一種噴碼位置偏移的檢測方法及裝置設(shè)計(jì)

陳玉華

（江蘇電子信息職業(yè)學(xué)院智能制造學(xué)院，江蘇 淮安 223003）

1 問題的提出及研究意義

“噴碼”特指噴碼機(jī)噴印信息碼的過程，如在產(chǎn)品包裝上噴印生產(chǎn)日期、條形碼、二維碼及流水碼等。噴碼在生產(chǎn)中非常普遍，相當(dāng)于產(chǎn)品“行走的標(biāo)簽”，代表著產(chǎn)品獨(dú)一無二的特性。噴碼可以在平面上噴碼，如紙張、打印袋等，還可以在弧面上噴碼，類似飲料罐生產(chǎn)日期的噴碼。傳統(tǒng)的噴碼機(jī)噴碼效果與很多因素有關(guān)，如環(huán)境的溫濕度、噴墨的質(zhì)量、墨水變干的速度等。其中，對于流水線產(chǎn)品的噴碼，一旦一個(gè)產(chǎn)品的噴碼位置發(fā)生了改變，那么這個(gè)產(chǎn)品之后的噴碼位置都會產(chǎn)生偏差，而且現(xiàn)在也沒有具有檢測功能的糾偏裝置，嚴(yán)重影響噴碼工作的進(jìn)行。噴碼缺陷會影響產(chǎn)品的包裝形象[1]，特別是食品包裝行業(yè)，產(chǎn)品生產(chǎn)信息的完整性至關(guān)重要[2]。因此，時(shí)刻保持對噴碼位置的監(jiān)控是當(dāng)下噴碼行業(yè)非常需要關(guān)心的問題。

目前大多數(shù)企業(yè)還是通過人工抽檢的方式對貨物噴碼進(jìn)行檢測，一定程度上還是會不可避免地造成漏檢誤檢[3]。針對傳統(tǒng)噴碼機(jī)噴碼位置糾偏效果不好的問題，提供一種更為有效的噴碼位置偏移的檢測方法及裝置，對于企業(yè)的自動化生產(chǎn)具有非常重要的意義。

2 噴碼位置偏移的檢測方法及裝置設(shè)計(jì)

2.1 檢測方法與流程

本設(shè)計(jì)中噴碼位置偏移的檢測流程見圖1，具體為：在預(yù)制件預(yù)制噴碼位置一側(cè)設(shè)置至少一個(gè)標(biāo)記物，標(biāo)記物的形狀要能獲得前后明暗度較大的差別，最好為圓臺或者圓錐形的凸起，凸起的數(shù)量為4個(gè)，均勻設(shè)置于預(yù)制噴碼位置的周向；調(diào)整噴碼位置與對應(yīng)預(yù)制噴碼位置相一致；對標(biāo)記物進(jìn)行噴涂標(biāo)記，標(biāo)記材料的感光效果符合正常人眼能明確觀察到即可，比如使用AgI；檢測裝置對標(biāo)記材料的反光進(jìn)行分析，存在偏移則發(fā)出警報(bào)；根據(jù)偏移情況對噴碼頭的噴碼方向進(jìn)行調(diào)整。預(yù)制件噴碼位置一側(cè)的標(biāo)記物具有感光功能，檢測裝置的檢測部可以根據(jù)凸起上感光部的顏色變化識別偏移的方向，進(jìn)而對噴頭的位置進(jìn)行微調(diào)。

圖1 噴碼位置偏移的檢測方法流程圖

2.2 檢測裝置構(gòu)成結(jié)構(gòu)與實(shí)施方式

第120頁圖2為噴碼位置偏移的檢測裝置軸測圖。本設(shè)計(jì)的噴碼位置偏移檢測裝置包括：底座上設(shè)有第一安裝柱和第二安裝柱；噴碼裝置設(shè)于第一安裝柱上端；檢測裝置設(shè)于第二安裝柱上端；傳送裝置設(shè)于噴碼裝置上噴頭的對應(yīng)前部位置，包括滾輪若干個(gè)；傳送帶和連接架，連接架與底座相連接，傳送帶套設(shè)于滾輪外；傳送帶上設(shè)有限位槽，沿傳送帶的運(yùn)動周向均勻排布；限位槽的設(shè)置限制了預(yù)制件的運(yùn)動方向，可以提高噴碼的精確性。

