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纸塑复合袋磁力纠偏系统设计及多因素下形变影响分析

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包装工程 2021年第17期42卷 226-232页

作者：方向阳钟飞夏军勇李哲湖北工业大学机械工程学院武汉430068

目的针对纸塑复合袋在传输过程中褶皱、跑偏等问题,提出一种基于磁力压紧装置的纸塑复合袋纠偏系统。方法首先根据磁力压紧纠偏原理设计一套纠偏系统;然后基于显式动力学有限元接触理论,对不同影响因素下纸塑复合袋的形变进行有限元仿... 详细信息

目的针对纸塑复合袋在传输过程中褶皱、跑偏等问题,提出一种基于磁力压紧装置的纸塑复合袋纠偏系统。方法首先根据磁力压紧纠偏原理设计一套纠偏系统;然后基于显式动力学有限元接触理论,对不同影响因素下纸塑复合袋的形变进行有限元仿真分析;最后搭建实验平台,并测量纸塑复合袋的形变,验证仿真结果。结果在此计算工况下得到了较优方案,纸塑复合袋与皮带间的动摩擦因数为0.25,磁压力为7 N,皮带间的间距为476 mm。结论实验平台得到的结果与仿真结果基本一致。根据实验结果改进的磁力纠偏系统能够应用于纸塑复合袋的纠偏,满足工业生产需求。

关键词：纸塑复合袋纠偏系统多因素有限元仿真

纸塑复合袋表面缺陷图像分割算法的设计与实现

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包装工程 2021年第1期42卷 244-249页

作者：吴世燃严国平杨小俊湖北工业大学武汉430068

目的纸塑复合袋表面缺陷图像受到噪声、光照不均以及自身缺陷等因素的影响,在对图像缺陷区域进行分割时会造成过分割或欠分割。针对此现象提出一种将边缘检测和自适应区域生长法相结合的纸塑复合袋表面缺陷图像的分割算法。方法首先利用... 详细信息

目的纸塑复合袋表面缺陷图像受到噪声、光照不均以及自身缺陷等因素的影响,在对图像缺陷区域进行分割时会造成过分割或欠分割。针对此现象提出一种将边缘检测和自适应区域生长法相结合的纸塑复合袋表面缺陷图像的分割算法。方法首先利用Sobel算子和形态学运算对双边滤波后的缺陷图像进行第1次分割;然后对缺陷区域进行最小外接矩形标记并计算其形状特征,通过判定形状特征大小来决定是否继续分割;最后将符合继续分割的图像缺陷区域质心作为初始种子点,在原始图像上进行自适应区域生长,形成第2次分割结果,完成缺陷图像分割。结果与其他算法相比,该算法对各类常见缺陷均能取得较好的分割效果,Dice系数均在0.93以上。结论该算法分割精度较高,有较强的鲁棒性,可以满足工业上的生产需求。

关键词：纸塑复合袋边缘检测区域生长形状特征图像分割

纸塑复合袋表面缺陷图像的梯度投影差值筛选方法

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包装工程 2022年第19期43卷 303-309页

作者：严国平李京钟飞吴世燃杨小俊湖北工业大学机械工程学院武汉430068 襄阳湖北工业大学产业研究院湖北襄阳441100

目的为了解决纸塑复合袋的缺陷图像筛选效率低、精度差等问题,提出一种基于梯度投影差值的纸塑复合袋表面缺陷图像筛选方法。方法首先采集纸塑复合袋图像,并利用Sobel算子函数得到其梯度幅值图像,使用水平投影和垂直投影计算公式,计算... 详细信息

目的为了解决纸塑复合袋的缺陷图像筛选效率低、精度差等问题,提出一种基于梯度投影差值的纸塑复合袋表面缺陷图像筛选方法。方法首先采集纸塑复合袋图像,并利用Sobel算子函数得到其梯度幅值图像,使用水平投影和垂直投影计算公式,计算获取的梯度幅值图像信息,得出图像水平和垂直方向的投影均值,采集缺陷图像中具有丰富梯度信息的特点,分析梯度投影均值的差值,根据图像信息计算出阈值,通过比较投影差值和阈值,完成图像的筛选。结果针对此次采集的缺陷图像,当投影差值阈值设置在0.0146~0.0189内时,可以筛选出表面缺陷的图像。相较于差影法,该方法的筛选正确率提高了约10%,图片筛选时间加快了1.5 s。结论文中提出的梯度投影差值方法与差影法相比,具有图像筛选正确率高、筛选速度快等优点,满足图像筛选在工业生产上的需求。

