CN102406234A - 一种烟支位置信号生成与质量检测剔除方法 - Google Patents

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Abstract

一种烟支位置信号生成与质量检测剔除方法，包括同步轴编信号生成单元、烟支质量检测单元和执行机构三部分，同步轴编信号生成单元包括伺服控制器，电机控制器，信号输出模块，烟支质量检测单元包括IPC控制器、模拟量超采样模块和位置测量模块，总线耦合器通过通讯总线与IPC控制器连接，执行机构主要包含超采样输出模块，编码器位置测量模块和轴编信号输出模块电连接，传递轴编信号AZ相脉冲，电机和电机驱动器连接。本发明的优点是：以前需要定做单片机系统的功能部分集成到通用控制平台上，设备控制模块通用性强，维护调试工作量减少并且由伺服控制器生成的同步轴编信号精度小于2/8192，具有响应时间快的特性，能使IPC实时测量跟踪烟支信号，生成的轴编信号能准确跟踪烟支位置，并将废烟剔除。

Description

一种烟支位置信号生成与质量检测剔除方法
技术领域
[0001] 本发明涉及自动化技术领域，即生成卷烟机被检测烟支的实时位置信号及检测烟支的漏气、空头质量并且对质量超限的烟支进行跟踪的一种电气控制方法。
背景技术：
常用的卷烟机漏气、空头检测是由烟支质量检测系统完成，它是单片机系统,控制方法是：卷烟机的检测轮安装了轴编码器,提供烟支质量检测系统位置信号,它是根据轴编信号的增量脉冲信号以中断方式来采集烟支漏气、空头、通风度模拟量.然后根据一只烟测量获得N0个烟支模拟量数据计算出烟支的漏气、空头值,如果烟支的漏气、空头值超过设定值,就发废烟信号给卷烟机控制系统,进行跟踪剔除。它的缺点是需要定做硬件系统，增加了系统调试维护的难度。
发明内容：
发明的目的是取消定做硬件系统采用通用模块来实现烟支信号生成与质量检测剔除。
本发明的控制系统包括同步轴编信号生成单元、烟支质量检测单元和执行机构三部分，其特征在于：同步轴编信号生成单元包括伺服控制器9，电机控制器8,信号输出模块7,其中伺服控制器9，电机控制器8属于卷烟机控制系统,烟支质量检测单元包括IPC控制器1、模拟量超采样模块4和位置测量模块6，总线耦合器3通过通讯总线2与IPC控制器1连接，执行机构主要包含超采样输出模块5，编码器位置测量模块6和轴编信号输出模块7电连接，传递轴编信号A Z相脉冲11，电机10和电机驱动器8连接，这些机构全部安装在卷烟机上。
本发明的优点是：以前需要定做单片机系统的功能部分集成到通用控制平台上，设备控制模块通用性强，维护调试工作量减少并且由伺服控制器生成的同步轴编信号精度小于2/8192，具有响应时间快的特性,能使IPC实时测量跟踪烟支信号,生成的轴编信号能准确跟踪烟支位置,烟支漏气、空头模拟量采用”超采样输入”获取,烟支剔除采用”超采样输出”能精确跟踪废烟并剔除.它能完成原来单片机系统完成的烟支检测跟踪任务。
附图说明：
图1本发明的控制原理图
图2 烟支漏气空头检测示意图
图3 超采样示意图
图4 软件控制流程图
图5 废烟超采样输出流程图
图中：1、控制器，2、通讯总线（或简称总线），3、总线耦合器 4、超采样模拟量输入模块  5、超采样输出模块,6、编码器位置测量模块, 7、轴编信号输出模块，8、电机驱动器，9、伺服控制器  10、电机，11、轴编信号AZ相脉冲，20、卷烟机检测轮, 21、进气压力调控系统, 22、后弓形检测板, 23、空头检测器, 24、前弓形检测板, 25、容量模块
具体实施方式：
下面结合附图，详细说明如下：
在图1中，本发明的控制系统包括同步轴编信号生成单元、烟支质量检测单元和执行机构三部分，其特征在于：同步轴编信号生成单元包括伺服控制器9，电机控制器8,信号输出模块7,其中伺服控制器9，电机控制器8属于卷烟机控制系统,烟支质量检测单元包括IPC控制器1、模拟量超采样模块4和位置测量模块6，总线耦合器3通过总线2与IPC控制器1连接，执行机构主要包含超采样输出模块5，编码器位置测量模块6和轴编信号输出模块7电连接，传递轴编信号A Z相脉冲11，电机10和电机驱动器8连接，这些机构全部安装在卷烟机上。
