CN103818590A - 耗材卷盘直径实时检测方法、装置和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种耗材卷盘直径实时检测方法、装置和系统。其中所述方法包括实时检测设置在耗材卷盘转轴的N位轴编码器输出两个相邻的信号所经历的时间T₁；实时检测设置在包装机主传动的n位轴编码器输出两个相邻的信号所经历的时间T₂；根据时间T₁和T₂确定当前的耗材卷盘直径D；判断当前的耗材卷盘直径D是否小于预定报警直径D₁；如果当前的耗材卷盘直径D小于预定报警直径D₁，则向指示灯和蜂鸣器发送第一报警信号，指示指示灯和蜂鸣器报警。本发明通过对卷烟机耗材卷盘的直径进行实时检测，在检测到诸如拉线的耗材即将耗尽时进行报警，提醒操作人员及时更换拉线转盘，从而减少了操作人员的工作量，提高了机器运行的效率。

Description

耗材卷盘直径实时检测方法、装置和系统

技术领域

本发明涉及烟草自动化控制领域，特别涉及一种耗材卷盘直径实时检测方法、装置和系统。

背景技术

现有卷烟生产中，通常通过图1所示的包装机拉线供给装置来生产如图2所示烟包4的拉线3。具体生产过程包括：拉线电机2驱动固定有拉线卷盘A的转轴1，从而将拉线3供给到包装机，包装机每运行一个机器周期，切割固定长度的拉线3并包裹在烟包4上。

随着包装机的运行，拉线卷盘A的拉线1不断被消耗，拉线卷盘A的直径将不断减小，直至完全耗尽。

该拉线供给装置存在的缺陷是：该供给装置没有拉线卷盘直径检测装置，在生产的过程中，操作人员必须实时检查拉线卷盘上的拉线是否耗尽，当观察到拉线耗尽时，人工停止机器，将耗尽的拉线卷盘取下后换上新的拉线卷盘，然后重新启动机器，这一方面大大增加了操作人员的工作量；另一方面如果操作人员在卷盘上的拉线耗尽时没有及时发现并停止机器，拉线将会被扯断，此时操作人员必须在机器上重新缠绕拉线，降低了包装机的运行效率。

发明内容

鉴于以上技术问题，本发明提供了一种耗材卷盘直径实时检测方法、装置和系统，当检测到诸如拉线的耗材耗尽时指示包装机停机并报警，减少操作人员的工作量，提高机器运行的效率。

根据本发明的另一方面，提供一种耗材卷盘直径实时检测方法，包括：

实时检测设置在耗材卷盘转轴的N位绝对值轴编码器输出两个相邻的信号所经历的时间T₁；

实时检测设置在包装机主传动的n位绝对值轴编码器输出两个相邻的信号所经历的时间T₂；

根据时间T₁和T₂确定当前的耗材卷盘直径D；

判断当前的耗材卷盘直径D是否小于预定报警直径D₁；

如果当前的耗材卷盘直径D小于预定报警直径D₁，则向指示灯和蜂鸣器发送第一报警信号，指示指示灯发出第一频率的光报警，指示蜂鸣器发出第二频率的声音报警。

优选的，在根据T₁和T₂确定当前的耗材卷盘直径D的步骤之后，所述方法还包括：

判断当前的耗材卷盘直径D是否小于预定更换直径D₂，其中预定更换直径D₂小于预定报警直径D₁；

如果当前的耗材卷盘直径D小于预定更换直径D₂，则向包装机控制器发送停机信号，以便包装机控制器停止包装机的运行；同时向指示灯和蜂鸣器发送第二报警信号，指示指示灯发出第三频率的光报警，指示蜂鸣器发出第四频率的声音报警。