关键词：纸塑复合袋缺陷检测图像筛选

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纸塑复合袋套装流场特性研究及工装设计

纸塑复合袋套装流场特性研究及工装设计

作者：方向阳湖北工业大学

学位级别：硕士

纸塑复合袋在生产成型中要将内、外袋套合,现有套装方式效率低、过程复杂、套装质量差,不能满足工业生产需求。因此,本文提出了一种基于气流传输技术的套装方案,通过研究套装流场特性,设计了纸塑复合袋套装工装,本文主要内容如下:（1）... 详细信息

纸塑复合袋在生产成型中要将内、外袋套合,现有套装方式效率低、过程复杂、套装质量差,不能满足工业生产需求。因此,本文提出了一种基于气流传输技术的套装方案,通过研究套装流场特性,设计了纸塑复合袋套装工装,本文主要内容如下:（1）对现有纸塑复合袋的生产工艺流程中套装方式进行优化,设计了一种基于气流传输技术的套装方案:使用真空吸盘将外袋袋口张开,由喷嘴形成的气流场使外袋完全撑开同时对内袋进行传输。（2）根据喷嘴的结构和射流理论,建立了纸塑复合袋套装流场的二维模型。分析了喷嘴的入口压力、个数、分布形式、间距、形状及结构参数对套装流场特性的影响,得到了较优的套装工艺参数。对该工艺参数进行了数值验证,结果表明优化后套装流场形成均匀区域的面积大于内袋面积,均匀区域内流场速度和压力变化较小,适合进行内袋传输工作。（3）根据外袋结构和受力状况建立了外袋充气展开模型,对该模型进行了动力学仿真。仿真结果表明,外袋能够稳定张开、形状平整,从而方便内袋传输,验证了套装工艺参数的合理性。（4）对纸塑复合袋套装工装包括套袋装置,气动系统和控制系统进行设计,实现了套装环节的全自动化。搭建了纸塑复合袋套装工装实验平台,对仿真分析结果和该方案的可行性进行了验证。得到实验结果与仿真分析结果一致,相比人工套装和现有的自动化套装方式,基于气流传输技术的套装方式套装效率更高、套装质量更好,能够满足工业生产需求。

关键词：纸塑复合袋套装工艺气流传输套装流场喷嘴套装工装

纸塑复合袋纠偏中磁力压紧装置优化及实验研究

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同方学位论文库

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纸塑复合袋纠偏中磁力压紧装置优化及实验研究

作者：李哲湖北工业大学

学位级别：硕士

纸塑复合袋是一种工业材料的外包装,但现今国内生产纸塑复合袋时容易出现跑偏现象,缝纫工艺前还需对其进行纠偏,由于纸塑复合袋是柔性体,纠偏时容易产生较大褶皱,造成产品的废次率高。为此,本文以纸塑复合袋磁力压紧纠偏装置为研究对象... 详细信息

纸塑复合袋是一种工业材料的外包装,但现今国内生产纸塑复合袋时容易出现跑偏现象,缝纫工艺前还需对其进行纠偏,由于纸塑复合袋是柔性体,纠偏时容易产生较大褶皱,造成产品的废次率高。为此,本文以纸塑复合袋磁力压紧纠偏装置为研究对象,针对其在纠偏传输时产生褶皱的问题,提出了一种磁力压紧传输纠偏的方案,开展了纸塑复合袋磁力压紧纠偏装置结构设计、关键参数电磁力的数值分析、磁力压紧纠偏装置整体的动态仿真、不同因素下的纸塑复合袋变形分析及优化等方面的研究,并进行了实验验证。首先,针对现有的纸塑复合袋传输平台,对磁力压紧纠偏关键装置电磁铁和磁压紧皮带进行设计,运用电磁学理论和传统的经验公式对电磁铁进行结构参数计算。在仿真软件中建立电磁铁三维模型,分析电磁铁相关参数对电磁力的影响。根据仿真结果对影响电磁力特性的参数并进行改进,在此基础上,结合纸塑复合袋磁力压紧纠偏装置结构设计的要求,分析两个磁铁间的相对关系对磁力的影响。结果表明,在满足纸塑复合袋磁力压紧纠偏装置结构设计要求的范围内,两个磁铁间的相对关系对磁力没有影响,进一步进行分析得到通入电磁铁电流的大小和产生电磁力大小的对应关系。其次,根据纸塑复合袋纠偏时的力学模型,基于ANSYS和LS-DYNA有限元软件建立该模型,完成了三维实体建模、材料属性分配、接触关系设置、模型网格划分、边界条件设置等。根据显式动力学的分析方法对纸塑复合袋纠偏过程进行仿真,分析在不同磁压力、纸塑复合袋与皮带之间的动摩擦因素和皮带的间距作用下对纸塑复合袋产生形变的影响。最后,基于有限元仿真的结果,结合正交试验设计、BP神经网络和遗传算法等智能优化算法对纸塑复合袋磁力压紧工艺进行优化设计。选定磁压力和皮带与纸塑复合袋的动摩擦因数以及左右两侧皮带的间距作为优化设计变量,纸塑复合袋的形变作为优化设计函数,建立了纸塑复合袋磁力压紧工艺优化设计数学模型,根据约束条件进行寻优。结果表明,纸塑复合袋在纠偏时最优解为电磁力为7N,左右皮带间距为476mm,动摩擦系数为0.25。搭建实验装置进行实验得到的结果与仿真优化结果一致,验证仿真模型的正确性。

