本發(fā)明屬于香煙條盒的缺包檢測領(lǐng)域，涉及一種基于渦流檢測的香煙條盒的缺包檢測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在煙盒包裝生產(chǎn)過程中，缺包問題是一個(gè)需要高度關(guān)注的質(zhì)量控制點(diǎn)。煙盒缺包指的是在煙盒的制造或填充環(huán)節(jié)中，由于各種原因?qū)е虏糠譄煱茨苷_裝入煙盒內(nèi)部，或者煙盒內(nèi)部煙包數(shù)量不符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。這種情況不僅影響了產(chǎn)品的整體美觀度，更重要的是，它可能引發(fā)消費(fèi)者對產(chǎn)品質(zhì)量的質(zhì)疑，進(jìn)而影響品牌形象和市場口碑。

2、現(xiàn)階段關(guān)于煙盒缺包的檢測技術(shù)主要有動態(tài)稱重檢測方法、機(jī)器視覺檢測方法、光子檢測方法。例如授權(quán)公告號為cn?209427160?u的專利技術(shù)，其利用稱重單元，根據(jù)預(yù)設(shè)煙箱的重量和測量所得的煙箱重量進(jìn)行對比，以此來判斷是否存在缺條的現(xiàn)象。但是由于受單煙支生產(chǎn)時(shí)克重上、下限偏差，導(dǎo)致10000支累積的偏差及循環(huán)煙箱回收利用造成本身的重量偏差，以及稱重系統(tǒng)自身的偏移，導(dǎo)致一件煙的正常重量波動已超出一條煙的重量，往往會導(dǎo)致出現(xiàn)漏檢、誤檢的情況；授權(quán)公告號為cn?118768234?a，名稱為一種基于及其視覺技術(shù)的條盒缺包檢測方法及系統(tǒng)的發(fā)明專利，將拍照所得的圖像進(jìn)行處理來判斷是否存在煙條缺包的現(xiàn)象。但是機(jī)器視覺檢測技術(shù)在未封裝之前進(jìn)行檢測，箱皮未包裝，這項(xiàng)技術(shù)受非密閉干擾因素較多，鏡頭安裝在推手上，震動、灰塵、光源等因素都會影響系統(tǒng)最終的判斷，從而造成誤檢、漏檢等現(xiàn)象。授權(quán)公告號為cn?109733690?b，名稱為一種基于光電動態(tài)掃描技術(shù)的香煙條盒缺包檢測裝置及方法的發(fā)明專利，其本質(zhì)上是利用射線的強(qiáng)穿透性，在煙條兩側(cè)均勻排放光子接收和發(fā)射單元，通過分析信號的強(qiáng)度來判斷是否存在缺包缺條的情況。但是這項(xiàng)技術(shù)存在成本高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問題，并且射線的強(qiáng)輻射性會對人體造成潛在的危險(xiǎn)。

3、所以急需一種適用性強(qiáng)、安全性高的新的檢測技術(shù)。基于渦流檢測技術(shù)裝置結(jié)構(gòu)簡單、不存在輻射問題、適用性好，不需要參考值進(jìn)行對比。

4、授權(quán)公告號為cn?203638218?u和授權(quán)公告號為cn?109581512?b。這兩項(xiàng)專利都使用渦流檢測技術(shù)檢測香煙缺包。但是對于渦流探頭之間的電磁串?dāng)_沒有提出解決方法，對于煙盒存在特殊擺放位置時(shí)，若不對探頭采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練分析會出現(xiàn)誤判的現(xiàn)象。授權(quán)公告號為cn?219989693?u，該專利利用金屬傳感器檢測煙條是否缺包。針對該專利提出的煙條可能存在煙盒特殊的擺放位置從而導(dǎo)致均勻擺放在煙條兩側(cè)的探頭都檢測到金屬信號變化從而導(dǎo)致誤判的這一現(xiàn)象提出使用人工智能算法進(jìn)行訓(xùn)練和學(xué)習(xí)的方法，消除這種情況造成的誤判，提高檢測系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。

5、綜上所述，針對現(xiàn)階段香煙檢測的技術(shù)存在適用性低、安全性差、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高等問題，提出一種基于渦流檢測的香煙條盒的缺包檢測系統(tǒng)，并結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)提高系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的就是提供一種基于渦流檢測的香煙條盒的缺包檢測系統(tǒng)，彌補(bǔ)了動態(tài)稱重技術(shù)、機(jī)器視覺技術(shù)、光子技術(shù)在香煙條盒的缺包檢測方面的不足，提高安全性、簡化裝置結(jié)構(gòu)、降低成本、提高系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。

