用于对包装生产线中的切割设备进行监控的系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于对包装生产线中的切割设备进行监控的系统(1000)，包括供给待切割的材料的线、预定的材料切割设备(200)的区域和包装输出线；系统(1000)的特征在于，其包括：用于对切割设备(200)的切割动作进行计数的装置(210)；摄像机(100)，被定位成对所述输出线的区域取帧，摄像机(100)被配置成提供所述区域中的所述包装的视频数据；第一编码装置，被配置成在计算机(300)上运行第一算法以从所述视频数据开始识别切割缺陷，所述第一算法提供缺陷识别数据；第二编码装置，被配置成在所述计算机(300)上运行经训练的专家算法，以基于缺陷识别数据、切割动作计数数据的时间序列以及基于所述预定类型的切割设备(200)来预测切割性能劣化。割性能劣化。割性能劣化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于对包装生产线中的切割设备进行监控的系统
[0001]本专利技术涉及一种用于生产包装的模切机(die cutter)监控系统。

技术介绍

[0002]在任何行业中，确保流程尽可能顺利都是至关重要的。这包括确保产品按时交付、确保在较旧的部件损坏或破裂时仍可使用部件、以及确保产品质量尽可能最好。
[0003]特别地，包装工业机械在意大利经济中发挥着重要作用。事实上，如意大利工业家联合会(Confindustria)在2018年的UCIMA报告[1]中报告的，意大利在制造自动包装机方面是世界领先的，德国是该工业的主要竞争对手，2017年进一步增长8.9％，总营业额超过70亿欧元。
[0004]在包装纸板(packaging cardboard)的生产中，切割设备可以主要包括重型圆柱砧(在下文中也称为“模具(die)”或“模切滚筒”或“模切机”或“模切辊”)、一组定制的旋转模具，并且用于切割、形成和成型纸板。确保旋转模具的切割质量在客户满意度和成本节约都方面有很大影响。
[0005]为此，仍需要对模具的生命周期和切割质量进行监控，以便及时干预生产周期和/或安排维护及其必要的修正。
[0006]专利技术目的和内容
[0007]本专利技术的目的是提供一种用于对包装材料的生产中的模具的生命周期进行监控的系统，其解决了问题并克服了现有技术的缺陷。
[0008]本专利技术的优选示例性实施方式的详细描述
附图说明
[0009]现在将通过示例的方式、特别是参考随附附图中的图来描述本专利技术，在附图中：
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图1示出了根据现有技术的(左上)侧旋转模具、(右上)旋转模具的细节、(左下)平模具、(右下)平模具的细节；
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图2在左侧示出了根据现有技术的RuuviTag
TM
传感器的俯视图，并且在右侧示出了同一传感器的侧视图；
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图3示出了在RuuviTag
TM PCB上的“LIS2DH12”加速度传感器的位置；
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图4示出了监视模切过程的视频的静止图像；
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图5示出了根据本专利技术的计算机视觉系统的处理步骤；
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图6示出了在根据本专利技术的过程的建立期间使用的测试纸板；
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图7示出了根据本专利技术的过程中的纸板的视觉居中的示例；
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图8示出了不同类型的有缺陷的纸板；
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图9在(a)中示出了检测到的纸板的图像，并且在(b)中示出了轮廓的数字处理、质心的标识和缺陷的标识；
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图10示出了由根据本专利技术的系统识别的三个缺陷；在(a)中示出了第一缺陷的特写(纸板的一部分被切掉但没有弹出)，在(b)中示出了第二缺陷(纸板的一部分被切掉但没
有完全弹出)，在(c)中示出了对穿孔和/或折缝(crease)的尝试，这导致连续刻蚀缺陷；
[0020]‑
图11示出了本专利技术的安装在电机上用于测试的传感器的采样数据的曲线图；
[0021]‑
图12示出了图11的放大细节，具有两个连续的峰值，其中测量误差(传感器上的噪声)是明显的，该测量误差通过根据本专利技术的可选技术被消除；
[0022]‑
图13示出了频率低通滤波器的作用，其导致较低强度随时间降低，因此仅留下测量峰值；
[0023]‑
图14示出了设备在存在旋转速度变化时的行为的曲线图；
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图15示出了在由操作员手动移动期间的模具的仿真；
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图16示出了根据本专利技术的系统的整体图；
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图17示出了根据本专利技术的实施方式的模具数据处理流程的示例；
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图18在(a)中示出了从CAD提取的纸板原型：黑色区域是切割产生的孔，灰色线是折痕，较粗的黑色线是不会导致孔的切割；在(b)中示出了纸板的正确示例。从CAD提取的所有元件均已标识；以及在(c)中示出了具有两个缺失孔的纸板的示例；
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图19在(a)中示出了根据本专利技术的系统的第一控制面板，该第一控制面板示出了特定模具上的数据和告警；并且在(b)中示出了当维护者选择了模具状态视图时的同一面板；
[0029]‑
图20在中部和顶部详细示出了图19的(b)中的曲线图，该曲线图示出了用于估计模具的使用寿命的6个不同参数的历史趋势；
[0030]‑
