Máy Kiểm Tra Nhãn PET

I. Cơ sở thiết kế dự án

1. Tổng quan dự án

1.1 Tên dự án

Hệ thống kiểm tra nhãn chai PET trực tuyến

1.2 Phạm vi dự án

Hệ thống đề xuất sử dụng công nghệ thị giác máy tiên tiến để thực hiện kiểm tra trực tuyến hoàn toàn tự động, không tiếp xúc đối với nhãn chai PET. Các chức năng kiểm tra bao gồm phát hiện sự hiện diện của nhãn và xác minh chiều cao nhãn để đảm bảo nhãn đáp ứng các yêu cầu sản xuất đã chỉ định.

1.3 Công suất sản xuất thiết kế

60.000 chai mỗi giờ

1.4 Thùng chứa áp dụng

Chai PET

2. Yêu cầu về môi trường

2.1 Độ cao lắp đặt

Thiết bị được thiết kế để hoạt động ở độ cao từ 5 đến 3.000 mét so với mực nước biển.

2.2 Nhiệt Độ Hoạt Động Khuyến Nghị

5°C đến 40°C

2.3 Độ Ẩm Tương Đối Khuyến Nghị

50% đến 65% RH

2.4 Yêu Cầu Về Địa Điểm Nhà Máy

Khu vực lắp đặt phải tuân thủ các tiêu chuẩn và quy định quốc gia hiện hành về độ phẳng của sàn, khả năng chịu tải kết cấu và các điều kiện hiện trường liên quan khác, từ đó đảm bảo việc lắp đặt, vận hành và bảo trì thiết bị được ổn định.

2.5 Yêu cầu về lưu kho thiết bị

Sau khi giao hàng đến nhà máy, tất cả thiết bị, linh kiện và phụ tùng thay thế phải được lưu giữ trong cơ sở phù hợp đáp ứng các tiêu chuẩn quốc gia và yêu cầu lưu kho hiện hành.

Lưu ý: Việc bôi trơn định kỳ và bảo trì phòng ngừa phải được thực hiện theo yêu cầu. Bảo trì đúng cách là quan trọng để ngăn ngừa hư hỏng bề mặt linh kiện, ăn mòn, biến dạng hoặc các hư hỏng khác có thể ảnh hưởng xấu đến việc lắp đặt, vận hành thử và hiệu suất vận hành lâu dài của thiết bị.

3. Điều kiện vận hành thiết bị

3.1 Mức độ tiếng ồn

≤85 dB

Mức độ tiếng ồn thực tế có thể thay đổi tùy thuộc vào các yếu tố như loại và đặc tính của thùng chứa hoặc bao bì đang xử lý, công suất vận hành của thiết bị và điều kiện âm học của tòa nhà lắp đặt.

3.2 Nguồn điện

220 VAC, 50 Hz, một pha

Mọi yêu cầu về nguồn điện không tiêu chuẩn hoặc đặc biệt phải được thông báo và xác nhận trước.

3.3 Tiêu thụ điện

• Tổng công suất lắp đặt: khoảng 1,0 kW

• Điện áp điều khiển: 24 VDC

3.4 Khí nén

• Áp suất vận hành: 0,5 MPa

• Lượng khí tiêu thụ gần đúng cho mỗi chu kỳ loại bỏ: 0,01 L

II. Giới thiệu thiết bị

1. Vị trí lắp đặt

Hệ thống kiểm tra được thiết kế để lắp đặt trên đoạn băng tải thẳng một làn phía sau máy dán nhãn. Sự bố trí này cho phép hệ thống kiểm tra liên tục các chai PET đã được dán nhãn khi chúng đi qua trạm kiểm tra.

2. Quy trình vận hành hệ thống

Sau khi dán nhãn, chai PET được vận chuyển liên tục đến trạm kiểm tra trực tuyến. Hệ thống thị giác máy tự động chụp và phân tích hình ảnh của từng chai để xác định nhãn có tồn tại hay không và chiều cao của nhãn có nằm trong phạm vi dung sai quy định hay không.

Các chai được xác định là sản phẩm đạt yêu cầu tiếp tục đi dọc theo dây chuyền sản xuất, trong khi các chai thiếu nhãn hoặc có độ lệch chiều cao nhãn sẽ được hệ thống tự động nhận diện và loại bỏ.

Toàn bộ quá trình kiểm tra được thực hiện tự động, liên tục và không tiếp xúc vật lý với chai, cho phép kiểm soát chất lượng trực tuyến đáng tin cậy ở tốc độ sản xuất thiết kế là 60.000 chai mỗi giờ.