对于超采样模拟量输入模块4和超采样输出模块5,超采样技术介绍见图3,T是IPC控制周期,t1是微循环周期，等于一个IPC控制周期T的1/n,IPC能采集到周期为t1的数字信号或者模拟量,也能输出周期为t1的数字信号。
生成检测轮烟支检测需要的同步轴编信号A Z相脉冲11工作原理: 卷烟机生产时,伺服控制器9通过控制电机10来拖动卷烟机检测轮20转动,由于伺服电机绝对值编码，每圈N2个位置，实时输出给伺服控制器9当前检测轮20位置信号，伺服控制器周期为2ms，伺服控制器根据检测轮轴编码器位置，加上起始位置偏移，输出Z相，检测轮零位，和A相增量脉冲信号送给IPC控制器1（图1）；当卷烟机生产时，IPC控制器1根据轴编信号测量模块6对轴编码器信号A Z相脉冲11进行数据采集，获取烟支的实时位置信号。
烟支质量检测单元构成：检测单元包括进气压力调控系统21,前弓形检测板24,后弓形检测板22,空头检测器23,容量模块25, 轴编位置测量模块6通过通讯总线2与IPC控制器1连接。控制单元包括IPC控制器1,超采样模拟量输入模块4,超采样输出模块5。
烟支质量检测单元包括卷烟机漏气空头检测，图2中，卷烟机漏气空头检测工艺过程为:进气压力调控系统21保持漏气检测进气压力恒定情况下，前弓形检测板24压力恒定,检测回气压力的变化，即后弓形检测板22压力，来判断烟支是否漏气。容量模块25来提供检测系统压力。卷烟机生产时,烟支从检测轮上20经过时,走到漏气传感器22测量位置或者空头传感器23测量位置时,后弓形检测板22输出烟支漏气值,空头传感器23输出烟支空头值,IPC同时采集烟支漏气模拟量、空头模拟量和轴编信号A Z相脉冲11,一个IPC控制周期采集N1次模拟量数据,并根据上一周期烟支的轴编位置和当前周期的轴编位置等间隔平分把N1个烟支质量值与N1个位置对应起来.当检测轮20走过一只烟支槽位置时,等间隔取出N0个烟支漏气空头模拟量数据.然后根据测量值判断烟支是否为废烟。
图1中，废烟剔除工作过程:当检测到废烟时,当废烟走到离检测轮剔废阀一个槽号时, 提前一个槽号根据轴编信号A Z相脉冲11测得的烟支位置以及烟支位置的变化情况预测下一支烟的输出信号及时间来控制阀的动作。采用超采样输出模块5输出信号控制阀的动作.超采样输出模块5一个IPC控制周期能输出N1次开关信号,阀的输出误差精度为Δ=IPC控制周期/ N1，完成烟支检测、废烟判断、跟踪、剔除过程。
在控制器中，软件控制流程图说明如下：
图4中伺服控制器生成烟支位置信号软件流程：伺服控制器实时取得伺服电机绝对值编码器信号，然后预测N2个周期后检测轮位置，并把预测位置转化为下一个伺服控制周期输出AZ相脉冲。
图4中质量检测剔除控制流程说明如下：IPC控制周期采集N1次模拟量同时采集位置信号，然后根据轴编位置找出检测点位置模拟量，并计算烟支漏气空头值，如果烟支漏气空头值超限，则该支烟质量超标，就跟踪剔除；当下一个控制周期到时IPC重新进行采集N1次模拟量同时采集位置信号。
图5中废烟超采样输出流程说明如下：首先判断IPC控制周期到，条件为真则查看剔废阀前一个烟槽是否为废烟，如果是，则将剔废信号转化为脉冲信号；然后将剔废脉冲信号输出；最后等待IPC控制周期的到来。
本发明的优点是：以前需要定做单片机系统的功能部分集成到通用控制平台上，设备控制模块通用性强，维护调试工作量减少并且由伺服控制器生成的同步轴编信号精度小于2/8192，具有响应时间快的特性,能使IPC实时测量跟踪烟支信号,生成的轴编信号能准确跟踪烟支位置,烟支漏气、空头模拟量采用”超采样输入”获取,烟支剔除采用”超采样输出”能精确跟踪废烟并剔除.它能完成原来单片机系统完成的烟支检测跟踪任务。

Claims (9)