图21在中部和底部详细示出了图19的(b)中的曲线图，该曲线图示出了模具在接下来一年的使用中的性能；
[0031]‑
图22在(a)中示出了图19的(b)中的但选择了CAD模型上的缺陷的面板，并且在(b)中示出了平均寿命相对于预定义的可接受阈值的随时间变化的趋势图；以及
[0032]‑
图23在(a)中示出了对前图中的整个模具的假定分析，并且在(b)中示出了对图22的(a)中的单个切割元件的假定分析。
[0033]值得注意的是，如本领域技术人员将从说明书中毫不费力地理解的，下文中不同实施方式的元件可以在尊重本专利技术的技术概念的同时被组合在一起以提供另外的实施方式而没有限制。
[0034]本说明书还关于未描述的细节特征参考了现有技术的实现方式，诸如，例如，通常在现有技术中在相同类型的解决方案中使用的次要元件。
[0035]当一种元件被引入时，总是被理解为可能存在“至少一个”或者“一个或更多个”。
[0036]当本说明书中列出元件或特征时，这意味着根据本专利技术的发现“包括”这些元件或替代性地“由”这些元件“组成”。
具体实施方式
[0037]在下文中将始终提及用于生产纸板、由此生产片材的模具。然而，根据本专利技术的系统同样适用于以借助于模具(例如，通过首先用压力机压碎材料，然后用模具对其进行切割)生产任何形式的任何材料的包装。此外，本专利技术还适用于除旋转模具以外的切割装置，例如摆臂式和非旋转式的切割装置。在这种情况下，例如，冲压计数系统会改变，但系统的其余部分不会改变。
[0038]旋转计数器和模切机标识符组件
[0039]本专利技术的解决方案的第一部分旨在解决一般问题，即，发现如何预测模具失效(即，它没有正确切割/磨损)之前的剩余时间的问题。在本专利技术的系统的研究和开发期间，考虑了以下目标：
[0040]‑
自动标识已安装的一组模具；
[0041]‑
直接在已安装的一组模具上连续且自动测量旋转；以及
[0042]‑
收集使用数据。
[0043]因此，为了实现这些目标，已经探索了多种解决方案(四个涉及旋转的计数并且五个涉及旋转模切机的标识)，包括以下内容：
[0044]‑
光学传感器：概念是检测或不检测红外光。通过将此设备放置在模具的外轮廓(out本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于对包装生产线中的切割设备进行监控的系统(1000)，所述系统(1000)包括以下后续的部分：
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用于供给待切割的材料的线；
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用于切割所述材料的区域，所述区域包括预定类型的切割设备(200)，所述切割设备(200)通过切割所述材料串联地实现多个包装元件；
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输出线，所述输出线用于输出所述多个包装元件；所述系统(1000)的特征在于：
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所述切割设备(200)包括：
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至少一个环境传感器，所述至少一个环境传感器被配置成检测包括温度和湿度的环境数据；
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用于对所述切割设备(200)的切割动作进行计数的装置(210)，所述计数的装置被配置成提供切割动作计数数据的时间序列；
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摄像机(100)被定位成为所述输出线的区域取帧，所述摄像机(100)被配置成针对所述区域中的所述多个包装元件的每个包装提供视频数据；
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包括第一编码装置，所述第一编码装置被配置成在计算机(300)上运行第一算法，以基于所述视频数据以及存储在所述计算机(300)中的参考模型来识别切割缺陷，所述第一算法提供缺陷识别数据；
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包括第二编码装置，所述第二编码装置被配置成在所述计算机(300)上运行专家算法，以对与所述切割设备(200)的操作相关的、被称为操作指标的一个或更多个参数进行估计，所述估计是基于以下多个数据进行的：
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由所述第一编码装置提供的所述缺陷识别数据；
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来自所述环境传感器的所述环境数据；
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由切割动作计数装置提供的所述切割动作计数数据；以及
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所述预定类型的切割设备(200)；其中，根据所述多个数据的至少一个历史序列对所述专家算法进行训练，并且其中，所述一个或更多个操作指标包括：用于对所述切割设备(200)的切割性能进行预测的至少一个参数。2.根据权利要求1所述的系统(1000)，其中，所述切割设备(200)包括多个切割元件，并且其中，所述至少一个性能预测参数包括：所述切割设备(200)的使用年限；或所述切割设备(200)的所述切割元件中的一个切割元件的使用年限。3.根据权利要求1或2所述的系统(1000)，其中，所述计数装置(210)包括蓝牙标签，所述蓝牙标签包括加速度计。4.根据权利要求3所述的系统(1000)，其中，所述蓝牙标签包括所述环境传感器。5.根据前述权利要求中的一项或更多项所述的系统(1000)，其中，所述模型是向量模型，所述向量模型包括所述包装的切口和折痕的指示。6.根据前述权利要求中的一项或更多项所述的系统(1000)，其中，所述模型是CAD设计或等同物。7.根据前述权利要求中的一项或更多项所述的系统(1000)，其中，所述本地计算机(300)被配置成：基于所述一个或更多个操作指标的值，来发送用于对所述切割设备(200)
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【专利技术属性】
技术研发人员：阿德里亚诺，
申请(专利权)人：罗塔激光模具有限责任公司，
类型：发明
国别省市：