Машина для проверки этикеток PET

I. Основа проектирования

1. Обзор проекта

1.1 Наименование проекта

Система онлайн-контроля этикеток ПЭТ-бутылок

1.2 Объем проекта

Предлагаемая система использует передовые технологии машинного зрения для проведения полностью автоматизированного бесконтактного онлайн-контроля этикеток ПЭТ-бутылок. Функции контроля включают обнаружение наличия этикетки и проверку высоты этикетки для обеспечения соответствия этикеток заданным производственным требованиям.

1.3 Проектная производственная мощность

60 000 бутылок в час

1.4 Применимые контейнеры

ПЭТ-бутылки

2. Требования к окружающей среде

2.1 Высота установки

Оборудование предназначено для работы на высоте от 5 до 3000 метров над уровнем моря.

2.2 Рекомендуемая рабочая температура

от 5°C до 40°C

2.3 Рекомендуемая относительная влажность

от 50% до 65% относительной влажности

2.4 Требования к территории завода

Площадка для установки должна соответствовать применимым национальным стандартам и нормам, касающимся ровности пола, несущей способности конструкций и других соответствующих условий на объекте, что обеспечивает стабильную установку, эксплуатацию и техническое обслуживание оборудования.

2.5 Требования к хранению оборудования

После поставки на завод всё оборудование, комплектующие и запасные части должны храниться в соответствующем помещении, отвечающем применимым национальным стандартам и требованиям к хранению.

Примечание. Регулярная смазка и профилактическое техническое обслуживание должны выполняться по мере необходимости. Надлежащее техническое обслуживание важно для предотвращения повреждения поверхности компонентов, коррозии, деформации или иного ухудшения состояния, которое может негативно повлиять на установку оборудования, пусконаладочные работы и долгосрочные эксплуатационные характеристики.

3. Условия эксплуатации оборудования

3.1 Уровень шума

≤85 дБ

Фактический уровень шума может варьироваться в зависимости от таких факторов, как тип и характеристики обрабатываемых контейнеров или упаковки, рабочая мощность оборудования и акустические условия помещения установки.

3.2 Электропитание

220 В переменного тока, 50 Гц, однофазное

Любые нестандартные или специальные требования к электропитанию должны быть согласованы и подтверждены заранее.

3.3 Потребляемая мощность

• Общая установленная мощность: приблизительно 1,0 кВт

• Напряжение управления: 24 В постоянного тока

3.4 Сжатый воздух

• Рабочее давление: 0,5 МПа

• Приблизительный расход воздуха за цикл отбраковки: 0,01 л

II. Введение в оборудование

1. Место установки

Система инспекции предназначена для установки на однополосном прямом участке конвейера после этикетировочной машины. Такое расположение позволяет системе непрерывно проверять этикетированные ПЭТ-бутылки по мере их прохождения через пункт инспекции.

2. Процесс работы системы

После маркировки ПЭТ-бутылки непрерывно подаются на участок онлайн-инспекции. Система машинного зрения автоматически захватывает и анализирует изображения каждой бутылки, чтобы определить, присутствует ли этикетка и соответствует ли её высота заданному допуску.

Бутылки, признанные соответствующими продукции, продолжают движение по производственной линии, в то время как бутылки с отсутствующими этикетками или отклонениями по высоте этикетки автоматически выявляются и отбраковываются системой.

Весь процесс инспекции выполняется автоматически, непрерывно и без физического контакта с бутылками, что обеспечивает надежный онлайн-контроль качества при проектной скорости производства 60 000 бутылок в час.

Рисунок: Принцип работы системы и блок-схема

3. Эксплуатация системы

3.1 Обнаружение бутылок и отслеживание положения

По мере того как каждая бутылка поступает на контрольную станцию и проходит через датчик позиционирования, датчик обнаруживает наличие бутылки. В то же время система управления записывает соответствующую идентификационную информацию о бутылке и значение позиции энкодера для установления точного отслеживания позиции для последующего захвата изображения и отбраковки дефектов.

3.2 Захват изображения и контроль

Как только бутылка достигает заранее заданной позиции контроля, датчик позиционирования запускает камеру для захвата изображения этикетки бутылки. Полученное изображение затем передается в блок обработки изображений для анализа.

Результаты контроля отображаются на HMI в реальном времени. В то же время данные контроля и информация о дефектах передаются в систему управления для последующего управления отбраковкой и управления процессом.

3.3 Отбраковка дефектов

Когда результат проверки указывает на то, что бутылка не соответствует установленным требованиям к качеству, система управления формирует сигнал отбраковки и активирует соответствующий механизм отбраковки.

Дефектная бутылка автоматически удаляется с производственной линии, в то время как качественные бутылки продолжают движение по обычному конвейерному процессу.

4. Система захвата изображения

4.1 Система освещения

Система проверки использует высокопроизводительный светодиодный площадочный источник света с ожидаемым сроком службы до 50 000 часов.

Источник света применяет конфигурацию фронтальной подсветки для обеспечения стабильного и равномерного освещения зоны проверки, тем самым улучшая контраст изображения и надежность проверки.

При заданных условиях освещения горлышко бутылки отображается на полученном изображении в виде непрерывного яркого кольца, что обеспечивает четкий визуальный ориентир для обработки изображения и измерений.

