CN102514770A - 卷烟包装机缺盒检测剔除装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种卷烟包装机缺盒检测剔除装置，其包括机体、条包托板、检测传感器及检测控制箱，在机体上固装检测控制箱，在机体下部水平固装条包托板，在机体上平行固装位于该条包托板上部的传感器固定架，在条包托板及传感器固定架上均安装有检测传感器阵列，检测传感器阵列的信号输出线连接至检测控制箱内的控制电路。本发明的卷烟包装机缺盒检测剔除装置，采用一体化设计方式，不需频繁校准；调试、使用简便；检测精确度高；可以直接替换安装原有检测装置；检测范围和适用性非常广，适用于当前市场上所见的各种材质的条盒烟的缺包检测；无环境方面及劳动保护方面的影响。

Description

卷烟包装机缺盒检测剔除装置

技术领域

本发明涉及卷烟行业大型自动化包装设备全自动质量检测控制装置，特别是一种卷烟包装机缺盒检测剔除装置。

背景技术

国内烟草行业普遍使用的GDX1（ZB25）、GDX2(ZB45)型包装机。GD包装机原本带有包装机缺盒检测剔除装置，由5支电容式传感器组成的3S486装置检测条包上排5包烟的存在，通过3A486控制板处理，将信号送给MICROII系统。这种检测方式带有缺陷，某些情况下导致失效。导致原装置失效有三个主要原因。

1、包装材料的不断变化。由于新产品的不断推出，各厂家在包装材料上不断更新花样，不断的材质变化早已超出了原设计的检测能力。尤其对于条盒为金属覆膜材质的产品，即使一张空壳的条盒，也能顺利通过，而对于使用了环保铝箔纸的产品，因检测位置等原因，不能良好检测。

2、只检测上排，未检测下排。在偶然的情况下，如果下排烟缺包却又排列均匀，则可能被漏检。

3、没有人机界面，调整困难。每当更换品牌或使用新材料时，必须由工程师使用螺丝刀逐个调整每个传感器的灵敏度调节电位器。由于调整非常不便，许多用户只做简单调整，甚至不调整，只要烟过得去就可，导致了漏检。

正是由于漏检现象的存在，市场上多种补充的检测方案应运而生。主要有负压式、称重式和光子式三种。由于漏检现象的存在，为弥补原设计功能的检测缺陷，市场上出现了多种补充的检测方案和装置。主要有负压式、称重式、光子式三种。其检测目的相同，但采用的检测技术不同，分别介绍如下：

1、负压式检测器：负压式检测器采用一个密闭的负压腔和分布在负压腔四周的负压吸嘴做为检测体，当条烟到达检测位置时，负压检测体针对缺盒条包产生物理形变，导致吸嘴漏气，引发负压气流通道的压力变送器输出变化，做为缺包信号被放大输出。此种方式的优点在于：不必理会被检测物体的材质因素，适用面比较广。缺点是：采用技术的本质，是与被测物体实际接触并对所有产品引发物理形变检测，即超出了“无损检测”技术的范畴。在某些质量要求较高的产品中是无法被接受的。对负压气体的洁净度（包括：粉尘、含水、含油等）要求过高。理论上可行，在实际生产运行中很难保证使用。毕竟工厂不是实验室环境。

2、基于压力传感器的称重式产品，安装于包装机条透机出口。该设计的耐用性较差，非常容易发生漂移，每次使用需要频繁校正。即使忽略漂移问题，其检测精度也不高，原因是：当卷烟机的重量控制系统变化时，同样符合工艺标准质量范围的合格的卷烟，其重量标准偏差的上限或下限的“累积误差”可能接近一包烟的重量。因此，这一产品基本上被厂家淘汰，取而代之的是光子型产品。

3、基于X射线管的光子型检测产品。该装置实质上使用了X射线检测技术。这种装置安装于操作员现场，对操作员心理、生理上造成一定影响。其核心检测部件为X光管，一方面存在敏感的环境／人身影响，另一方面，一只X光管的寿命是以小时计算的，易损且价格不菲。X光管使用的电压高达2万多伏的高压电源也是易损件。其调整、应用、维护也比较复杂。此外，光子型产品同样存在漏检的问题。漏检的主要原因在于：其对条烟的检测原理，是计算一定长度的条烟经过X光管时，相对安装的光电池接收到的脉冲总量。简单说，是“用检测条包缺损的比例来间接反映缺包的事实”，是以“条”为单位的检测，而不是以“包”为单位的检测。

可见，以上缺盒检测剔除装置均不能满足生产的实际需要。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种检测精确度高，调试、使用简便，检测范围和适用性广的卷烟包装机缺盒检测剔除装置。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案实现的：

一种卷烟包装机缺盒检测剔除装置，其特征在于：包括机体、条包托板、检测传感器及检测控制箱，在机体上固装检测控制箱，在机体下部水平固装条包托板，在机体上平行固装位于该条包托板上部的传感器固定架，在条包托板及传感器固定架上均安装有检测传感器阵列，检测传感器阵列的信号输出线连接至检测控制箱内的控制电路。