优选的，在根据T₁和T₂确定当前的耗材卷盘直径D的步骤之后，所述方法还包括：实时显示当前的耗材卷盘直径D。

优选的，所述实时检测设置在耗材卷盘转轴的N位绝对值轴编码器输出两个相邻的信号所经历的时间T₁的步骤包括：

实时获取耗材卷盘轴编码器信号A₁，并在获取到耗材卷盘轴编码器信号A₁时，启动第一计时器；

实时获取耗材卷盘轴编码器信号A₂；

判断耗材卷盘轴编码器信号A₁和A₂是否不相同、且相差1；

如果耗材卷盘轴编码器信号A₁和A₂不相同、且相差1，则指示第一计时器停止计时，并将第一计时器记录的时间确定为时间T₁。

优选的，所述实时检测设置在包装机主传动的n位绝对值轴编码器输出两个相邻的信号所经历的时间T₂的步骤包括：

实时获取包装机主传动轴编码器信号B₁，并在获取到包装机主传动轴编码器信号B₁时，启动第二计时器；

实时获取包装机主传动轴编码器信号B₂；

判断包装机主传动轴编码器信号B₁和B₂是否不相同、且相差1；

如果包装机主传动轴编码器信号B₁和B₂不相同、且相差1，则指示第二计时器停止计时，并将第二计时器记录的时间确定为时间T₂。

优选的，所述根据T₁和T₂确定当前的耗材卷盘直径D的步骤包括：

根据公式

$D=\frac{2^{N-n}\×L\×T_1}{\mathrm{\π}\×T_2}$

计算当前的耗材卷盘直径D，其中L是制作1包烟所消耗的耗材长度。

优选的，所述耗材卷盘是拉线卷盘、内框纸卷盘或铝箔纸卷盘。

根据本发明的另一方面，提供一种耗材卷盘直径实时检测装置，包括第一检测单元、第二检测单元、直径确定单元、第一识别单元、输出单元，其中：

第一检测单元，用于实时检测设置在耗材卷盘转轴的N位绝对值轴编码器输出两个相邻的信号所经历的时间T₁；

第二检测单元，用于实时检测设置在包装机主传动的n位绝对值轴编码器输出两个相邻的信号所经历的时间T₂；

直径确定单元，用于根据时间T₁和T₂确定当前的耗材卷盘直径D；

第一识别单元，用于判断当前的耗材卷盘直径D是否小于预定报警直径D₁；

输出单元，用于根据第一识别单元的判断结果，在当前的耗材卷盘直径D小于预定报警直径D₁时，向指示灯和蜂鸣器发送第一报警信号，指示指示灯发出第一频率的光报警，指示蜂鸣器发出第二频率的声音报警。

优选的，所述装置还包括第二识别单元，其中：

第二识别单元，用于判断当前的耗材卷盘直径D是否小于预定更换直径D₂，其中预定更换直径D₂小于预定报警直径D₁；

输出单元还用于根据第二识别单元的判断结果，在当前的耗材卷盘直径D小于预定更换直径D₂时，向包装机控制器发送停机信号，以便包装机控制器停止包装机的运行；同时向指示灯和蜂鸣器发送第二报警信号，指示指示灯发出第三频率的光报警，指示蜂鸣器发出第四频率的声音报警。

优选的，所述装置还包括显示单元，其中：

显示单元，用于实时显示当前的耗材卷盘直径D。

优选的，所述第一检测单元包括第一信号获取模块、第一计时器、第一识别模块、第一时间确定模块，其中：

第一信号获取模块，用于实时获取耗材卷盘轴编码器信号A₁和A₂；

第一计时器，用于在第一信号获取模块获取到耗材卷盘轴编码器信号A₁时，开始计时；

第一识别模块，用于判断耗材卷盘轴编码器信号A₁和A₂是否不相同、且相差1；

第一时间确定模块，用于根据第一识别模块的判断结果，在耗材卷盘轴编码器信号A₁和A₂不相同、且相差1时，指示第一计时器停止计时，并将第一计时器记录的时间确定为时间T₁。

