[发明专利]滤棒圆周在线自动检测与控制方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种烟草机械，尤其是一种能对香烟辅材之一的滤棒的直径及圆度进行检测的方法及装置，具体地说是一种滤棒圆周在线自动检测与控制方法及装置。

背景技术

众所周知，烟支与滤嘴棒的圆周及圆度是卷烟厂产品质量十分重要的指标之一。卷烟工艺规范要求产品圆周指标与允差为设计值±0.20mm，圆度指标与允差为≤0.35mm。目前卷烟厂主要采用两种方式对产品圆周及圆度进行检测：（1）试验室离线检测，检测人员从机台上抽取样本后送往实验室用检测仪器进行检测，此种方式存在的主要问题是，不能实时在线对机台所生产的每支产品指标进行检测和显示，不能很好协助机台操作人员发现圆周质量问题并适时进行调整；（2）机台在线气压式检测，其原理是利用圆周变化所引起气室内气压变化来检测圆周，主要问题是圆周变化所引起的气压变化值非常微弱，检测信号易受干扰，再加上现场所提供的气体压力随时都在波动，因此检测分辨精度不够，检测结果可靠性、稳定性差，而且不能进行圆度检测。

发明内容

本发明的目的是针对目前滤棒圆度和直径检测中的离线检测存在周期长，不能实现对滤棒的实时整形，以及现有的气压式在线检测方式的精度低、稳定性差的问题，发明一种能自动在线实时检测滤棒直径及圆度的方法，同时提供一套实现该方法的装置。

本发明的技术方案之一是：

一种滤棒圆周在线自动检测与控制方法，其特征是它包括以下步骤：

首先，在滤棒相对的两面分别安装一个能发射平行光的平行光源和一个用于接收平行光的线阵CCD检测器；

其次，将平行光源和线阵CCD检测器同时安装在一个转盘上，使平行光源和线阵CCD组件同时围绕滤棒旋转；

第三，按设定的转角使CCD检测器接收平行光源发射的光线得到滤棒在CCD检测器上的投影宽度值，该投影宽度值即为滤棒的直径，根据测得的直径值及对应的转角值进行计算即可得到每个转角对应的弧段的长度，将所有弧段的长度进行积分（相加）即可得到滤棒的周长值，从而可计算出滤棒的平均直径值，将旋转一周所得的最大直径值与最小直径相减即得滤棒的圆度值；

第四，如果所得的平均直径值和圆度值有任一项与标准值的偏差大于设定的阈值，则控制系统控制执行机构动作，调整滤棒的直径至设定值。

当测得平均直径值和圆度值中有任一项与标准值的偏差大于设定的阈值时，系统自动进行声光告警。

本发明的技术方案之一是：

一种滤棒圆周在线自动检测与控制装置，其特征是它主要由平行光源1、线阵CCD检测器2、扫描电机3、信号处理模块4和执行机构6组成，所述的平行光源1和线阵CCD检测器2分别位于滤棒正对的两侧，扫描电机3带动平行光源1和线阵CCD检测器2绕滤棒旋转；信号处理模块4的信号输入端与线阵CCD检测器2的信号输出端相连，信号处理模块4的信号输出端同时与平行光源1的控制端、扫描电机的电机驱动器的控制信号输入端以及执行机构6的控制信号输入端相连。

所述的信号处理模块4还连接有人机界面5。

所述的平行光源1和线阵CCD检测器2安装在同一个转盘上，转盘由扫描电机3驱动。

本发明的有益效果：

本发明保证了滤棒成型机对滤棒周长的高精度控制，通过光电传感器解决了环境波动对气压式传感器检测精度的影响，并可以提供滤棒圆度的检测功能，大大提高了卷烟生产过程中对滤棒生产的质量控制能力。系统具有指标先进、性能稳定、结构合理、体积小巧的优点，特别适合KDF2等机型的滤棒圆周控制系统的升级改造需求。

本发明充分发挥了光电检测系统实时监测滤棒截面几何尺寸变化的特点，通过信号转换、数据处理得到滤棒的圆周和直径数值，具有分辨率高，重复性好的特点。可广泛应用在卷烟滤嘴外径自动控制系统中，可取代原气压式外径控制，具有精度高（接收像元尺寸< 10微米)，不受现场振动、噪音、温度、粉尘和气压波动等各种干扰因素影响，检测结果准确、稳定、可靠。

本发明的滤棒投影由CCD接收产生的电模拟信号通过转换电路二值化，脉冲宽度与投影直径成正比，脉宽计时由FPGA高速计数器来计算，计时精度高于0.05微秒。

本发明的信号处理模块4采用基于NIOSII软核处理器的SOPC解决方案，单片FPGA完成信号采集、数据处理、数据通信、I/O控制等诸多功能，具有外围电路简洁、集成度高、软硬件无缝连接，升级维护无需更换硬件等优点。