CN103439056B - 一种纸杯在线检漏装置及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种纸杯在线检漏装置，装置包括运输纸杯的传输带，固定在传输带旁用于采集纸杯红外图像的红外热像仪，以及设置于传输带上方的注气机构，该装置还设有与所述红外热像仪连接用于判断纸杯是否合格的控制器和/或监视器，所述的注气机构包括用于覆盖在纸杯开口端面的压板、穿过压板向纸杯内注入热气流的注气管，以及连接压板和注气管的伸缩单元。该装置采用红外热成像非接触无损检测技术，生产流水线中的一次性纸杯产品实现全自动漏气检测和挑选，避免了人工抽检所带来的不确定性和用水检测所带来的破坏性。
Description
技术领域
本发明涉及一种检测装置，尤其涉及用于检测一次性纸杯是否存在漏水缺陷的装置。
背景技术
一次性纸杯在人们的日常生活中运用广泛，目前，纸杯生产质检过程大都采用人工抽检或水密检测，人工抽检会存在不确定性，只能通过概率统计，大致控制质量，无法确保每个纸杯均为合格产品，而水密检测会给纸杯带来破坏性损坏。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是实现一种快捷、高效、可靠的纸杯检漏装置。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种纸杯在线检漏装置，装置包括运输纸杯的传输带，固定在传输带旁用于采集纸杯红外图像的红外热像仪，以及设置于传输带上方的注气机构，该装置还设有与所述红外热像仪连接用于判断纸杯是否合格的控制器和/或监视器，所述的注气机构包括用于覆盖在纸杯开口端面的压板、穿过压板向纸杯内注入热气流的注气管，以及连接压板和注气管的伸缩单元。
针对一个待测纸杯至少设有一个红外热像仪，当红外热像仪设有多个时，分别固定于待测纸杯的不同侧采集图像。
所述的检漏装置还设有次品剔除机构，所述的次品剔除机构与控制器连接，为固定于传输带一侧的伸缩杆装置或吹气装置。
所述的注气管的固接在压板上，所述的伸缩单元与压板之间通过压紧弹簧连接。
所述的伸缩单元与注气管连接，所述的注气管与压板之间通过压紧弹簧连接。
所述的压板朝向纸杯一面设有橡胶密封层。
一种纸杯在线检漏装置的控制方法：
步骤1、纸杯以正立方式排列在传输带上；
步骤2、装置开始工作，传输带将一个纸杯运送到注气机构下方后停止，等待纸杯检测；
步骤3、注气机构下压封住纸杯口，并向杯内注入热空气形成一定压力，并持续额定时间；
步骤4、红外热像仪采集纸杯外轮廓红外图像，并将图像输送至控制器；
步骤5、控制器判断纸杯是否合格；
步骤6、注气机构上升，当前检测的纸杯随传输带向前移动，下一个待检查纸杯移入到注气机构下方；
步骤7、次品剔除机构根据控制器判断结果，将不合格产品剔除；
步骤8、依次循环检测。
进一步的，所述的步骤5中，控制器将红外热像仪采集的图像与预先建立的该型号纸杯的侧面投影轮廓图像进行比对，若相同则判定为合格产品，若不相同则判定为不合格产品。
进一步的，所述的步骤5中，控制器将红外热像仪采集的纸杯轮廓外围图像温度与预先建立的温度阀值比对，若不高于阀值则判定为合格产品，若高于阀值则判定为不合格产品。
进一步的，所述的步骤3中的额定时间不少于1秒。
本发明采用红外热成像非接触无损检测技术，生产流水线中的一次性纸杯产品实现全自动漏气检测和挑选，避免了人工抽检所带来的不确定性和用水检测所带来的破坏性。
附图说明
下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为检漏装置结构示意图；
图2为检漏装置控制流程图；
图3为合格纸杯热成像图；
图4为漏水（不合格）纸杯热成像图；
上述图中的标记均为：1、纸杯；2、注气管；3、压板；4、输送带；5、红外热像仪；6、控制器；7、次品剔除机构；8、监视器。
具体实施方式
