源模块、对外连接插座分别安装在左侧前板、电源底板与左侧下板上；左侧外盖板、报警灯分别安装在左侧盒上板、左侧上板。

优选地，微波接收模块，还包括第二侧立柱、右侧盒底板、混频器、混频器底座、激光传感器、激光传感器固定座、右侧盒底板、第二连接筋板、USB延长线、右侧前板、右侧上板、右侧下板、右侧后板、右侧盒上板、右侧外盖板和WIFI天线；

第二侧立柱通过接收天线固定螺钉安装在右侧盒底板的四个角上；混频器通过混频器固定螺钉安装在混频器底座上，激光传感器通过激光传感器固定螺钉安装在激光传感器固定座上；混频器底座、接收天线、激光传感器固定座、微波信号处理器固定在右侧盒底板上；第二连接筋板、USB延长线分别固定在右侧前板与右侧下板上，右侧上板、右侧下板、右侧前板、右侧后板、右侧盒上板安装在第二侧立柱上；右侧外盖板和WIFI天线分别安装在右侧盒上板与右侧上板上。

优选地，控制器，还包括微波板屏蔽罩、电路板安装螺钉、微波发射接插件、控制盒壳体以及前面板；

微波板屏蔽罩通过电路板安装螺钉安装在微波信号采样板上，微波信号采样板与控制板对接后通过电路板安装螺钉固定到控制盒壳体上；控制板通过电缆与工控机连接，工控机安装在前面板上，前面板安装在控制盒壳体上。

优选地，微波信号采样板，包括第一输入电路、A/D采样电路、运算放大电路以及FPGA；第一输入电路、A/D采样电路、运算放大电路以及FPGA通过线路依次连接，第一输入电路和微波接收模块中的微波信号处理器通过线路连接。

优选地，控制板，包括第二输入电路、单片机、输出电路以及通讯接口电路；第二输入电路、单片机、输出电路通过线路依次连接，通讯接口电路分别与单片机和工控机通过线路连接，单片机通过线路与微波信号采样板中FPGA连接，第二输入电路与激光传感器通过线路连接，输出电路通过线路连接有报警器和控制系统。

此外，本发明还提到一种包装内部产品缺失检测方法，该方法采用如上所述的包装内部产品缺失检测装置，具体步骤包括：

步骤1：系统初始化；

步骤2：工控机将上一次设置阈值发送给单片机，单片机保存完阈值后，开始实时采集激光传感器信号，来判断被测产品是否进入测试通道；

若：判断结果是有被测产品进入测试通道，则执行步骤3；

或判断结果是没有被测产品进入测试通道，则继续执行步骤2；

步骤3：单片机控制微波信号采样板进行微波信号采集，微波信号采样板对采集到的微波信号进行运算处理，并将最终数据结果发送给单片机，单片机将接收到的检测数据与保存的阈值进行比较，进而判断出是否有产品缺失；如果检测数据小于阈值，则表示微波信号被遮挡严重，被测产品没有缺失，然后执行步骤2；如果检测数据大于阈值，则表示微波信号基本无遮挡，被测产品有缺失存在，然后执行步骤4；

步骤4：待被测产品出检测通道后，单片机立即发送停机信号和报警信号，有缺失的被测产品被处理完成后，系统复位，进行下一轮的检测。

本发明所带来的有益技术效果：

本发明与目前市场上其他的缺失检测装置相比，具有更准确、更直观、更安全的优点，在保留其他产品缺失检测设备的功能外，增加了实时显示检测曲线及缺失图像保存等一些辅助功能，使检测数据可复现，本发明可用在很多行业生产线上对包装内部产品进行缺失检测，具有广泛的应用空间和市场价值。

附图说明

图1是本发明装置的电路框图。

图2是本发明方法的工作流程图。

图3是微波发射模块的侧面剖视图。

图4是控制器的侧面剖视图。

图5是微波接收模块的侧面剖视图。

在图3中，1-左侧上板；2-报警灯；3-左侧盒上板；4-左侧前板；5-左侧外盖板；6-第一连接筋板；7-对外连接插座；8-左侧下板；9-左侧盒底板；10-电源底板；11-电源模块；12-发射天线固定螺钉；13-发射天线；14-微波信号发射器；15-微波信号发生器固定螺钉；16-第一侧立柱；7-左侧后板；

在图4中，18-工控机；19-前面板；20-电路板安装螺钉；21-控制板；22-连接插座；23-微波板；24-微波板屏蔽罩；25-控制盒壳体；26-微波发射连接器；

在图5中，27-WIFI天线；28-右侧上板；29-右侧盒底板；30-混频器底座；31-混频器；32-接收天线；33-激光传感器；4-激光传感器固定座；35-微波信号处理器；36-第二连接筋板；37-第二侧立柱；38-右侧下板；39-USB延长线；40-右侧外盖板；41-右侧前板；42-右侧后板；43-右侧盒上板。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