而且，所述控制电路包括单片机控制单元、数字信号隔离器电路、报警放大驱动电路、操控显示电路，单片机控制单元包括CPU处理器、多通道AD转换器、数字I/O接口及UART收发器，CPU处理器通过多通道AD转换器与检测传感器阵列相连接，通过数字I/O接口与同步检测电路相连接，通过UART收发器与操控显示电路相连接，CPU处理器还分别与数字信号隔离器电路及报警放大电路相连接，该数字信号隔离器电路与包装机控制系统相连接。

而且，所述的检测传感器阵列由一组穿透式传感器及其信号滤波处理放大电路构成。

而且，所述的同步检测电路由相位检测同步传感器及其数字信号隔离器电路构成。

而且，所述操控显示电路由通讯接口电路及人机交互显示界面构成。

本发明的优点和有益效果为：            

本发明的卷烟包装机缺盒检测剔除装置，采用由机体、条包托板、检测传感器及检测控制箱构成的一体化设计方式，不需频繁校准，降低装置调整的调整难度；调试、使用简便，日常不需特别维护；采用上下两排的穿透式检测传感器实现对条盒的10个小包分别检测，检测精确度高；机械外结构及电气接口与原设计相同，控制器升级为智能嵌入式设计，完全利用原有安装位置和接口功能，可以直接替换安装；检测范围和适用性非常广，适用于当前市场上所见的各种材质的条盒烟的缺包检测；而且，无环境方面及劳动保护方面的影响。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的原理方框图；

图3为检测传感器未感应时的CPU处理器输出的信号示意图；

图4为检测传感器感应时的CPU处理器输出的信号示意图。

本发明卷烟包装机缺盒检测剔除装置附图中附图标记说明。

1-机体	2-检测控制箱	3-电源接口	4-信号接口
				5-人机接口	6-固定安装孔	7-传感器信号输出线	8-传感器固定架
9-条包托板	10-检测传感器

具体实施方式

下面结合附图对本发明卷烟包装机缺盒检测剔除装置作进一步详细说明。

一种卷烟包装机缺盒检测剔除装置，其包括机体1、条包托板9、检测传感器10及检测控制箱2，在机体上固装检测控制箱，在机体下部水平固装条包托板，在机体上平行固装位于该条包托板上部的传感器固定架8，在条包托板及传感器固定架上均排列安装有检测传感器阵列，该检测传感器阵列包括一组穿透式传感器，每组穿透式传感器的数量为五个，穿透式传感器可以采用公司自制型号为LR18XCF05DNOQ的传感器。检测传感器阵列的信号输出线7连接至检测控制箱内的控制电路。

在机体的侧边制有固定安装孔6，在检测控制箱上设置有电源接口3、信号接口4及人机接口5。本装置的机械外结构及电气接口与原设计相同，可直接安装于GD原厂机器的3S486 CT条盒成形上部检测装置原设计位置。

所述控制电路包括单片机控制单元、数字信号隔离器电路、报警放大驱动电路、操控显示电路，单片机控制单元包括CPU处理器、多通道AD转换器、数字I/O接口及UART收发器，CPU处理器通过多通道AD转换器与检测传感器阵列相连接，检测传感器阵列由一组穿透式传感器及其信号滤波处理放大电路构成。CPU处理器通过数字I/O接口与同步检测电路相连接，同步检测电路由相位检测同步传感器及其数字信号隔离器电路构成。CPU处理器还通过UART收发器与操控显示电路相连接，操控显示电路由通讯接口电路及人机交互显示界面构成。CPU处理器还分别与数字信号隔离器电路及报警放大电路相连接，该数字信号隔离器电路与GD包装机控制系统相连接。

本卷烟包装机缺盒检测剔除装置的工作原理为：

1、检测传感器阵列

在条烟包装中每条有10包盒烟组成，分上下两层，本检测剔除装置的检测传感器阵列中同样有上下两排共10只穿透式传感器组成，每只传感器对应一盒烟包。在10只传感器中，每一只的工作原理和电路结构是相同的。检测传感器检测输出的模拟信号电压输入到信号滤波处理进行降噪处理，然后有高精度运算放大器对电压信号进行放大，以满足单片机系统AD转换器的电压要求。检测传感器为模拟量输出方式的PNP常开输出。

2、同步检测系统

在包装机设备的电气控制系统中，每个环节都是按照一定的节拍有序的进行工作，每个环节中都有对应的检测传感器来配合工作，包装机控制系统对每个环节传感器信号的采集则是按照节拍进行，已确定每个环节是否工作正常。同样，本检测装置也需要满足包装机设备的电气要求，以达到同步信号采集。在本装置中，有相位检测同步传感器来确定本装置的检测时序要求，相位检测信号首先送给数字隔离电路，通过数字隔离电路，可以把外部信号与单片机隔离开来，以满足系统抗干扰性能和工作稳定性。通过数字信号隔离电路的相位同步信号送入单片机数字I/O接口电路，有单片机内CPU处理器检测，在检测到相位符合工作要求的前提下，启动单片机内AD转换器工作。