Для получения изображения используется объектив с фиксированным фокусом и ручной диафрагмой. При наладке кольцо фокусировки регулируется для достижения максимально возможной резкости изображения в плоскости ПЗС-матрицы. Затем диафрагма точно настраивается для обеспечения соответствующей яркости и контрастности изображения.

4.2 Камера

Система оснащена аналоговой ПЗС-камерой с кадровым сканированием, имеющей следующие характеристики:

• Разрешение: 640 × 480 пикселей

• Максимальная частота кадров: 60 кадров/с

Камера обеспечивает достаточную скорость захвата изображения и разрешение для поддержки непрерывного онлайн-контроля при заданной производительности производства.

5. Изображение модуля проверки этикетки

Модуль проверки этикетки захватывает и обрабатывает изображения каждой бутылки при её прохождении через станцию контроля. Полученные изображения анализируются системой обработки изображений для определения наличия этикетки, её положения и ориентации.

Изображение модуля проверки предоставляется отдельно.

6. Объекты проверки и точность

6.1 Пункты проверки

Система предназначена для автоматического выявления следующих дефектов этикеток:

1. Отсутствие этикетки
   Обнаруживает бутылки, на которых этикетка отсутствует.

2. Высокое положение этикетки
   Обнаруживает этикетки, расположенные выше заданного диапазона высоты.

3. Низкое положение этикетки
   Обнаруживает этикетки, расположенные ниже заданного диапазона высоты.

4. Неправильная ориентация этикетки
   Обнаруживает этикетки, установленные в неправильной ориентации, включая перевернутые или расположенные вверх ногами.

6.2 Точность обнаружения

7. Структура оборудования и основные компоненты

7.1 Конфигурация системы

Система контроля состоит из нескольких модулей визуального контроля и человеко-машинного интерфейса (HMI), обеспечивая автоматизированный контроль меток на высокоскоростных производственных линиях.

7.2 Блок управления контролем

Каждый инспекционный модуль оснащён надёжной промышленной управляющей ЭВМ для обработки изображений, анализа данных инспекции и оперативной связи с центральной системой управления.

7.3 Система электрического управления

Система электрического управления включает промышленные ПЛК, программную память, фотоэлектрические датчики, датчики приближения/индуктивные датчики и другие компоненты управления. В сочетании со специализированным управляющим программным обеспечением и ЧМИ эти компоненты образуют интегрированную, высокоавтоматизированную и интеллектуальную платформу управления.

7.4 Система контроля отбраковки

Специализированный модуль контроля отбраковки непрерывно отслеживает процесс отбраковки, чтобы подтвердить, что выявленные дефектные изделия эффективно удаляются с производственной линии, тем самым предотвращая передачу дефектных изделий на последующие этапы.

7.5 Электрический шкаф управления

Распределительный и контрольный шкаф оснащён промышленным кондиционером для поддержания подходящей внутренней рабочей температуры. Это помогает защитить электрические и электронные компоненты и способствует повышению стабильности оборудования и срока его службы.

7.6 Компактная конструкция оборудования

Инспекционный шкаф имеет компактную и экономичную по пространству структурную конструкцию, что минимизирует занимаемую площадь оборудования при соблюдении требований к установке, эксплуатации и техническому обслуживанию.

7.7 Мониторинг и диагностика через HMI

Состояние работы оборудования, условия инспекции, аварийная информация и диагностика неисправностей отображаются на HMI через интуитивно понятный графический интерфейс, позволяя операторам быстро контролировать производительность системы и выявлять потенциальные неисправности.

8. Преимущества системы

8.1 Высокоскоростная и высокоточная инспекция

Система захвата и обработки изображений использует передовое промышленное импортное оборудование в сочетании со специализированными алгоритмами обработки изображений. Такая конфигурация обеспечивает высокую скорость проверки, точность, стабильность и надежность, что делает систему пригодной для непрерывного высокоскоростного производства.

8.2 Управление рецептурами для нескольких продуктов

Система поддерживает настройку и хранение параметров проверки для нескольких типов бутылок. Спецификации продукции можно быстро переключать с помощью простого нажатия одной кнопки, что сокращает время переналадки и повышает гибкость производства.

8.3 Управление отбраковкой дефектов с замкнутым контуром

Встроенный модуль проверки отбраковки обеспечивает онлайн-мониторинг процесса отбраковки в реальном времени. Он проверяет, что обнаруженные дефектные бутылки успешно удаляются, создавая механизм проверки и отбраковки с замкнутым контуром, что повышает общую надежность контроля качества.

8.4 Модульная и расширяемая архитектура

Система имеет модульную архитектуру с несколькими интерфейсами связи и управления, а также резервное пространство для установки. Такая конструкция обеспечивает гибкость для будущих функциональных обновлений, добавления дополнительных модулей контроля и расширения системы.

8.5 Высокая надежность и простота обслуживания

Оборудование рассчитано на стабильную долгосрочную работу с низкой частотой отказов и простой структурой обслуживания. Плановые проверки, поиск неисправностей и техническое обслуживание могут выполняться эффективно, что помогает минимизировать время простоя и эксплуатационные расходы.