优选的，所述第二检测单元包括第二信号获取模块、第二计时器、第二识别模块、第二时间确定模块，其中：

第二信号获取模块，用于实时获取包装机主传动轴编码器信号B₁和B₂；

第二计时器，用于在第二信号获取模块获取到主传动轴编码器信号B₁时，开始计时；

第二识别模块，用于判断包装机主传动轴编码器信号B₁和B₂是否不相同、且相差1；

第二时间确定模块，用于根据第二识别模块的判断结果，在包装机主传动轴编码器信号B₁和B₂不相同、且相差1时，指示第二计时器停止计时，并将第二计时器记录的时间确定为时间T₂。

优选的，所述直径确定单元根据公式

$D=\frac{2^{N-n}\×L\×T_1}{\mathrm{\π}\×T_2}$

计算当前的耗材卷盘直径D，其中L是制作1包烟所消耗的耗材长度。

优选的，所述耗材卷盘是拉线卷盘、内框纸卷盘或铝箔纸卷盘。

根据本发明的另一方面，提供一种耗材卷盘直径实时检测系统，包括包装机控制器、指示灯、蜂鸣器、设置在耗材卷盘转轴的N位绝对值轴编码器、设置在包装机主传动的n位绝对值轴编码器以及上述任一实施例所述的耗材卷盘直径实时检测装置。

本发明通过对卷烟机耗材卷盘的直径进行实时检测，在检测到诸如拉线的耗材耗尽时指示包装机停机并报警，从而减少了操作人员的工作量，提高了机器运行的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为包装机拉线供给的示意图。

图2为带拉线的烟包示意图。

图3为本发明耗材卷盘直径实时检测方法一个实施例的示意图。

图4为本发明一个实施例中拉线卷盘直径计算模型的示意图。

图5为本发明一个实施例中拉线卷盘N位绝对值轴编码器输出信号示意图。

图6为本发明一个实施例中包装机n绝对值轴编码器输出信号示意图。

图7为本发明耗材卷盘直径实时检测方法另一实施例的示意图。

图8为本发明耗材卷盘直径实时检测装置一个实施例的示意图。

图9为本发明耗材卷盘直径实时检测装置另一实施例的示意图。

图10为本发明一个实施例中第一检测单元的示意图。

图11为本发明一个实施例中第二检测单元的示意图。

图12为本发明耗材卷盘直径实时检测系统一个实施例的示意图。

图13为本发明耗材卷盘直径实时检测系统另一实施例的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

图3为本发明耗材卷盘直径实时检测方法一个实施例的示意图。优选的，本实施例可由耗材卷盘直径实时检测装置执行。该方法包括以下步骤：

步骤301，实时检测设置在耗材卷盘转轴的N位绝对值轴编码器输出两个相邻的信号所经历的时间T₁。

其中，所述N位绝对值轴编码器装设在耗材卷盘的转轴，耗材卷盘每转动一圈，N位绝对值轴编码器随之运行一个周期。

优选的，所述耗材卷盘可以是拉线卷盘、内框纸卷盘、铝箔纸卷盘、盘纸卷盘等。

步骤302，实时检测设置在包装机主传动的n位绝对值轴编码器输出两个相邻的信号所经历的时间T₂。

其中，当耗材卷盘是拉线卷盘、内框纸卷盘、铝箔纸卷盘等卷烟包装机生产烟包所需的耗材卷盘时，所述n位绝对值轴编码器装设在包装机主传动的转轴上，包装机每运行一个机器周期，n位绝对值轴编码器随之运行一个周期。

而当耗材卷盘是盘纸卷盘等卷接机生产烟支所需的耗材卷盘时，所述n位绝对值轴编码器装设在卷接机主传动的转轴上，卷接机每运行一个机器周期，n位绝对值轴编码器随之运行一个周期。