3、单片机系统

由检测传感器阵列送入的烟包检测信号有10路之多，有单片机程序控制内部多路选择器逐一对每路烟包检测电压信号进行模数AD转换，进行数字量化处理，数字量化后的信号进行极值鉴别处理，去除干扰因素，得到真实反应烟包状态信息的数字信号，然后根据设定数字模型有程序进行识别判断，来判断是否缺包，如有缺包现象，则根据内部多路选择器确定条烟中烟包缼盒的位置（即1#传感器对应第一盒，N#传感器对应第N盒，缼盒位置会在人机界面中显示出来）。对10路信号全部处理完成后，即完成了一条烟中是否缼盒的全部检测过程。然后把对应是否缼盒信号通过数字信号隔离器电路送入GD包装机控制系统。

4、操控系统

装置自带LCD显示的人机界面。可以实现对传感器检测灵敏度的统调和微调。由于材料的材质、厚度不同，当更换包装品牌时，须通过人机界面进行相关设置和调节。同时条烟缺盒的具体位置和状态信息也同时在显示屏上显示出来。在单片机和人机界面的信息交换中，通过单片机的UART串口进行，单片机的串口信号电平有通讯接口电路进行电平信号转换和隔离，然后在与LCD人机界面连接。

5、报警处理电路

在出现缼盒情况下，单片机还输出一报警信号，控制报警放大驱动电路，来驱动外部报警装置，以提醒操作人员注意。

本卷烟包装机缺盒检测剔除装置的工作过程为：

本检测剔除装置的控制电路中的单片机控制单元通过监测动态和静态电流，来自动检测穿透式传感器的工作状态，并向GD包装机控制系统发出自诊断信号。处理板输出的自诊断信号为如图、4所示的占空比300us/4ms的一组连续脉冲。如果GD包装机控制系统接到这组脉冲，说明该装置工作正常，否则视为故障。

来自CH机的已经裹有透明纸并叠成两层的烟包输入至条盒包装机的包装位置，并在包装位置排列成“五包平列，上下两层”的条状。

条烟正常输送时，10个烟包上下两排正好排满整个条盒，所有穿透式传感器都在感应状态。设备原有操作不变，在机器相位参数：检测相位“CT上条盒成形”（检查相位：默认225度）中设定相位，并将OPC可修改参数“条盒成形缺盒片”设定为OFF的情况下，如果检测条盒内缺少烟包，则传感器组中至少会有一个没有被感应，被检测到的缺包条盒将在CT出口被剔除，同时CV将停止供应一张大透明纸。如果连续3次检测到条盒内缺少烟包，则机器显示红色信息：“CT条盒上部成形”并停机。

5组（10只）穿透式传感器安装于包装机CT部分条盒成形功能的3S486检测装置部位。在CT机上，包裹了条盒的“二五平包”条包烟组经过本装置时，在机器相位225度时，5组传感器同时进行烟包存在检测。如任意一组或多组传感器检测到“不良”，则发生：

A、在Y 站剔除条盒；

B、CV条透明纸停止一张，

若连续3个条盒缺烟包，则发生：

C、停机；

D、“UPPER CT CARTON FORMING” 信号送出。

在停机条件下，在条盒纸下降部件前取走一个烟包重新启动机器，确保A与B事件的发生，对三个连续的条盒重复上述操作，确保C和D事件的发生。

将一个带条盒纸的条盒放在穿透式检测器下面，从条盒内取出一个烟包，在“编辑/设置”模式下通过调整灵敏度，使它的发光二极管保持关闭，再放入该烟包，确保该发光二极管接通，对其它4个探测器重复相同的调节。

Claims (5)

1.一种卷烟包装机缺盒检测剔除装置，其特征在于：包括机体、条包托板、检测传感器及检测控制箱，在机体上固装检测控制箱，在机体下部水平固装条包托板，在机体上平行固装位于该条包托板上部的传感器固定架，在条包托板及传感器固定架上均安装有检测传感器阵列，检测传感器阵列的信号输出线连接至检测控制箱内的控制电路。

2.根据权利要求1所述的卷烟包装机缺盒检测剔除装置，其特征在于：所述控制电路包括单片机控制单元、数字信号隔离器电路、报警放大驱动电路、操控显示电路，单片机控制单元包括CPU处理器、多通道AD转换器、数字I/O接口及UART收发器，CPU处理器通过多通道AD转换器与检测传感器阵列相连接，通过数字I/O接口与同步检测电路相连接，通过UART收发器与操控显示电路相连接，CPU处理器还分别与数字信号隔离器电路及报警放大电路相连接，该数字信号隔离器电路与包装机控制系统相连接。

3.根据权利要求1所述的卷烟包装机缺盒检测剔除装置，其特征在于：所述的检测传感器阵列由一组穿透式传感器及其信号滤波处理放大电路构成。

4.根据权利要求1所述的卷烟包装机缺盒检测剔除装置，其特征在于：所述的同步检测电路由相位检测同步传感器及其数字信号隔离器电路构成。

5.根据权利要求1所述的卷烟包装机缺盒检测剔除装置，其特征在于：所述操控显示电路由通讯接口电路及人机交互显示界面构成。

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