基于云端協(xié)同的產品包裝外觀質量檢測系統(tǒng)*

作者：李松珂，張義偉，劉敏（中國電子科技集團公司第四十一研究所，安徽蚌埠 233000）時間：2022-11-21 來源：電子產品世界

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摘要：基于云端協(xié)同的產品包裝外觀質量檢測系統(tǒng)，利用視覺檢測技術、5G通信網絡及云服務器對產品包裝過程中的外部包裝材料的質量狀況進行檢測，解決目前產品包裝外觀檢測設備信息孤島、參數調整效率低、調整過程影響產線工作等問題。

本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/202211/440662.htm

關鍵詞：云端協(xié)同；5G通信；視覺檢測；質量檢測

*基金項目：安徽省科技重大專項項目（基于5G通信的云化視覺檢測系統(tǒng)研發(fā)），項目編號：202003a05020002

0 引言

產品的包裝質量關系到生產企業(yè)的品牌形象和用戶口碑，有包裝質量缺陷的產品流入市場，會對企業(yè)造成不良的影響。為了保證最終產品的包裝質量，需要在工業(yè)生產線上安裝檢測設備，用于檢測產品包裝過程中是否存在包裝材料破損、印刷圖案缺失等包裝缺陷，并將存在缺陷的產品進行剔除。目前使用最多的是視覺檢測設備，視覺檢測設備可代替人眼進行測量和判別，極大提高了測量的精度、檢測的準確率，同時適用于復雜惡劣的應用場景，能夠實現微小尺寸測量和滿足高速工業(yè)在線檢測等功能，能最大程度上提高現代工業(yè)自動化生產的效率^[1]。視覺檢測設備使用過程中需要操作人員根據經驗識別特征，設定檢測區(qū)域、算法類型、檢測參數等，而且需要長時間觀察檢測效果并對參數進行不斷優(yōu)化。涉及多臺設備或多品牌生產時，操作人員需要花費大量時間進行檢測設備的參數調整，調整過程會影響生產線的工作效率，參數設置不當還會引起質量隱患或造成材料浪費。

視覺檢測設備大多屬于工業(yè)生產線系統(tǒng)外掛產品，其工作狀態(tài)、檢測參數、統(tǒng)計數據等均未加入生產線電控系統(tǒng)，很多設備處于信息孤島的狀態(tài)，不便于設備管理人員及時掌握各檢測設備的工作狀態(tài)，為保障設備的正常運行企業(yè)將投入更多的人力和物力，使得企業(yè)的生產經營成本增加。同時存在檢測設備出現故障未被及時發(fā)現的情況，給產品質量造成較大隱患。

當前，以互聯網融合創(chuàng)新引領未來工業(yè)發(fā)展已取得了廣泛共識。與此同時，移動互聯網、物聯網、云計算和大數據等新興信息通信技術快速發(fā)展，進入集成突破新階段，為未來工業(yè)發(fā)展提供了新的思路和契機^[2-4]。將云端協(xié)同技術應用到產品包裝外觀質量檢測，可以解決目前檢測設備信息孤島、參數調整效率低、調整過程影響產線工作等不足，使產品外觀質量檢測設備更加數字化、智能化、高效化。

1 結構組成及工作原理

基于云端協(xié)同的產品包裝外觀質量檢測系統(tǒng)主要由云端服務器、本地控制器、工業(yè)相機、光源、通信模塊等組成，系統(tǒng)組成框圖如圖 1 所示。

云端服務器提供組網內所有本地控制器的集中管理，包含狀態(tài)監(jiān)測、數據分析、檢測仿真等功能模塊，實現本地控制器的高效故障自診斷、智能參數優(yōu)化等應用；本地控制器通過工業(yè)相機采集現場數據、在線分析并判斷是否存在產品外觀缺陷，通過剔除機構將缺陷產品剔除，同時將檢測數據及相關參數通過通信模塊傳輸至云端服務器；工業(yè)相機負責采集待檢產品包裝過程中的圖像，并經過初步處理后傳輸給本地控制器；光源負責對待檢產品進行照明，使得工業(yè)相機能夠拍攝待檢產品包裝的清晰圖像，便于后續(xù)的圖像處理。

圖1 基于云端協(xié)同的產品包裝外觀質量檢測系統(tǒng)

云端服務器主要實現以下功能：①狀態(tài)監(jiān)測模塊負責本地控制器的實時監(jiān)測，獲取本地控制器的實時狀態(tài)信息，判斷各控制器的工作狀態(tài)，及時向管理人員反饋；②數據分析模塊負責本地檢測設備的數據分析，通過對生產數據的存儲、統(tǒng)計和橫向、縱向多維度對比分析，深入掌握各控制器工作狀態(tài)，實現生產效率的提升以及質量問題的追溯；③檢測仿真模塊負責本地控制器的檢測仿真，構建與實際檢測過程對稱的數字化鏡像，實現參數的快速調整、智能預測，為檢測設備參數調優(yōu)提供指導；④數據管理模塊負責數據庫的數據導入、導出、刪除等操作；⑤設備管理模塊負責本地控制器的添加、刪除及診斷測試等操作。云端服務器需要對車間多臺本地控制器進行集中管理，并進行狀態(tài)監(jiān)測、數據統(tǒng)計分析、檢測仿真等運算功能，需要配置多核多線程的高性能 CPU、高性能高顯存 GPU、高頻內存及大容量存儲硬盤。

本地控制器主要由 CPU 模塊、嵌入式控制器、光源驅動等外圍電路組成，如圖 2 所示。本地控制器通過圖像處理技術對圖像數據進行處理并判斷是否存在缺陷，并接收和發(fā)送相關控制命令，同時與云端服務器進行通信傳遞相關數據；工業(yè)相機負責采集待檢產品的圖像并進行初步處理后傳送至本地控制器；光源以合適的方式將光線投射到待檢產品上，盡可能地突出產品包裝的特征量部分，使需要檢測的部分與背景之間盡可能地產生明顯的區(qū)別，增加足夠的對比度。