本发明是将红外热成像无损检测技术运用在一次性纸杯质量检测中，红外热像仪5是通过非接触探测红外辐射能量(热量)，并将其转换为电信号，进而在显示器上生成热图像和温度值，并可以对温度值进行计算的一种检测设备。红外能量是一种肉眼看不见的能量，它的波长很长，无法被肉眼探测到。它是电磁波谱中的一部分，人类将它感知为热量。与可见光不同，在红外领域里，凡是温度在绝对零度以上的物体都能够散发热量。即使如冰块这样表面非常寒冷的物体，同样能够发射红外能量。物体的温度越高，它所辐射的红外能量就越强。红外热像仪5能够帮助我们看见肉眼无法看见的情况。当物体内部存在缺陷时，它将改变物体的热传导，使物体表面温度分布发生变化，红外热像仪5能够将探测到的物体表面热量精确量化为温度分布热图，从热成像图可以准确识别和分析物体可能存在的异常情况。由于近年来的技术更新，红外热像仪的硬件性能不断提高，环境适应性更强、功能更强大、操作使用更方便，可以满足不同用户在不同场合下的使用需求。由于摄取的是物体表面的红外辐射能不用接触被测物体，也不会干扰被测的温度场，故红外热像技术非常适合于测量运动的物体、危险的物体(如高压线缆)和不易接近的物体。
红外热象仪5基本工作原理，根据普朗克定律，波长一定，测出红外辐射能量E就能算出温度值T，温度和辐射率不同，可形成红外辐射的不同分布，仪器处理器能详细计算出各测点实际的温度值，且以不同颜色的温标显示出与物体表面热分布相应的二维彩色热像图。运用这一方法，便能实现对目标进行远距离热状态成像和测温，并对被测物体的状态进行分析判断。
如果使待测目标中形成热流传播过程，由于目标中缺陷部分和没有缺陷部分的热传导率不同，根据热传导方程理论，这种差异将造成目标中有缺陷部分和没有缺陷部分各自对应的表面温度不同，亦即对应的红外辐射强度不同。如果将物体每一点的温度记录下来，形成场分布图像，就可以明显看出其内部的缺陷部位。红外热像仪摄取的红外图像的每一点都对应一定的温度，且可根据颜色的深浅来判断温度的高低，相同颜色表示温度相同。
热流注入是均匀的，对无缺陷的物体，正面和背面的温度场分布基本上是均匀的，如果物体内部存在缺陷，在缺陷处温度分布将发生变化，对于隔热性的缺陷，正面检测方式，缺陷处因热量堆积呈“热点”，背面检测时，缺陷处则是低温点;而对于导热性的缺陷，正面检测时，缺陷处的温度是低温点，背面检测到缺陷处的温度是“热点”。可见，采用红外检测技术，可以形象地检测出材料表层与浅层缺陷和范围。
基于上述原理，参见图1可知，纸杯在线检漏装置可以有多种实施方式，具体如下：
实施例一
纸杯在线检漏装置由注气机构、输送带4、红外热像仪5和监视器8构成，待检测的纸杯1由输送带4以间歇流动方式的运送到注气机构下方，红外热像仪5放置在输送带4一侧，用于采集纸杯1红外图像，监视器8与红外热像仪5连接，显示采红外图像的影像，这样的检漏装置可以通过人工方式观察是否存在不合格纸杯1,装置成本低，运作可靠。
注气机构设置在传输带4上方，包括用于覆盖在纸杯1开口端面的压板3、穿过压板3向纸杯1内注入热气流的注气管2，以及连接压板3和注气管2的伸缩单元。若伸缩单元与压板3之间通过压紧弹簧连接，则注气管2固定在压板3上，并穿过压板3给纸杯1注气；若伸缩单元与注气管2连接，则注气管2穿过压板3，同时两者之间通过压紧弹簧连接。这样注气机构下压过程，会对纸杯1开口端有一定的压力，确保注气机构注入的热气流不从上沿漏走，同时也能在杯内形成一定压力，确保检测效果。
为了进一步的确保密封效果，压板3朝向纸杯1一面还可以设置一层橡胶密封层，同时橡胶密封层上还可以设置一个与杯口大小相同的圆形凹陷或环形凹陷，使得注气机构下压过程，杯口陷于橡胶密封层的凹陷结构内，提高注气过程的密封性能。
实施例二
纸杯在线检漏装置由注气机构、输送带4、红外热像仪5、控制器6和次品剔除机构7构成，待检测的纸杯1由输送带4以间歇流动方式的运送到注气机构下方，红外热像仪5放置在输送带4一侧，用于采集纸杯1红外图像，控制器6与红外热像仪5连接接收图像信号，次品剔除机构7与控制器6连接，接收控制器6的剔除信号后将不合格产品剔除，这种通过控制器6自动进行不合格产品剔除的检测方法，工作效果高，可靠性强，降低工作强度。
此外，控制器6还可以连接一台监视器8，显示热成像图像，供人工辅助监控，由于纸杯放置在传输带4上的纸杯侧缝位置不固定，因此可以在传输带4两侧放置多台红外热像仪5，分别从不同角度对一个待检测纸杯1进行图像采集，这样可以避免盲区，提高检测可靠性。
次品剔除机构7为固定于传输带4一侧，为伸缩杆装置或吹气装置，通过施加侧向力，将不合格的纸杯1推出传输带4，以达到去除次品的目的。
注气机构设置在传输带4上方，包括用于覆盖在纸杯1开口端面的压板3、穿过压板3向纸杯1内注入热气流的注气管2，以及连接压板3和注气管2的伸缩单元。若伸缩单元与压板3之间通过压紧弹簧连接，则注气管2固定在压板3上，并穿过压板3给纸杯1注气；若伸缩单元与注气管2连接，则注气管2与压板3之间通过压紧弹簧连接。这样注气机构下压过程，会对纸杯1开口端有一定的压力，确保注气机构注入的热气流不从上沿漏走，同时也能在杯内形成一定压力，确保检测效果。