关键词：纸塑复合袋纠偏磁压紧装置仿真分析优化设计

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纸塑复合袋制筒机的设计与应用

纸塑复合袋制筒机的设计与应用

作者：陈龙高南京理工大学

学位级别：硕士

纸塑复合袋可重复使用,强度、透气性和抗老化能力等比传统塑料包装袋要好,是目前最流行的包装袋。目前,生产纸塑复合袋的企业所使用的制筒机存在生产产品质量不稳定、废品率高、生产速度低和生产产品种类单一等问题。随着国内食品包装... 详细信息

纸塑复合袋可重复使用,强度、透气性和抗老化能力等比传统塑料包装袋要好,是目前最流行的包装袋。目前,生产纸塑复合袋的企业所使用的制筒机存在生产产品质量不稳定、废品率高、生产速度低和生产产品种类单一等问题。随着国内食品包装袋、化肥包装袋和矿石等粉粒包装袋需求量不断扩大,研发出一种高效、高质和生产产品多样化的制筒机具有重要意义。本文主要完成以下工作：首先,根据制筒机特性,优化纸塑复合卷筒纸生产纸袋筒工艺流程,并确定典型工艺实现方案,设计了纸塑复合袋制筒机总体布局。对制筒机功能和参数进行深入分析,设计了制筒机传动系统,并在AutoCAD中绘制传动系统二维布局图,同时计算传动系统关键参数。其次,利用模块化设计方法设计了送纸模块、图文套印模块、辅助模块、纸筒成形模块和裁切模块,并利用SolidWorks软件建立整机三维实体模型。基于裁切箱体动态稳定性要求,利用ANSYS Workbench对裁切模块中裁切箱体进行模态分析,提出了裁切箱体优化方向。最后,设计了以S7-200 PLC为核心的制筒机控制系统,并完成了电气系统中主电路和控制电路设计。根据制筒机生产工艺要求,基于分块化编程思路,在STEP 7中完成主控制程序设计,实现制筒机自动控制,降低一线操作工人操作强度,提高制筒机可靠性。通过对纸塑复合袋制筒机和纸袋筒测试结果表明：该制筒机运行稳定可靠,满足预设生产工艺要求,提升了制筒机自动化水平和生产速度,提高了企业市场竞争力。

关键词：纸塑复合袋制筒机结构设计模态分析 PLC控制系统

基于薄板屈曲理论的纸塑复合袋最大皮带正压力研究

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包装工程 2021年第11期42卷 204-210页

作者：方磊钟飞夏军勇朱晓凡贺韧湖北工业大学机械工程学院武汉430068 湖北中烟工业有限责任公司武汉430040

目的通过分析纸塑复合袋成型工艺,针对纸塑复合袋生产中存在位置偏移和倾斜的缺陷,明确复合袋生产中需要纠偏的需求。方法建立复合袋的有限元模型,以薄板屈曲理论为基础,运用Ansys Workbench中的屈曲分析工具对各种姿态下的纸塑复合袋... 详细信息

目的通过分析纸塑复合袋成型工艺,针对纸塑复合袋生产中存在位置偏移和倾斜的缺陷,明确复合袋生产中需要纠偏的需求。方法建立复合袋的有限元模型,以薄板屈曲理论为基础,运用Ansys Workbench中的屈曲分析工具对各种姿态下的纸塑复合袋进行仿真,求解皮带最大屈曲载荷,最后根据最大屈曲载荷等于复合袋所受的摩擦力这一条件,得到皮带所受的最大正压力。结果当皮带间距为50 cm时,最大皮带正压力最大,即纸塑复合袋能够承受的摩擦力最大,纠偏时的轨迹与理论轨迹误差更小。结论该计算结果准确,数据充足,满足纠偏中正压力的控制需求。