2、本發(fā)明包括相對設(shè)置的兩個(gè)高靈敏度陣列式渦流無損檢測探頭、多通道脈沖激勵信號發(fā)生電路、主控芯片mcu、多通道功率放大電路、多通道信號調(diào)理模塊、無線通信模塊和pc上位機(jī)。

3、高靈敏度陣列式渦流無損檢測探頭分別設(shè)置在待測香煙條盒的兩側(cè)，每個(gè)煙包對應(yīng)相對設(shè)置的兩組磁傳感探頭；

4、主控芯片mcu通過控制多通道脈沖激勵發(fā)生電路將特定的頻率和幅值的脈沖信號加載到兩個(gè)高靈敏度陣列式渦流無損檢測探頭的每組線圈上，高靈敏度陣列式渦流無損檢測探頭在脈沖激勵下產(chǎn)生初級磁場，被測煙包鋁箔表面產(chǎn)生渦流，周圍感生出次級磁場，次級磁場在磁傳感探頭芯片敏感方向產(chǎn)生一個(gè)磁場信號，該信號引起的變化被磁傳感芯片檢測并分辨。高靈敏度陣列式渦流無損檢測探頭內(nèi)的多個(gè)磁傳感探頭多通道實(shí)時(shí)采集多個(gè)煙包的磁場信號，然后將采集的信號通過多通道信號調(diào)理模塊進(jìn)行濾波和放大后，傳輸給主控芯片mcu。最后，mcu將信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換并通過無線通信模塊將數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)，上位機(jī)將多路磁傳感探頭采集的磁場信號輸入邏輯回歸模型，通過邏輯回歸模型判斷有無漏包、分析漏包情況。

5、進(jìn)一步的，將所述的磁傳感探頭的敏感位置貼近被探測物。

6、進(jìn)一步的，所述的磁傳感探頭包括骨架、磁傳感芯片、圓形pcb板、多層激勵線圈。所述的磁傳感探頭采用高靈敏度、高分辨的磁傳感芯片最為敏感單元，采用小尺寸密集空間內(nèi)的多層激勵線圈纏繞方式。

7、進(jìn)一步的，在所述的激勵線圈的外表面設(shè)置有磁屏蔽層。作為優(yōu)選，磁屏蔽層選用軟磁材料。

8、進(jìn)一步的，采用歷史煙包磁場信號對所述的人工智能算法分析模型進(jìn)行訓(xùn)練，首先對歷史煙包磁場信號的缺失值、異常值等問題，使用均值填充方法進(jìn)行預(yù)處理；然后去除與目標(biāo)變量無關(guān)的特征，保留對分類結(jié)構(gòu)影響較大的特征；在特征選擇后，使用邏輯回歸模型對數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，求解回歸系數(shù)；其次采用梯度下降法對模型參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，選擇最佳參數(shù)；完成模型的訓(xùn)練。

9、作為優(yōu)選，所使用的磁傳感芯片選用巨磁電阻傳感芯片或隧道結(jié)磁電阻傳感芯片。

10、本發(fā)明鑒于香煙條盒上的鋁箔紙的渦流信號極其微弱的難點(diǎn)，針對目前傳統(tǒng)的渦流無損檢測系統(tǒng)和方法難以獲得可分辨的檢出信號的技術(shù)問題；采用高靈敏度、高分辨的磁傳感芯片作為敏感單元，并且將傳感芯片與封裝面齊平的敏感位置貼近被探測物，同時(shí)結(jié)合小尺寸密集空間內(nèi)的多層激勵線圈纏繞方式；磁傳感探頭采用多排密集陣列式結(jié)構(gòu)，在每個(gè)煙盒的范圍內(nèi)有多個(gè)傳感探頭進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，從而提高單位面積的空間分辨率，能夠準(zhǔn)確檢測并識別條盒中的每盒煙的各種異常情況下的信號特征。

