让牛奶准确无误的送达-利用简单的彩色区域识别传感器对产品包装

［摘要］：由于采用了既经济又方便的视觉传感器，本文中介绍的这家知名的浓缩牛奶生产商成功地将各种不同的包装箱准确的送到相应的分拣中心进行分拣。［关键词］：视觉传感器 包装 分拣
          由于采用了既经济又方便的视觉传感器，本文中介绍的这家知名的浓缩牛奶生产商成功地将各种不同的包装箱准确的送到相应的分拣中心进行分拣。这种视觉传感器通过区分不同的颜色，可靠的消除了产品在最终包装阶段产生的混装现象，从而省略了人工分拣的步骤。它具有紧凑耐用的设计，各种工业环境下进行电子图像处理所需的部件和功能一应俱全。
          Hochwald Nahrungsmittel-Werke公司位于Polling，拥有Bärenmarke、Glücksklee等优质产品和其他出口产品。该公司在多年以前就已名扬世界。随着产品销量的增加，在加工过程中对牛奶装箱后分拣的要求也越来越高。
  
          SimaticMV220包含进行颜色检测所需的全部组件，其中包括相机、数字I/O 、激光辅助对焦装置等等 。
          它在Weiding的工厂有大约180名员工，每年要将大约2亿升牛奶加工成浓缩奶、奶粉制品以及鲜奶产品，其中绝大部分浓缩牛奶都用于出口。该工厂拥有五条生产线，产品有80克、170克、340克、410克四种包装。
          各种不同包装的牛奶分成单层、双层或四层进行装箱，然后一起通过传送装置送往分拣车间。各种不同类型的类型的纸箱在这儿经过再次分拣，按照不同的包装准确的分装到五条输送带上。
          最初该厂主用通过光栅检测牛奶外包装箱的高度和/或长度进行产品分拣，也没有发生什么误检问题。但是后来，随着产品包装的不断多样化--最后大约有18种不同尺寸、100多种款式的外包装箱--仅仅通过尺寸进行分拣已经变得越来越困难了。Hochwald公司的电气工程经理Markus Werkstetter说：“为了准确的将各种包装箱分送到不同的输送带上，并且不需要人工进行干预，我们开始考虑采用一种尽可能经济高效且使用方便的系统，它能够通过检测所经过的包装箱的颜色进行分拣。”
          简单、紧凑、经济高效
          经过对比，该公司最后决定采用西门子自动化与驱动集团生产的SimaticMV220视觉传感器。这种创新式彩色区域检测传感器综合了强大的图像处理技术和简单、紧凑的传感器技术，防护等级达到IP 65，适合在要求较高的工业环境中使用。
          这种传感器产品设计紧凑，大小仅有113 x 35 x 90mm，各种进行色彩区分的元件一应俱全。最为重要的是，这种数码相机配备了CMOS芯片，色彩分析的分辨率高达640 x 480像素，并且采用连续可调镜头，成像区域范围在 40 x 30到200 x 150mm之间，检测距离在50到250 mm之间。不仅如此，它还备有白色光源、激光对焦辅助装置、简单的操作和显示单元，以及按钮、显示屏、LED指示灯。
  
          五条生产线每分钟总共可检测40只包装箱，并将其准确的送往各自的目的地。
          它还集成有数字输入和输出，二者通过作用相当于电源的M12连接器实现。该视觉传感器可以“学会”16种不同的测试模型，经过保存后，可以自动检测各种静止或运动的物体。
          系统事先无需经过复杂的编程操作即可进行色彩检测，它采用手动对焦方式，对焦时通过图像窗口中的两个激光点帮助操作。传感器的调整采用菜单操作方式，可借助于系统所提供的模板进行。用户所作的只是提供一个或多个OK模型，一旦传感器记住了所有模型，就可以立即开始工作。
          为了检测包装箱的颜色或标签，Hochwald公司采用了平均测试密度为64色（总共有16到2048种颜色）的“Matching”测试类型进行测试。需要检测的颜色样本（模型）由中央控制器指定，并通过设备的数字输入传输至设备本身。
  
          通过控制柜上的SimaticTP170B触摸屏，最多可指定16种颜色样本。
          Markus Werkstetter说：“从满足使用的角度看，目前只要能对颜色样本进行检测并将检测结果与随后的几何形状扫描联系起来就足够了。”其中，配备有315-2DP CPU的SimaticS7-300中央处理器通过该信息可以清晰的、准确无误的确定包装箱的形状和颜色，随之确定其送抵目的地。系统与 Simatic 控制器的连接通过视觉传感器的数字输入和输出实现，并且通过Profibus总线分配至现场的ET 200 I/O站点。装箱车间的本地操作和监控通过SimaticTP170B触摸屏进行。今后还将部署灌装车间和分拣车间各自的自动控制系统之间的相互网络连接，从而使加工过程变得更为透明。
          到那时，Hochwald公司就可以在包装箱经过时，通过数字输入信号准确无误进行相片拍摄。每条生产线（共五条）的处理速度可达到每分钟5到12箱，从而在理论上实现每秒钟1箱的生产速度。实际上，通过制定科学的生产计划，可以最大限度的降低对纸箱尺寸和颜色的统一性的要求，而且每分钟最高可检测约40箱。在设计方面，MV220每秒钟可拍摄30张照片，而这个数字并不影响其处理速度。
          通过此次Hochwald的项目，西门子的视觉传感器产品充分证明了自己的实力。Werkstetter最后说：“MV220的功能充分满足了我们的使用需求，使用起来既简单又方便。再者，该设备无需任何专业知识即可得心应手的使用。一句话，它的性价比确实不错。”