实施例1：

如图1所示，一种包装内部产品缺失检测装置，包括微波发射模块、微波接收模块、控制器及激光传感器，其中，

微波发射模块，被配置为用于通过内置的微波信号发生器和微波天线向外发射高频微波信号；其结构如图3所示，包括左侧上板1、报警灯2、左侧盒上板3、左侧前板4、左侧外盖板5、第一连接筋板6、对外连接插座7、左侧下板8、左侧盒底板9、电源底板10、电源模块11、发射天线固定螺钉12、发射天线13、微波信号发生器14、微波信号发生器固定螺钉15、第一侧立柱16、左侧后板17。

首先，用螺钉将四个第一侧立柱16安装在左侧盒底板9的四个角上，并分别用发射天线固定螺钉12和微波信号发生器固定螺钉15将发射天线13与微波信号发生器14固定在左侧盒底板9上。其次，先分别将第一连接筋板6、电源模块11、对外连接插座7安装在左侧前板4、电源底板10与左侧下板8上，然后将左侧前板4、左侧后板17、左侧上板1、左侧下板8、左侧盒上板3固定在第一侧立柱16上。最后，将左侧外盖板5和报警灯2分别安装在左侧盒上板3与左侧上板1上，就构成了微波发射模块。

控制器，被配置为用于进行信号采集与处理、系统控制以及操作系统和人机界面的运行；其结构如图4所示，包括工控机18、前面板19、电路板安装螺钉20、控制板21、连接插件22、微波板23、微波板屏蔽罩24、控制盒壳体25、微波发射连接器26。

首先，用螺钉将微波板屏蔽罩24安装在微波板23上，然后将微波板23与控制板21对接起来，并用电路板安装螺钉20将它们固定到控制盒壳体25上。其次，将工控机18安装在前面板19上，然后用电缆将控制板21与工控机18连接起来。最后，将前面板19安装在控制盒壳体25上，就构成了控制器。

微波接收模块，被配置为用于通过内置的微波天线和微波信号处理器接收微波信号，并经过初步处理后，传送给控制器中的微波信号采样板；其结构如图5所示，包括WIFI天线27、右侧上板28、右侧盒底板29、混频器底座30、混频器31、接收天线32、激光传感器33、激光传感器固定座34、微波信号处理器35、第二连接筋板36、第二侧立柱37、右侧下板38、USB延长线39、右侧外盖板40、右侧前板41、右侧后板42、右侧盒上板43。

首先，用螺钉将四个第二侧立柱37安装在右侧盒底板29的四个角上。其次，先用螺钉分别将混频器31、激光传感器33安装在混频器底座30与激光传感器固定座34上，然后将混频器底座30、接收天线32、激光传感器固定座34、微波信号处理器35固定在右侧盒底板29上。再次，先分别将第二连接筋板36、USB延长线39固定在右侧前板41与右侧下板38上，然后将右侧上板28、右侧下板38、右侧前板41、右侧后板42、右侧盒上板43安装在第二侧立柱37上。最后，分别将右侧外盖板40和WIFI天线27安装在右侧盒上板43与右侧上板28上，就构成了微波接收模块。

微波信号采样板，包括第一输入电路、A/D采样电路、运算放大电路以及FPGA；第一输入电路、A/D采样电路、运算放大电路以及FPGA通过线路依次连接，第一输入电路和微波接收模块中的微波信号处理器通过线路连接。

控制板，包括第二输入电路、单片机、输出电路以及通讯接口电路；第二输入电路、单片机、输出电路通过线路依次连接，通讯接口电路分别与单片机和工控机通过线路连接，单片机通过线路与微波信号采样板中FPGA连接，第二输入电路与激光传感器通过线路连接，输出电路通过线路连接有报警器和控制系统。

激光传感器，被配置为用于检测待测产品是否进入了测试通道。

当激光传感器检测到产品进入测试通道时，向控制板发送产品到位信号，控制板接收到信号后驱动微波采样板对微波接收天线接收到的微波信号进行采集和运算处理，并把最终数据结果传给控制板。控制板将接收到的数据与人机界面设置的阈值进行比较，如果测得值超过设定阈值则表示包装内部产品存在缺失，反之则正常。当检测器检测出有产品缺失时，即向生产线传输控制系统发送停机信号，并同时进行声光报警，提醒生产人员及时处理。

实施例2：

在上述实施例的基础上，本发明还提到一种包装内部产品缺失检测方法，具体流程(如图2所示)如下：

步骤1：系统初始化；

步骤2：工控机将上一次设置阈值发送给单片机，单片机保存完阈值后，开始实时采集激光传感器信号，来判断被测产品是否进入测试通道；

若：判断结果是有被测产品进入测试通道，则执行步骤3；

或判断结果是没有被测产品进入测试通道，则继续执行步骤2；

步骤3：单片机控制微波信号采样板进行微波信号采集，微波信号采样板对采集到的微波信号进行运算处理，并将最终数据结果发送给单片机，单片机将接收到的检测数据与保存的阈值进行比较，进而判断出是否有产品缺失；如果检测数据小于阈值，则表示微波信号被遮挡严重，被测产品没有缺失，然后执行步骤2；如果检测数据大于阈值，则表示微波信号基本无遮挡，被测产品有缺失存在，然后执行步骤4；

步骤4：待被测产品出检测通道后，单片机立即发送停机信号和报警信号，有缺失的被测产品被处理完成后，系统复位，进行下一轮的检测。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。