步骤303，根据时间T₁和T₂确定当前的耗材卷盘直径D。具体根据公式（1）计算当前的耗材卷盘直径D，

$D=\frac{2^{N-n}\×L\×T_1}{\mathrm{\π}\×T_2}---\left(1\right)$

其中L是包装机运行一个机器周期从耗材卷盘中拉出的耗材长度，亦即制作1包烟所消耗的耗材长度，该长度是固定不变的。例如当所述耗材为拉线时，L是包裹在一包烟上的拉线长度。

下面以拉线卷盘为例介绍公式（1）的推导过程：

如图4和图5所示，圆A代表拉线卷盘，其直径为D，随着拉线的消耗，其直径D将逐渐减小。在拉线卷盘A上装设一N位的绝对值轴编码器，拉线卷盘A每转动一圈，该轴编码器随之运行一个周期并均匀输出2^N个数字信号——0、1、2......2^N-1。

如图4和图5所示，A₁和A₂表示拉线卷盘轴编码器输出的两个相邻的相位信号，拉线卷盘A从相位A₁运行至相位A₂所经历的时间为T1，在此过程中，拉线卷盘A运行了

圈，其运行的相位角为

于是可以得到此过程中拉线卷盘A运行的角速度ω为：

$w=\frac{\mathrm{\α}}{T_1}=\frac{\frac{2\mathrm{\π}}{2^N}}{T_1}=\frac{2\mathrm{\π}}{2^N{T}_1}---\left(2\right)$

如图4所示，包装机每运行一个机器周期，从拉线卷盘A中拉出长度固定为L的拉线并包裹在烟包上，则从包装机消耗拉线的角度出发，可以将包装机看作是图4所示的圆B，该圆的周长是固定的，等于包装机运行一个周期所消耗的拉线长度L，圆B转动一圈，相当于是包装机运行一个机器周期。

如图6所示，在包装机B中也装设一n位的绝对值轴编码器，包装机B每运行一个机器周期，该轴编码器随之运行一个周期并均匀输出2ⁿ个数字信号——0、1、2......2ⁿ-1。

如图4所示，B₁和B₂表示包装机轴编码器输出的两个相邻的相位信号，包装机B从相位B₁运行到相位B₂所需的时间为T₂，在此过程中包装机B将运行

个周期，则包装机B从拉线卷盘A获取的拉线长度为

于是可以得到在此过程中拉线运行的线速度v（该速度也就是拉线卷盘A在此过程中运行的线速度）为：

$v=\frac{\frac{L}{2^n}}{T_2}=\frac{L}{2^n{T}_2}---\left(3\right)$

而拉线卷盘A的线速度v、角速度ω、半径r以及直径D之间的关系为：

$v=\mathrm{wr}=\frac{\mathrm{wD}}{2}---\left(4\right)$

然后，综合公式（2）至（4）三个公式：

$\left\{\begin{array}{c}w=\frac{2\mathrm{\π}}{2^N{T}_1}\\ v=\frac{L}{2^n{T}_2}\\ v=\frac{\mathrm{wD}}{2}\end{array}\right.$

可以得到拉线卷盘A的直径D计算公式：

$D=\frac{2^{N-n}L{T}_1}{\mathrm{\π}{T}_2}$

其中，D为拉线卷盘直径；N为拉线卷盘绝对值轴编码器位数；n为包装机绝对值轴编码器位数；L为包装机运行一个机器周期从拉线卷盘中拉出的拉线长度，亦即包裹在一包烟上的拉线长度，该长度是固定不变的；T₁为拉线卷盘运行

周期所经历的时间，亦是拉线卷盘N位绝对值轴编码器输出两个相邻的信号所经历的时间；T₂为包装机运行

个周期所经历的时间，亦是包装机n位绝对值轴编码器输出两个相邻的信号所经历的时间；π为圆周率，约等于3.14159265。

对于内框纸卷盘、铝箔纸卷盘等其他包装机耗材卷盘而言，也可以通过如上的原理推导出包装机耗材卷盘直径D的计算公式（1）。

对于盘纸卷盘等卷接机耗材卷盘而言，也可以通过如上的原理推导出卷接机耗材卷盘直径D的计算公式（1），其区别只在于，公式（1）中，n为卷接机绝对值轴编码器位数；T₂为卷接机运行

