利用彩色區(qū)域識別傳感器對產(chǎn)品包裝進行分揀

由于采用了既經(jīng)濟又方便的視覺傳感器，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行分揀。這種視覺傳感器通過區(qū)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(xiàn)象，從而省略了人工分揀的步驟。它具有緊湊耐用的設(shè)計，各種工業(yè)環(huán)境下進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。隨著產(chǎn)品銷量的增加，在加工過程中對牛奶裝箱后分揀的要求也越來越高。

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

它在Weiding的工廠有大約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。該工廠擁有五條生產(chǎn)線，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、雙層或四層進行裝箱，然后一起通過傳送裝置送往分揀車間。各種不同類型的類型的紙箱在這兒經(jīng)過再次分揀，按照不同的包裝準確的分裝到五條輸送帶上。

最初該廠主用通過光柵檢測牛奶外包裝箱的高度和/或長度進行產(chǎn)品分揀，也沒有發(fā)生什么誤檢問題。但是后來，隨著產(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——僅僅通過尺寸進行分揀已經(jīng)變得越來越困難了。Hochwald公司的電氣工程經(jīng)理Markus Werkstetter說：“為了準確的將各種包裝箱分送到不同的輸送帶上，并且不需要人工進行干預，我們開始考慮采用一種盡可能經(jīng)濟高效且使用方便的系統(tǒng)，它能夠通過檢測所經(jīng)過的包裝箱的顏色進行分揀。”

簡單、緊湊、經(jīng)濟高效

經(jīng)過對比，該公司最后決定采用西門子自動化與驅(qū)動集團生產(chǎn)的SimaticMV220視覺傳感器。這種創(chuàng)新式彩色區(qū)域檢測傳感器綜合了強大的圖像處理技術(shù)和簡單、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(shè)計緊湊，大小僅有113 x 35 x 90mm，各種進行色彩區(qū)分的元件一應俱全。最為重要的是，這種數(shù)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(xù)可調(diào)鏡頭，成像區(qū)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(shù)字輸入和輸出，二者通過作用相當于電源的M12連接器實現(xiàn)。該視覺傳感器可以“學會”16種不同的測試模型，經(jīng)過保存后，可以自動檢測各種靜止或運動的物體。

系統(tǒng)事先無需經(jīng)過復雜的編程操作即可進行色彩檢測，它采用手動對焦方式，對焦時通過圖像窗口中的兩個激光點幫助操作。傳感器的調(diào)整采用菜單操作方式，可借助于系統(tǒng)所提供的模板進行。用戶所作的只是提供一個或多個OK模型，一旦傳感器記住了所有模型，就可以立即開始工作。

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”測試類型進行測試。需要檢測的顏色樣本（模型）由中央控制器指定，并通過設(shè)備的數(shù)字輸入傳輸至設(shè)備本身。

通過控制柜上的SimaticTP170B觸摸屏，最多可指定16種顏色樣本。

Markus Werkstetter說：“從滿足使用的角度看，目前只要能對顏色樣本進行檢測并將檢測結(jié)果與隨后的幾何形狀掃描聯(lián)系起來就足夠了。”其中，配備有315-2DP CPU的SimaticS7-300中央處理器通過該信息可以清晰的、準確無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(tǒng)與 Simatic 控制器的連接通過視覺傳感器的數(shù)字輸入和輸出實現(xiàn)，并且通過Profibus總線分配至現(xiàn)場的ET 200 I/O站點。裝箱車間的本地操作和監(jiān)控通過SimaticTP170B觸摸屏進行。今后還將部署灌裝車間和分揀車間各自的自動控制系統(tǒng)之間的相互網(wǎng)絡(luò)連接，從而使加工過程變得更為透明。

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

通過此次Hochwald的項目，西門子的視覺傳感器產(chǎn)品充分證明了自己的實力。Werkstetter最后說：“MV220的功能充分滿足了我們的使用需求，使用起來既簡單又方便。再者，該設(shè)備無需任何專業(yè)知識即可得心應手的使用。一句話，它的性價比確實不錯。”