11、同時(shí)針對密集陣列式結(jié)構(gòu)存在串?dāng)_的問題，通過陣列探頭的每個(gè)探頭上纏繞磁屏蔽材料的設(shè)計(jì)方法，在提高每個(gè)檢測探頭的檢測靈敏度的同時(shí)，而且解決了每個(gè)探頭之間的信號串?dāng)_的問題，以及屏蔽掉外界的工作環(huán)境中磁場信號的干擾，具有多種有益效果；再者，在后續(xù)的信號處理電路部分，采用信號放大及低噪聲信號處理模塊來抑制噪聲，進(jìn)一步提高微弱信號的信噪比和分辨率；最后，結(jié)合人工智能算法對于工作場景中可能出現(xiàn)的各種情況，比如爬坡角度、抖動、信號干擾、煙盒外包裝缺陷等不同情況進(jìn)行訓(xùn)練和學(xué)習(xí)，提高香煙條盒的缺包檢出率和準(zhǔn)確性，該系統(tǒng)能夠顯著提升檢測準(zhǔn)確性，避免漏檢、誤檢情況的發(fā)生。

技術(shù)特征：

1.一種基于渦流檢測的香煙條盒的缺包檢測系統(tǒng)，其特征在于：包括相對設(shè)置的兩個(gè)高靈敏度陣列式渦流無損檢測探頭、多通道脈沖激勵信號發(fā)生電路、主控芯片mcu、多通道功率放大電路、多通道信號調(diào)理模塊、無線通信模塊和pc上位機(jī)；

2.如權(quán)利要求1所述的基于渦流檢測的香煙條盒的缺包檢測系統(tǒng)，其特征在于：所述的磁傳感探頭包括骨架、磁傳感芯片、圓形pcb板、多層激勵線圈。

3.如權(quán)利要求2所述的基于渦流檢測的香煙條盒的缺包檢測系統(tǒng)，其特征在于：所述的磁傳感探頭采用高靈敏度、高分辨的磁傳感芯片最為敏感單元，采用小尺寸密集空間內(nèi)的多層激勵線圈纏繞方式。

4.如權(quán)利要求1或2所述的基于渦流檢測的香煙條盒的缺包檢測系統(tǒng)，其特征在于：將所述的磁傳感探頭的敏感位置貼近被探測物。

5.如權(quán)利要求2所述的基于渦流檢測的香煙條盒的缺包檢測系統(tǒng)，其特征在于：在所述的激勵線圈的外表面設(shè)置有磁屏蔽層。

6.如權(quán)利要求5所述的基于渦流檢測的香煙條盒的缺包檢測系統(tǒng)，其特征在于：磁屏蔽層選用軟磁材料。

7.如權(quán)利要求1所述的基于渦流檢測的香煙條盒的缺包檢測系統(tǒng)，其特征在于：采用歷史煙包磁場信號對所述的人工智能算法分析模型進(jìn)行訓(xùn)練，首先對歷史煙包磁場信號的缺失值、異常值等問題，使用均值填充方法進(jìn)行預(yù)處理；然后去除與目標(biāo)變量無關(guān)的特征，保留對分類結(jié)構(gòu)影響較大的特征；在特征選擇后，使用邏輯回歸模型對數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，求解回歸系數(shù)；其次采用梯度下降法對模型參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，選擇最佳參數(shù)；完成模型的訓(xùn)練。

8.如權(quán)利要求3所述的基于渦流檢測的香煙條盒的缺包檢測系統(tǒng)，其特征在于：所使用的磁傳感芯片選用巨磁電阻傳感芯片或隧道結(jié)磁電阻傳感芯片。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于渦流檢測的香煙條盒的缺包檢測系統(tǒng)，本發(fā)明包括相對設(shè)置的兩個(gè)高靈敏度陣列式渦流無損檢測探頭、多通道脈沖激勵信號發(fā)生電路、主控芯片MCU、多通道功率放大電路、多通道信號調(diào)理模塊、無線通信模塊和PC上位機(jī)。在每個(gè)煙盒的范圍內(nèi)有多個(gè)傳感探頭進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，從而提高單位面積的空間分辨率，能夠準(zhǔn)確檢測并識別條盒中的每盒煙的各種異常情況下的信號特征。采用信號放大及低噪聲信號處理模塊來抑制噪聲，進(jìn)一步提高微弱信號的信噪比和分辨率；最后，結(jié)合人工智能算法對于工作場景中可能出現(xiàn)的各種情況進(jìn)行訓(xùn)練和學(xué)習(xí)，提高香煙條盒的缺包檢出率和準(zhǔn)確性，該系統(tǒng)能夠顯著提升檢測準(zhǔn)確性，避免漏檢、誤檢情況的發(fā)生。

技術(shù)研發(fā)人員：白茹,董亞洲,張?zhí)硖?楊騰達(dá)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：杭州電子科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15