为了进一步的确保密封效果，压板3朝向纸杯1一面还可以设置一层橡胶密封层，同时橡胶密封层上还可以设置一个与杯口大小相同的圆形凹陷或环形凹陷，使得注气机构下压过程，杯口陷于橡胶密封层的凹陷结构内，提高注气过程的密封性能。
基于上述实施例二，参见图2可知，纸杯在线检漏装置的控制方法如下：
步骤1、纸杯1以正立方式排列在传输带4上，传输带4以间歇流动方式运输纸杯1；
步骤2、装置开始工作，传输带4将一个纸杯1运送到注气机构下方后停止，等待纸杯1检测；
步骤3、注气机构下压封住纸杯口，并向杯内注入热空气形成一定压力，并持续额定时间，额定时间不少于1秒，这样能够确保注入热气能形成一定压力，提高检测可靠性；
步骤4、红外热像仪5采集纸杯1外轮廓红外图像，并将图像输送至控制器6；
步骤5、控制器6判断纸杯1是否合格，判断方法采用边缘检测和模糊算法进行产品合格与否的智能判别。控制器6将红外热像仪5采集的图像与预先建立的该型号纸杯的侧面投影轮廓图像进行比对，若相同（如图3）则判定为合格产品，若不相同（如图4）则判定为不合格产品了；同时控制器6将红外热像仪5采集的纸杯1轮廓外围图像温度与预先建立的温度阀值比对，若不高于阀值则判定为合格产品，若高于阀值则判定为不合格产品；
步骤6、注气机构上升，当前检测的纸杯随传输带4向前移动，下一个待检查纸杯1移入到注气机构下方；
步骤7、次品剔除机构7根据控制器6判断结果，将不合格产品剔除；
步骤8、依次循环检测。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种纸杯在线检漏装置，其特征在于：装置包括运输纸杯的传输带（4），固定在传输带（4）旁用于采集纸杯（1）红外图像的红外热像仪（5），以及设置于传输带（4）上方的注气机构，该装置还设有与所述红外热像仪（5）连接用于判断纸杯是否合格的控制器（6）和/或监视器（8），所述的注气机构包括用于覆盖在纸杯（1）开口端面的压板（3）、穿过压板（3）向纸杯（1）内注入热气流的注气管（2），以及连接压板（3）和注气管（2）的伸缩单元；
针对一个待测纸杯（1）至少设有一个红外热像仪（5），当红外热像仪（5）设有多个时，分别固定于待测纸杯（1）的不同侧采集图像；
所述的注气管（2）的固接在压板（3）上，所述的伸缩单元与压板（3）之间通过压紧弹簧连接，所述的压板（3）朝向纸杯（1）一面设有橡胶密封层。
2.根据权利要求1所述的纸杯在线检漏装置，其特征在于：所述的检漏装置还设有次品剔除机构（7），所述的次品剔除机构（7）与控制器（6）连接，为固定于传输带（4）一侧的伸缩杆装置或吹气装置。
3.根据权利要求2所述的纸杯在线检漏装置，其特征在于：所述的伸缩单元与注气管（2）连接，所述的注气管（2）与压板（3）之间通过压紧弹簧连接。
4.一种基于权利要求1-3中任一项所述的纸杯在线检漏装置的控制方法，其特征在于：
步骤1、纸杯（1）以正立方式排列在传输带（4）上；
步骤2、装置开始工作，传输带（4）将一个纸杯（1）运送到注气机构下方后停止，等待纸杯（1）检测；
步骤3、注气机构下压封住纸杯口，并向杯内注入热空气形成一定压力，并持续额定时间；
步骤4、红外热像仪（5）采集纸杯（1）外轮廓红外图像，并将图像输送至控制器（6）；
步骤5、控制器（6）判断纸杯（1）是否合格；
步骤6、注气机构上升，当前检测的纸杯随传输带（4）向前移动，下一个待检查纸杯（1）移入到注气机构下方；
步骤7、次品剔除机构（7）根据控制器（6）判断结果，将不合格产品剔除；
步骤8、依次循环检测。
5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于：所述的步骤5中，控制器（6）将红外热像仪（5）采集的图像与预先建立的该型号纸杯的侧面投影轮廓图像进行比对，若相同则判定为合格产品，若不相同则判定为不合格产品。
6.根据权利要求4或5所述的控制方法，其特征在于：所述的步骤5中，控制器（6）将红外热像仪（5）采集的纸杯（1）轮廓外围图像温度与预先建立的温度阀值比对，若不高于阀值则判定为合格产品，若高于阀值则判定为不合格产品。
7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于：所述的步骤3中的额定时间不少于1秒。
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