1.一种烟支位置信号生成与质量检测剔除方法，这种方法的控制系统包括同步轴编信号生成单元、烟支质量检测单元和执行机构三部分，其特征在于：同步轴编信号生成单元包括伺服控制器(9)，电机控制器(8),信号输出模块(7),其中伺服控制器(9)，电机控制器(8)属于卷烟机控制系统,烟支质量检测单元包括IPC控制器(1)、模拟量超采样模块(4)和位置测量模块(6)，总线耦合器(3)通过通讯总线(2) 与IPC控制器(1)连接，执行机构主要包含超采样输出模块(5)，编码器位置测量模块(6)和轴编信号输出模块(7)电连接，传递轴编信号A  Z相脉冲(11)，电机(10)和电机驱动器(8)电连接，这些机构全部安装在卷烟机上。
2.根据权利要求1所述的一种烟支位置信号生成与质量检测剔除方法，其特征在于：对于超采样模拟量输入模块(4)和超采样输出模块(5), T是IPC控制周期,t1是微循环周期等于一个IPC控制周期T的1/n,IPC能采集到周期为t1的数字信号或者模拟量,也能输出周期为t1的数字信号。
3.根据权利要求1所述的一种烟支位置信号生成与质量检测剔除方法，其特征在于：生成检测轮烟支检测需要的同步轴编信号AZ相脉冲(11)工作原理: 卷烟机生产时,伺服控制器(9)通过控制电机(10)来拖动卷烟机检测轮(20)转动,由于伺服电机绝对值编码，每圈N2个位置，实时输出给伺服控制器(9)当前检测轮(20)位置信号，伺服控制器周期为2ms，伺服控制器根据检测轮轴编码器位置，加上起始位置偏移，输出Z相即检测轮零位和A相增量脉冲信号送给IPC控制器(1)；当卷烟机生产时，IPC控制器(1)根据轴编信号测量模块(6)对轴编信号AZ相脉冲(11)进行数据采集，获取烟支的实时位置信号。
4.根据权利要求1所述的一种烟支位置信号生成与质量检测剔除方法，其特征在于：烟支质量检测单元构成：检测单元包括进气压力调控系统(21),前弓形检测板(24),后弓形检测板(22),空头检测器(23),容量模块(25), 轴编位置测量模块(6)通过通讯总线(2)与IPC控制器(1)连接；控制单元包括IPC控制器(1),超采样模拟量输入模块(4),超采样输出模块(5)。
5.根据权利要求1所述的一种烟支位置信号生成与质量检测剔除方法，其特征在于：烟支质量检测单元包括卷烟机漏气空头检测，卷烟机漏气空头检测工艺过程为:进气压力调控系统(21)保持漏气检测进气压力恒定情况下，前弓形检测板(24)压力恒定，,检测回气压力的变化即后弓形检测板(22)压力，来判断烟支是否漏气.容量模块(25)来提供检测系统压力. 卷烟机生产时,烟支从检测轮上(20)经过时,走到漏气传感器(22)测量位置或者空头传感器(23)测量位置时,后弓形检测板(22)输出烟支漏气值,空头传感器(23)输出烟支空头值,IPC同时采集烟支漏气模拟量、空头模拟量和轴编信号AZ相脉冲(11),一个IPC控制周期采集N1次模拟量数据,并根据上一周期烟支的轴编位置和当前周期的轴编位置等间隔平分把N1个烟支质量值与N1个位置对应起来.当检测轮(20)走过一只烟支槽位置时,等间隔取出N0个烟支漏气空头模拟量数据.然后根据测量值判断烟支是否为废烟。
6.根据权利要求1所述的一种烟支位置信号生成与质量检测剔除方法，其特征在于：废烟剔除工作过程:当检测到废烟时,当废烟走到离检测轮剔废阀一个槽号时, 提前一个槽号根据轴编信号AZ 相脉冲(11)测得的烟支位置以及烟支位置的变化情况预测下一支烟的输出信号及时间来控制阀的动作，采用超采样输出模块(5)输出信号控制阀的动作.超采样输出模块(5)一个IPC控制周期能输出N1次开关信号,阀的输出误差精度为Δ=IPC控制周期/ N1.完成烟支检测、废烟判断、跟踪、剔除过程。
7.根据权利要求1所述的一种烟支位置信号生成与质量检测剔除方法，其特征在于：在控制器(1)中，伺服控制器生成烟支位置信号软件流程：伺服控制器实时取得伺服电机绝对值编码器信号，然后预测N2个周期后检测轮位置，并把预测位置转化为下一个伺服控制周期输出AZ相脉冲。
8.根据权利要求1所述的一种烟支位置信号生成与质量检测剔除方法，其特征在于：在控制器(1)中，质量检测剔除控制流程：IPC控制周期采集N1次模拟量同时采集位置信号，然后根据轴编位置找出检测点位置模拟量，并计算烟支漏气空头值，如果烟支漏气空头值超限，则该支烟质量超标，就跟踪剔除；当下一个控制周期到时IPC重新进行采集N1次模拟量同时采集位置信号。
9.根据权利要求1所述的一种烟支位置信号生成与质量检测剔除方法，其特征在于：在控制器(1)中，废烟超采样输出流程：首先判断IPC控制周期到，条件为真则查看剔废阀前一个烟槽是否为废烟，如果是，则将剔废信号转化为脉冲信号；然后将剔废脉冲信号输出；最后等待IPC控制周期的到来。
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