圖2 噴碼位置偏移的檢測裝置軸測圖1—底座；2—第一安裝柱；3—第二安裝柱；4—噴碼裝置；5—檢測裝置；6—滾輪；7—傳送帶；8—連接架；9—限位槽

圖3為噴碼位置偏移的檢測裝置的正視圖。檢測裝置上設(shè)有檢測部，檢測部與預(yù)制件上預(yù)制的噴碼位置對應(yīng)設(shè)置；檢測部一側(cè)設(shè)有不止一個(gè)檢測探頭；檢測探頭的位置方向與預(yù)制件上設(shè)有的標(biāo)記物相對應(yīng)設(shè)置；檢測部的數(shù)量和標(biāo)記物相對應(yīng)，這樣檢測的效果較好。預(yù)制件噴碼后即可進(jìn)行檢測，如果檢測部檢測到的位置與預(yù)定位置吻合，直接進(jìn)行下一環(huán)節(jié)的工作；如果檢測部檢測到的位置與預(yù)定位置有偏差，則檢測裝置會發(fā)出警報(bào)，進(jìn)而停止噴碼，調(diào)整噴頭的位置。

圖3 噴碼位置偏移的檢測裝置的正視圖1—底座；5—檢測裝置；6—滾輪；7—傳送帶；8—連接架；10—檢測探頭；11—打光裝置

檢測裝置上設(shè)有打光裝置，設(shè)于若干檢測探頭的中間，其工作原理見圖4。由于光線照射到凸起結(jié)構(gòu)上時(shí)，凸起結(jié)構(gòu)迎光面和背光面會顯現(xiàn)出明暗交界線，迎光面和背光面分別對應(yīng)中心線，二者共線，而該線的延伸方向即為偏移的矢量方向。在對標(biāo)記物進(jìn)行標(biāo)記材料的噴涂時(shí)，通過確定標(biāo)記物被覆蓋面積和裸露面積的差值可以確定位置偏移量。上述矢量方向與偏移量疊加即得偏移矢量。如果打光裝置對凸起打光形成的明暗交接線在正常狀態(tài)下，即預(yù)制件的位置沒有發(fā)生偏移，但是一旦打光裝置對凸起打光后產(chǎn)生了跟初始明暗交界線不一致的交接線，最直觀的是凸起背光陰影面積的大小發(fā)生了明顯變化，這樣就可以根據(jù)明暗交界線的情況對打光裝置進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整到偏移后的明暗交界線與初始明暗交接線同線的狀態(tài)。

圖4 噴碼位置偏移的檢測裝置打光裝置工作示意圖

當(dāng)檢測裝置對凸起進(jìn)行照亮檢測時(shí)，凸起上前后左右的反光情況不同，如果噴碼位置有偏差，那么在偏差位置的噴碼位置顯示標(biāo)記物上的反光情況會出現(xiàn)差別，這樣會導(dǎo)致檢測裝置識別不到預(yù)定的位置，進(jìn)而得出噴碼出現(xiàn)偏差的結(jié)果。類似噴碼位置往前偏一點(diǎn)，對應(yīng)凸起頂部往前位置的亮度會變亮，那么只需要把噴碼機(jī)的噴頭往后移一點(diǎn)就可以完成偏差的糾正；類似前后左右均可以以凸起的亮度情況進(jìn)行微調(diào)。

3 噴碼位置偏移的檢測裝置的特點(diǎn)

本裝置具有以下特點(diǎn)：一是預(yù)制件噴碼位置一側(cè)的標(biāo)記物具有感光功能，檢測裝置是根據(jù)感光亮度的變化進(jìn)行檢測，凸起結(jié)構(gòu)使感光亮度的差別更加明顯，更適于工作人員識別；二是設(shè)計(jì)凸起的數(shù)量為4個(gè)，且均勻分布于預(yù)制噴碼位置的周向，檢測部獲得的數(shù)據(jù)為前后左右4個(gè)相對數(shù)據(jù)，噴頭位置的調(diào)整更加方便；三是傳送帶上設(shè)有限位槽，產(chǎn)品在限位槽上進(jìn)行滑動，減少了因?yàn)楫a(chǎn)品本身位置變化而引起的誤差。

本設(shè)計(jì)方案解決了噴碼位置發(fā)生偏差帶來的問題，有利于提升噴碼機(jī)噴碼的效果和質(zhì)量。以上以本設(shè)計(jì)的理想實(shí)施為啟示，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以在不脫離本設(shè)計(jì)構(gòu)思的前提下，做出若干變形和改進(jìn)。