Hình: Nguyên lý hoạt động và sơ đồ quy trình của hệ thống

3. Vận hành hệ thống

3.1 Phát hiện chai và theo dõi vị trí

Khi mỗi chai đi vào trạm kiểm tra và đi qua cảm biến định vị, cảm biến sẽ phát hiện sự hiện diện của chai. Đồng thời, hệ thống điều khiển ghi lại thông tin nhận dạng chai tương ứng và giá trị vị trí bộ mã hóa để thiết lập theo dõi vị trí chính xác cho việc thu thập hình ảnh và loại bỏ khuyết tật sau đó.

3.2 Thu thập và Kiểm tra Hình ảnh

Khi chai đến vị trí kiểm tra được xác định trước, cảm biến định vị sẽ kích hoạt máy ảnh chụp ảnh nhãn chai. Hình ảnh thu được sau đó được truyền đến bộ xử lý thị giác để phân tích.

Kết quả kiểm tra được hiển thị trên HMI theo thời gian thực. Đồng thời, dữ liệu kiểm tra và thông tin khuyết tật được truyền đến hệ thống điều khiển để thực hiện kiểm soát loại bỏ và quản lý quy trình sau đó.

3.3 Loại bỏ Khuyết tật

Khi kết quả kiểm tra cho thấy một chai không đáp ứng các yêu cầu chất lượng đã quy định, hệ thống điều khiển sẽ tạo ra tín hiệu loại bỏ và kích hoạt cơ chế loại bỏ tương ứng.

Chai bị lỗi sẽ tự động được loại bỏ khỏi dây chuyền sản xuất, trong khi các chai đạt yêu cầu tiếp tục quy trình vận chuyển bình thường.

4. Hệ thống thu nhận hình ảnh

4.1 Hệ thống chiếu sáng

Hệ thống kiểm tra sử dụng nguồn sáng dạng vùng LED hiệu suất cao với tuổi thọ dự kiến lên đến 50.000 giờ.

Nguồn sáng được bố trí theo cấu hình chiếu sáng phía trước để cung cấp ánh sáng ổn định và đồng đều cho khu vực kiểm tra, từ đó cải thiện độ tương phản hình ảnh và độ tin cậy của quá trình kiểm tra.

Trong điều kiện chiếu sáng đã quy định, miệng chai xuất hiện trong hình ảnh thu được dưới dạng một vòng tròn sáng liên tục, cung cấp tham chiếu trực quan rõ ràng cho quá trình xử lý hình ảnh và đo lường.

Sử dụng ống kính tiêu cự cố định khẩu độ chỉnh tay để thu nhận hình ảnh. Trong quá trình hiệu chỉnh, vòng lấy nét được điều chỉnh để đạt được độ sắc nét hình ảnh cao nhất có thể tại mặt phẳng cảm biến CCD. Sau đó, khẩu độ được tinh chỉnh để đạt được độ sáng và độ tương phản hình ảnh phù hợp.

4.2 Camera

Hệ thống được trang bị camera analog CCD quét vùng với các thông số kỹ thuật sau:

• Độ phân giải: 640 × 480 pixel

• Tốc độ khung hình tối đa: 60 fps

Camera cung cấp tốc độ thu nhận hình ảnh và độ phân giải đủ để hỗ trợ kiểm tra trực tuyến liên tục ở năng suất sản xuất quy định.

5. Hình ảnh mô-đun kiểm tra nhãn

Mô-đun kiểm tra nhãn thu nhận và xử lý hình ảnh của từng chai khi đi qua trạm kiểm tra. Các hình ảnh thu được được phân tích bởi hệ thống xử lý thị giác để xác định sự hiện diện của nhãn, vị trí nhãn và hướng của nhãn.

Hình ảnh mô-đun kiểm tra sẽ được cung cấp riêng.

6. Hạng mục kiểm tra và độ chính xác

6.1 Hạng mục kiểm tra

Hệ thống được thiết kế để tự động nhận dạng các khuyết tật nhãn sau:

1. Thiếu nhãn
   Phát hiện các chai không có nhãn.

2. Vị trí nhãn cao
   Phát hiện các nhãn được đặt ở vị trí cao hơn phạm vi chiều cao quy định.

3. Vị trí nhãn thấp
   Phát hiện các nhãn được đặt ở vị trí thấp hơn phạm vi chiều cao quy định.

4. Hướng nhãn không chính xác
   Phát hiện các nhãn được lắp sai hướng, bao gồm nhãn bị lộn ngược hoặc đảo chiều.

6.2 Độ chính xác phát hiện

7. Cấu trúc thiết bị và các bộ phận chính

7.1 Cấu hình hệ thống

Hệ thống kiểm tra bao gồm nhiều mô-đun kiểm tra thị giác và Giao diện Người-Máy (HMI), cung cấp kiểm tra nhãn tự động cho các dây chuyền sản xuất tốc độ cao.

