一種噴碼位置偏移的檢測方法及裝置設計

陳玉華

（江蘇電子信息職業學院智能制造學院，江蘇 淮安 223003）

1 問題的提出及研究意義

“噴碼”特指噴碼機噴印信息碼的過程，如在產品包裝上噴印生產日期、條形碼、二維碼及流水碼等。噴碼在生產中非常普遍，相當于產品“行走的標簽”，代表著產品獨一無二的特性。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，類似飲料罐生產日期的噴碼。傳統的噴碼機噴碼效果與很多因素有關，如環境的溫濕度、噴墨的質量、墨水變干的速度等。其中，對于流水線產品的噴碼，一旦一個產品的噴碼位置發生了改變，那么這個產品之后的噴碼位置都會產生偏差，而且現在也沒有具有檢測功能的糾偏裝置，嚴重影響噴碼工作的進行。噴碼缺陷會影響產品的包裝形象[1]，特別是食品包裝行業，產品生產信息的完整性至關重要[2]。因此，時刻保持對噴碼位置的監控是當下噴碼行業非常需要關心的問題。

目前大多數企業還是通過人工抽檢的方式對貨物噴碼進行檢測，一定程度上還是會不可避免地造成漏檢誤檢[3]。針對傳統噴碼機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，對于企業的自動化生產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計

2.1 檢測方法與流程

本設計中噴碼位置偏移的檢測流程見圖1，具體為：在預制件預制噴碼位置一側設置至少一個標記物，標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，凸起的數量為4個，均勻設置于預制噴碼位置的周向；調整噴碼位置與對應預制噴碼位置相一致；對標記物進行噴涂標記，標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；檢測裝置對標記材料的反光進行分析，存在偏移則發出警報；根據偏移情況對噴碼頭的噴碼方向進行調整。預制件噴碼位置一側的標記物具有感光功能，檢測裝置的檢測部可以根據凸起上感光部的顏色變化識別偏移的方向，進而對噴頭的位置進行微調。

圖1 噴碼位置偏移的檢測方法流程圖

2.2 檢測裝置構成結構與實施方式

第120頁圖2為噴碼位置偏移的檢測裝置軸測圖。本設計的噴碼位置偏移檢測裝置包括：底座上設有第一安裝柱和第二安裝柱；噴碼裝置設于第一安裝柱上端；檢測裝置設于第二安裝柱上端；傳送裝置設于噴碼裝置上噴頭的對應前部位置，包括滾輪若干個；傳送帶和連接架，連接架與底座相連接，傳送帶套設于滾輪外；傳送帶上設有限位槽，沿傳送帶的運動周向均勻排布；限位槽的設置限制了預制件的運動方向，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。檢測裝置上設有檢測部，檢測部與預制件上預制的噴碼位置對應設置；檢測部一側設有不止一個檢測探頭；檢測探頭的位置方向與預制件上設有的標記物相對應設置；檢測部的數量和標記物相對應，這樣檢測的效果較好。預制件噴碼后即可進行檢測，如果檢測部檢測到的位置與預定位置吻合，直接進行下一環節的工作；如果檢測部檢測到的位置與預定位置有偏差，則檢測裝置會發出警報，進而停止噴碼，調整噴頭的位置。

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

檢測裝置上設有打光裝置，設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構上時，凸起結構迎光面和背光面會顯現出明暗交界線，迎光面和背光面分別對應中心線，二者共線，而該線的延伸方向即為偏移的矢量方向。在對標記物進行標記材料的噴涂時，通過確定標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下，即預制件的位置沒有發生偏移，但是一旦打光裝置對凸起打光后產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生了明顯變化，這樣就可以根據明暗交界線的情況對打光裝置進行調整，調整到偏移后的明暗交界線與初始明暗交接線同線的狀態。

圖4 噴碼位置偏移的檢測裝置打光裝置工作示意圖

當檢測裝置對凸起進行照亮檢測時，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記物上的反光情況會出現差別，這樣會導致檢測裝置識別不到預定的位置，進而得出噴碼出現偏差的結果。類似噴碼位置往前偏一點，對應凸起頂部往前位置的亮度會變亮，那么只需要把噴碼機的噴頭往后移一點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行微調。

3 噴碼位置偏移的檢測裝置的特點

本裝置具有以下特點：一是預制件噴碼位置一側的標記物具有感光功能，檢測裝置是根據感光亮度的變化進行檢測，凸起結構使感光亮度的差別更加明顯，更適于工作人員識別；二是設計凸起的數量為4個，且均勻分布于預制噴碼位置的周向，檢測部獲得的數據為前后左右4個相對數據，噴頭位置的調整更加方便；三是傳送帶上設有限位槽，產品在限位槽上進行滑動，減少了因為產品本身位置變化而引起的誤差。

本設計方案解決了噴碼位置發生偏差帶來的問題，有利于提升噴碼機噴碼的效果和質量。以上以本設計的理想實施為啟示，本領域普通技術人員可以在不脫離本設計構思的前提下，做出若干變形和改進。