关键词：纸塑复合袋纠偏薄板屈曲理论皮带最大正压力

基于改进Hough变换的纸塑复合袋视觉定位算法

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包装工程 2021年第7期42卷 220-224页

作者：严国平吴世燃朱晓凡钟飞周宏娣湖北工业大学机械工程学院武汉430068

目的为快速精确获取纸塑复合袋纠偏过程中的位置偏移和倾角信息,提出一种基于改进Hough变换的纸塑复合袋视觉定位算法。方法首先通过大津法对平台上的纸塑复合袋图像进行分割,去除皮带部分;然后利用基于方差的差异化滤波方法对纸塑复合... 详细信息

目的为快速精确获取纸塑复合袋纠偏过程中的位置偏移和倾角信息,提出一种基于改进Hough变换的纸塑复合袋视觉定位算法。方法首先通过大津法对平台上的纸塑复合袋图像进行分割,去除皮带部分;然后利用基于方差的差异化滤波方法对纸塑复合袋图像进行降噪处理,突出复合袋图像边缘;最后运用Canny算子获取纸塑复合袋边缘点,利用改进的Hough变换算法对纸塑复合袋4条边线进行直线提取,求解纸塑复合袋的中心位置和倾角。结果改进算法在直线提取精度和耗时2个方面均优于传统Hough变换算法,获取纸塑复合袋位置和倾角只需0.335 s,耗时减少了76%。结论改进算法的耗时满足纠偏定位要求。

关键词：纸塑复合袋视觉定位图像滤波 Hough变换

基于机器视觉的纸塑复合袋表面缺陷检测方法研究

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基于机器视觉的纸塑复合袋表面缺陷检测方法研究

作者：吴世燃湖北工业大学

学位级别：硕士

目前,纸塑复合袋表面缺陷的检测仍然以人工目测为主,检测效率低且具有较强的主观性,无法满足生产企业的检测需求,因此迫切需要研究稳定高效的纸塑复合袋表面缺陷自动检测方法。本文在充分调研国内外表面缺陷视觉检测方法的基础上,提出... 详细信息

目前,纸塑复合袋表面缺陷的检测仍然以人工目测为主,检测效率低且具有较强的主观性,无法满足生产企业的检测需求,因此迫切需要研究稳定高效的纸塑复合袋表面缺陷自动检测方法。本文在充分调研国内外表面缺陷视觉检测方法的基础上,提出了基于机器视觉的纸塑复合袋表面缺陷检测方法。主要研究内容如下:(1)针对以往常用图像筛选方法对纸塑复合袋表面缺陷图像筛选适用性差的问题,提出了基于梯度投影差值的纸塑复合袋表面缺陷图像筛选方法。该方法根据纸塑复合袋表面梯度幅值图像得到对应梯度投影均值曲线,利用表面缺陷图像和表面正常图像的梯度投影均值曲线的“山峰”高度差异设置合理的筛选阈值,实现了纸塑复合袋表面缺陷图像的快速、精确筛选。(2)针对单一分割方法往往不能对多种纸塑复合袋表面缺陷图像获得理想分割效果的问题,提出了一种将边缘检测与自适应区域生长法相结合的新组合分割算法。该算法利用边缘检测分割后缺陷区域的质心作为自适应区域生长法的初始种子点,将形状特征扁平度作为两次分割结果的融合依据,实现了纸塑复合袋表面五种典型缺陷图像的精确分割。(3)针对纸塑复合袋表面缺陷图像的分类问题,计算了缺陷形状特征和不变矩特征并进行了有效特征选取,建立了基于遗传算法、基于粒子群算法、基于灰狼算法3种纸塑复合袋表面缺陷的支持向量机分类器参数优化模型。通过测试集验证了特征选择的有效性,同时确定了模型参数的优化方法,优化后得到的最佳参数训练分类器的分类准确率高达(95.7894%),较参数优化前的模型分类准确率提升了约个5百分点,实现了纸塑复合袋表面缺陷图像的准确分类。(4)设计并搭建了纸塑复合袋表面缺陷检测平台,对本文提出的纸塑复合袋表面缺陷检测方法进行了实验验证。结果表明,该方法的总体分类准确率为96.83%,具有较为理想的检测效果。

关键词：机器视觉纸塑复合袋缺陷检测支持向量机