利用彩色區域識別傳感器對產(chǎn)品包裝進(jìn)行分揀

由于采用了既經(jīng)濟又方便的視覺(jué)傳感器，本文中介紹的這家知名的濃縮牛奶生產(chǎn)商成功地將各種不同的包裝箱準確的送到相應的分揀中心進(jìn)行分揀。這種視覺(jué)傳感器通過(guò)區分不同的顏色，可靠的消除了產(chǎn)品在最終包裝階段產(chǎn)生的混裝現象，從而省略了人工分揀的步驟。它具有緊湊耐用的設計，各種工業(yè)環(huán)境下進(jìn)行電子圖像處理所需的部件和功能一應俱全。

Hochwald Nahrungsmittel-Werke公司位于Polling，擁有Bärenmarke、Glücksklee等優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品和其他出口產(chǎn)品。該公司在多年以前就已名揚世界。隨著(zhù)產(chǎn)品銷(xiāo)量的增加，在加工過(guò)程中對牛奶裝箱后分揀的要求也越來(lái)越高。

SimaticMV220包含進(jìn)行顏色檢測所需的全部組件，其中包括相機、數字I/O 、激光輔助對焦裝置等等 。

它在Weiding的工廠(chǎng)有大約180名員工，每年要將大約2億升牛奶加工成濃縮奶、奶粉制品以及鮮奶產(chǎn)品，其中絕大部分濃縮牛奶都用于出口。該工廠(chǎng)擁有五條生產(chǎn)線(xiàn)，產(chǎn)品有80克、170克、340克、410克四種包裝。

各種不同包裝的牛奶分成單層、雙層或四層進(jìn)行裝箱，然后一起通過(guò)傳送裝置送往分揀車(chē)間。各種不同類(lèi)型的類(lèi)型的紙箱在這兒經(jīng)過(guò)再次分揀，按照不同的包裝準確的分裝到五條輸送帶上。

最初該廠(chǎng)主用通過(guò)光柵檢測牛奶外包裝箱的高度和/或長(cháng)度進(jìn)行產(chǎn)品分揀，也沒(méi)有發(fā)生什么誤檢問(wèn)題。但是后來(lái)，隨著(zhù)產(chǎn)品包裝的不斷多樣化——最后大約有18種不同尺寸、100多種款式的外包裝箱——僅僅通過(guò)尺寸進(jìn)行分揀已經(jīng)變得越來(lái)越困難了。Hochwald公司的電氣工程經(jīng)理Markus Werkstetter說(shuō)：“為了準確的將各種包裝箱分送到不同的輸送帶上，并且不需要人工進(jìn)行干預，我們開(kāi)始考慮采用一種盡可能經(jīng)濟高效且使用方便的系統，它能夠通過(guò)檢測所經(jīng)過(guò)的包裝箱的顏色進(jìn)行分揀。”

簡(jiǎn)單、緊湊、經(jīng)濟高效

經(jīng)過(guò)對比，該公司最后決定采用西門(mén)子自動(dòng)化與驅動(dòng)集團生產(chǎn)的SimaticMV220視覺(jué)傳感器。這種創(chuàng )新式彩色區域檢測傳感器綜合了強大的圖像處理技術(shù)和簡(jiǎn)單、緊湊的傳感器技術(shù)，防護等級達到IP 65，適合在要求較高的工業(yè)環(huán)境中使用。

這種傳感器產(chǎn)品設計緊湊，大小僅有113 x 35 x 90mm，各種進(jìn)行色彩區分的元件一應俱全。最為重要的是，這種數碼相機配備了CMOS芯片，色彩分析的分辨率高達640 x 480像素，并且采用連續可調鏡頭，成像區域范圍在 40 x 30到200 x 150mm之間，檢測距離在50到250 mm之間。不僅如此，它還備有白色光源、激光對焦輔助裝置、簡(jiǎn)單的操作和顯示單元，以及按鈕、顯示屏、LED指示燈。
五條生產(chǎn)線(xiàn)每分鐘總共可檢測40只包裝箱，并將其準確的送往各自的目的地。

它還集成有數字輸入和輸出，二者通過(guò)作用相當于電源的M12連接器實(shí)現。該視覺(jué)傳感器可以“學(xué)會(huì )”16種不同的測試模型，經(jīng)過(guò)保存后，可以自動(dòng)檢測各種靜止或運動(dòng)的物體。

系統事先無(wú)需經(jīng)過(guò)復雜的編程操作即可進(jìn)行色彩檢測，它采用手動(dòng)對焦方式，對焦時(shí)通過(guò)圖像窗口中的兩個(gè)激光點(diǎn)幫助操作。傳感器的調整采用菜單操作方式，可借助于系統所提供的模板進(jìn)行。用戶(hù)所作的只是提供一個(gè)或多個(gè)OK模型，一旦傳感器記住了所有模型，就可以立即開(kāi)始工作。

為了檢測包裝箱的顏色或標簽，Hochwald公司采用了平均測試密度為64色（總共有16到2048種顏色）的“Matching”測試類(lèi)型進(jìn)行測試。需要檢測的顏色樣本（模型）由中央控制器指定，并通過(guò)設備的數字輸入傳輸至設備本身。

通過(guò)控制柜上的SimaticTP170B觸摸屏，最多可指定16種顏色樣本。

Markus Werkstetter說(shuō)：“從滿(mǎn)足使用的角度看，目前只要能對顏色樣本進(jìn)行檢測并將檢測結果與隨后的幾何形狀掃描聯(lián)系起來(lái)就足夠了。”其中，配備有315-2DP CPU的SimaticS7-300中央處理器通過(guò)該信息可以清晰的、準確無(wú)誤的確定包裝箱的形狀和顏色，隨之確定其送抵目的地。系統與 Simatic 控制器的連接通過(guò)視覺(jué)傳感器的數字輸入和輸出實(shí)現，并且通過(guò)Profibus總線(xiàn)分配至現場(chǎng)的ET 200 I/O站點(diǎn)。裝箱車(chē)間的本地操作和監控通過(guò)SimaticTP170B觸摸屏進(jìn)行。今后還將部署灌裝車(chē)間和分揀車(chē)間各自的自動(dòng)控制系統之間的相互網(wǎng)絡(luò )連接，從而使加工過(guò)程變得更為透明。

到那時(shí)，Hochwald公司就可以在包裝箱經(jīng)過(guò)時(shí)，通過(guò)數字輸入信號準確無(wú)誤進(jìn)行相片拍攝。每條生產(chǎn)線(xiàn)（共五條）的處理速度可達到每分鐘5到12箱，從而在理論上實(shí)現每秒鐘1箱的生產(chǎn)速度。實(shí)際上，通過(guò)制定科學(xué)的生產(chǎn)計劃，可以最大限度的降低對紙箱尺寸和顏色的統一性的要求，而且每分鐘最高可檢測約40箱。在設計方面，MV220每秒鐘可拍攝30張照片，而這個(gè)數字并不影響其處理速度。

通過(guò)此次Hochwald的項目，西門(mén)子的視覺(jué)傳感器產(chǎn)品充分證明了自己的實(shí)力。Werkstetter最后說(shuō)：“MV220的功能充分滿(mǎn)足了我們的使用需求，使用起來(lái)既簡(jiǎn)單又方便。再者，該設備無(wú)需任何專(zhuān)業(yè)知識即可得心應手的使用。一句話(huà)，它的性?xún)r(jià)比確實(shí)不錯。”