一种高速设备故障诊断拍照系统

摘 要：本文介绍了一种高速设备故障诊断拍照系统，包括图像采集组件和控制单元，可以在高速设备正常运行过程中，采集到不合格烟包的照片，为维修工处理概率低的偶发故障提供帮助，快速准确的确定设备故障范围，大幅度提高处理偶发故障的处理效率和准确度。

关键词：诊断;高速;拍照;故障

烟草设备运行速度越来越高，设备故障诊断难度越来越高，对维修人员的技术水平要求也越来越高。目前，人工视觉技术已经发展的较为成熟，在企业特别是外观检测方面获得了大量的应用[1，2，3，4]，如果能够将人工视觉应用到故障诊断方面，弥补人类视觉的缺陷，适应现如今设备的高速化，一定会取得事半功倍的效果。

1 存在问题

随着烟草包装设备运行速度越来越高，维修人员在处理烟包质量问题的难度也越来越高，特别是偶发小概率的烟包质量问题，仅凭肉眼，很多时候无法判断不合格烟包是在设备的哪个部位产生的，需要多次的维修、验证，才能最终确定设备有问题的部位，最终完成维修，但是这个过程往往耗时很长，还会产生大量的待处理的烟包，增加消耗，因此，仅仅依靠肉眼去判断烟包质量问题已经变的越来越不可能，而且效率低下。

为了克服现有的处理高速包装设备缺乏辅助工具的问题，本文提供一种高速设备故障诊断拍照系统，该系统能够在设备高速运行过程中采集到不合格烟包的照片，快速、准确的确定设备故障范围。

2 系统组成及原理[5，6]

该高速设备故障诊断拍照系统包括工业智能相机、照明光源、PLC控制器、工控机、触摸显示器、光纤放大器，工业智能相机与照明光源安装在需要观测的位置，照明光源与工业智能相机配套，控制器与照相机、照明光源连接，工控机对控制器送入的图片进行图像处理和图像算法，并与标准图片进行比对。

如图2所示，工业智能相机与照明光源通过强力万向支座？？[7，8]安装在观测位置，工业智能相机对烟包进行拍照监测，只有光纤放大器检测到检测位置存在烟包时，其输出高电平，有PLC控制器输出拍照触发脉冲信号，启动工业智能相机及照明光源进行频闪工作。工业智能相机及时对观测点的烟包进行图片抓拍，拍摄的图片经过处理后送入工控机，工控机内的图像软件经过图片灰度及二维化处理，并将其与标准合格烟包图片进行比对，如果其比对数值小于设定门槛值，系统认为该小盒烟包为正常合格烟包，反之，比对数值大于设定门槛值，系统认为该小盒烟包为缺陷烟包，进行保存。用户可以通过触摸显示屏对检测的精度及参数进行修改、调整和优化。

对于高速设备，当遇到偶发、小概率质量问题时，由于设备的生产工序很多，整个生产链很长，一时无法确定不合格品是在设备的哪个部位产生，可以依靠本故障诊断拍照系统，在生产链中的某个部位设定观测点，调整照明光源位置角度，确保工业智能相机的成像清晰度，然后在屏幕中对门槛值进行设定，这些准备工作做好后就可以开机运行，运行过程中查看不合格图片，如果有发现不合格品，则证明不合格品是由该检测点的上游造成的，以此缩小、确定不合格品产生的部位，最终进行维修。

3 使用效果

某煙草工业GDX2包装机出现过一起小盒撕破的质量问题，概率非常小，一个班1-5包。由于该质量问题属于偶发故障，且车速较快，维修人员无法进行观察，只能依靠经验判断进行维修，经过多次维修，该质量问题仍然没有得到根本解决。

利用本文的高速设备故障诊断拍照系统，首先选择监测点1为六号轮处，经过半个班的运行，在此处发现相同小盒撕破烟包，确定发生该质量问题的设备部位在六号轮之前。于是选择监测点2为小盒商标第一通道，经过3小时的运行，与监测点2发现相同小盒撕破烟包，确定发生该质量问题的设备部位在商标纸第一通道之前。经过这两个监测点的检测，已经大大缩小了发生该质量问题的设备部位，经过最终检修，确定纸库问题，维修后故障彻底解决。

参考文献：

[1] 张军.烟条外观检测系统设计探讨[J]. 科技创新导报. 2010（13）

[2] 乔敬，关军喜.在老式包装机上加装缺包检测系统[J]. 烟草科技. 1999（02）

[3] 谢玲，徐志明. GDX1-8000型包装机条盒缺包检测装置的改进[J]. 烟草科技. 2001（04）

[4] 周传宏，陈郭宝，王怀虎，康少博.OpenCV在条烟视觉检测系统中的应用[J]. 机械设计与制造. 2011（11）

[5] 罗彩丽. GDX2包装机组CH小包透明纸检测系统的设计应用[J]. 烟草科技. 2013（03）

[6] 赵霙，郑启旺，徐邓，张乐年.烟条外观检测软件系统设计[J]. 机械制造与自动化. 2012（02）

[7] 高秀华，王志明.工程分析与电子样机模拟-CATIA V5在工程实践中的应用，2004.

[8] 成大先.机械设计手册，2002。

作者简介：

刘长胜，（1986.07.27）、性别-男、籍贯-河北蔚县、职称-助理工程师、研究方向-从事烟草包装设备管理与维修工作;单位名称-厦门烟草工业有限责任公司