[发明专利]基于微波源的烟条重量控制方法及装置

说明书

一、技术领域

本发明属于工业控制领域，主要用于卷烟机烟条生产过程中，烟丝密度和烟支重量的控制、故障烟的检测和剔除，以及烟支指标统计计算。

二、背景技术

卷烟机是用卷烟纸将烟丝卷成卷烟的机器，是卷烟工业企业生产中的重要设备之一，是用于生产过滤嘴香烟的专用设备。最早的卷烟机出现于19世纪60年代，如L.苏西尼发明的机器，曾在1867年的巴黎博览会上展出。它先将烟纸卷成空管，然后填充烟丝。早期卷烟机烟丝的重量控制仅依靠供丝部分——烟丝箱进行，定量精度不高，而且当卷烟机速度提高时，烟条内烟丝分布的均匀性明显恶化。

20世纪50年代中期，卷烟机速度仅每分钟1200～1300支，烟支的重量标准偏差大约为平均重量的6～8％。1948年出现了关于平准器的专利，为新的烟支重量控制系统的出现起了推动作用。1956年又出现了吸丝成型的方法。英国莫林公司根据这一原理设计的卷烟机，使卷烟工业翻开了新的篇章，标志着大规模机械化卷烟的开始。如莫林MK8卷烟机在60年代初卷烟产量每分钟超过了2000支，70年代初每分钟超过了4000支，80年代已达到每分钟8000～10000支，烟支的重量标准偏差降低到平均重量的2～2.5％。

80年代后，随着科学技术的发展，计算机技术被广泛采用，卷烟机自身的多种检测控制装置的功能越来越强，自动化程度不断提高，卷烟速度迅速提高，卷烟效率至此也随着猛增，涌现了一大批先进的高速卷烟机：英国莫林斯公司设计的Octave卷烟机；德国虹霓公司设计的PROTOS-M卷烟机；意大利G.D公司设计的121P型卷烟机。这些高速卷烟机的烟条重量控制系统采用先进的电控设备，极大地提高了卷烟速度，平均每分钟12000-16000支烟，而烟支的重量标准偏差降低到平均重量的3～5‰。尤其是GD公司的121P型卷烟机，2003年在巴塞罗那烟草展上首次露面，卷烟速度达到20000支/分，比当时速度最高的卷烟机提高约25％。

烟条重量控制系统是卷烟机的核心组成部分，应用于高速卷烟机组的烟支重量的实时在线测量，并对烟支紧头进行自动跟踪。它对于保证生产合格重量的烟支、降低烟丝消耗具有重要作用。

目前，国内各种高速卷烟机组的烟条重量控制系统，主要都是使用锶90放射源作为探头。锶90放射源属于放射性物质，无论卷接机组是否有电，放射性始终存在，对周围人员构成长时间潜在危害，同时，按照国家放射性污染物质保护法，放射源探头的检修和维护需要由专门的机构和人员来进行，检修、维护费用昂贵，给烟厂带来了极大的不便。

新兴的微波源探头工作性能稳定，温漂、时移极小，同时微波对人体及工作场地无任何伤害及污染。因此研究基于微波源探头的烟条重量控制系统具有重要意义和实用价值。

三、发明内容

本发明目的在于克服基于放射源探头的烟条重量控制系统的不足，提供了一种基于微波源的烟条重量控制方法及装置。

为实现上述目的，本发明包括：

烟机模拟单元，用于模拟微波源探测器产生烟条密度模拟信号，并根据劈刀控制信号的输入情况，自动调整烟条密度模拟信号的均值和相位；

烟条重量信号采集及控制单元，用于对烟条密度模拟信号进行A/D采样，自动调整劈刀控制信号，以及故障烟判断和烟支指标统计；

底板通信控制单元，用于连接烟条重量信号采集及控制与上位机之间的通信，将上位机输入的控制和统计参数传到烟条重量信号采集及控制单元，将烟条重量信号采集及控制单元的烟支指标统计数据送至上位机显示；

上位机单元，用于人机交互和系统监控，可向烟条重量信号采集及控制单元输入控制和统计参数，同时也能将烟支的指标统计数据显示到用户界面。

所述的烟机模拟单元，包括：用户接口单元、微处理器，CPLD，以及D/A转换芯片。用户接口单元用于接收用户输入的关于烟条密度模拟信号的均值、幅度、频率和相位等参数；微处理器一方面用于接收用户接口单元输入的模拟信号参数信息，并根据参数信息设置模拟信号产生函数，另一方面用于接收劈刀控制信号，并根据劈刀控制信号自动调整模拟信号产生函数；CPLD用于桥接微处理器和D/A转换芯片，将微处理器送来的信号转换为D/A转换芯片的驱动信号，驱动D/A转换芯片工作；D/A转换芯片用于产生模拟信号，它根据CPLD传来的驱动信号输出具有相应均值、幅度、频率和相位的烟条密度模拟信号。