7.2 Bộ điều khiển kiểm tra

Mỗi mô-đun kiểm tra được trang bị một máy tính điều khiển cấp công nghiệp đáng tin cậy để xử lý hình ảnh, phân tích dữ liệu kiểm tra và truyền thông theo thời gian thực với hệ thống điều khiển trung tâm.

7.3 Hệ thống điều khiển điện

Hệ thống điều khiển điện tích hợp PLC công nghiệp, bộ nhớ chương trình, cảm biến quang điện, cảm biến tiệm cận/cảm ứng và các bộ phận điều khiển khác. Kết hợp với phần mềm điều khiển chuyên dụng và HMI, các bộ phận này tạo thành một nền tảng điều khiển tích hợp, tự động hóa cao và thông minh.

7.4 Hệ thống xác minh loại bỏ

Một mô-đun xác minh loại bỏ chuyên dụng liên tục giám sát quá trình loại bỏ để xác nhận rằng các sản phẩm lỗi đã được xác định được loại bỏ hiệu quả khỏi dây chuyền sản xuất, từ đó ngăn chặn các sản phẩm lỗi được chuyển xuống hạ nguồn.

7.5 Tủ điều khiển điện

Tủ phân phối và điều khiển điện được trang bị một bộ điều hòa không khí công nghiệp để duy trì nhiệt độ hoạt động bên trong phù hợp. Điều này giúp bảo vệ các linh kiện điện và điện tử, đồng thời góp phần nâng cao độ ổn định và tuổi thọ của thiết bị.

7.6 Thiết kế Thiết bị Nhỏ gọn

Tủ kiểm tra áp dụng thiết kế kết cấu nhỏ gọn và tiết kiệm không gian, giảm thiểu diện tích chiếm chỗ của thiết bị đồng thời đáp ứng các yêu cầu về lắp đặt, vận hành và bảo trì.

7.7 Giám sát và Chẩn đoán qua HMI

Trạng thái hoạt động của thiết bị, điều kiện kiểm tra, thông tin cảnh báo và chẩn đoán sự cố được hiển thị trên HMI thông qua giao diện đồ họa trực quan, cho phép người vận hành nhanh chóng theo dõi hiệu suất hệ thống và xác định các lỗi tiềm ẩn.

8. Ưu điểm của Hệ thống

8.1 Kiểm tra Tốc độ Cao và Độ chính xác Cao

Hệ thống thu nhận và xử lý hình ảnh sử dụng phần cứng nhập khẩu cấp công nghiệp tiên tiến, kết hợp với các thuật toán xử lý hình ảnh chuyên dụng. Cấu hình này mang lại tốc độ kiểm tra, độ chính xác, độ ổn định và độ tin cậy cao, giúp hệ thống phù hợp với môi trường sản xuất tốc độ cao liên tục.

8.2 Quản lý công thức đa sản phẩm

Hệ thống hỗ trợ cấu hình và lưu trữ các thông số kiểm tra cho nhiều loại chai. Có thể chuyển đổi nhanh chóng các thông số kỹ thuật sản phẩm thông qua thao tác một chạm đơn giản, giảm thời gian chuyển đổi và nâng cao tính linh hoạt trong sản xuất.

8.3 Kiểm soát loại bỏ khuyết tật vòng kín

Mô-đun xác minh loại bỏ tích hợp cung cấp khả năng giám sát trực tuyến theo thời gian thực đối với quy trình loại bỏ. Nó xác minh rằng các chai bị lỗi đã được phát hiện đã được loại bỏ thành công, tạo ra cơ chế kiểm tra và loại bỏ vòng kín, nâng cao độ tin cậy của kiểm soát chất lượng tổng thể.

8.4 Kiến trúc mô-đun và có khả năng mở rộng

Hệ thống áp dụng kiến trúc mô-đun với nhiều giao diện truyền thông và điều khiển, cùng với không gian lắp đặt dự phòng. Thiết kế này mang lại sự linh hoạt cho các nâng cấp chức năng trong tương lai, các mô-đun kiểm tra bổ sung và mở rộng hệ thống.

8.5 Độ tin cậy cao và dễ bảo trì

Thiết bị được thiết kế để vận hành ổn định trong thời gian dài, với tỷ lệ hỏng hóc thấp và cấu trúc bảo trì đơn giản. Việc kiểm tra định kỳ, xử lý sự cố và bảo trì có thể được thực hiện hiệu quả, giúp giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động và chi phí vận hành.