个周期所经历的时间，亦是卷接机n位绝对值轴编码器输出两个相邻的信号所经历的时间。

步骤304，判断当前的耗材卷盘直径D是否小于预定报警直径D₁。

步骤305，如果当前的耗材卷盘直径D小于预定报警直径D₁，则向指示灯和蜂鸣器发送第一报警信号，指示指示灯发出第一频率的光报警，指示蜂鸣器发出第二频率的声音报警。

优选的，如果当前的耗材卷盘直径D小于预定报警直径D₁，则向指示灯和蜂鸣器发送第一报警信号，指示指示灯发出第一时长的光报警，指示蜂鸣器发出第一时长的声音报警。

优选的，所述第一时长可以是5秒钟。

基于本发明上述实施例提供的耗材卷盘直径实时检测方法，通过对卷烟机耗材卷盘的直径进行实时检测，在检测到诸如拉线的耗材将要耗尽时，指示指示灯和蜂鸣器报警，以提醒操作人员做好更换拉线卷盘的准备工作。

优选的，步骤301可以包括：实时获取耗材卷盘轴编码器信号A₁，并在获取到耗材卷盘轴编码器信号A₁时，启动第一计时器；实时获取耗材卷盘轴编码器信号A₂；判断耗材卷盘轴编码器信号A₁和A₂是否不相同、且相差1；如果耗材卷盘轴编码器信号A₁和A₂不相同、且相差1，则指示第一计时器停止计时，并将第一计时器记录的时间确定为时间T₁。

优选的，步骤302可以包括：实时获取包装机主传动轴编码器信号B₁，并在获取到包装机主传动轴编码器信号B₁时，启动第二计时器；实时获取包装机主传动轴编码器信号B₂；判断包装机主传动轴编码器信号B₁和B₂是否不相同、且相差1；如果包装机主传动轴编码器信号B₁和B₂不相同、且相差1，则指示第二计时器停止计时，并将第二计时器记录的时间确定为时间T₂。

优选的，在步骤303之后，所述方法还可以包括：判断当前的耗材卷盘直径D是否小于预定更换直径D₂，其中预定更换直径D₂小于预定报警直径D₁；如果当前的耗材卷盘直径D小于预定更换直径D₂，则向包装机控制器发送停机信号，以便包装机控制器停止包装机的运行；同时向指示灯和蜂鸣器发送第二报警信号，指示指示灯发出第三频率的光报警，指示蜂鸣器发出第四频率的声音报警。

本发明上述实施例提供的耗材卷盘直径实时检测方法，通过对卷烟机耗材卷盘的直径进行实时检测，在检测到诸如拉线的耗材耗尽时指示包装机停机并报警，以提醒操作人员及时更换已经用完的拉线卷盘，从而减少了操作人员的工作量，提高了机器运行的效率。

优选的，如果当前的耗材卷盘直径D小于预定更换直径D₂，则向指示灯和蜂鸣器发送第二报警信号，指示指示灯发出第二时长的光报警，指示蜂鸣器发出第二时长的声音报警。

优选的，在步骤303之后，所述方法还可以包括：实时显示当前的耗材卷盘直径D。

优选的，在步骤303之后，所述方法还包括：重复执行步骤301和302，实现对耗材卷盘直径的持续检测，以便在耗材直径耗尽时，及时停机和发出报警信号提醒。

优选的，所述方法中可以实时（每隔预定时间间隔t）对时间T₁和T₂进行检测，以实现对耗材卷盘直径的实时检测。其中所述预定时间间隔t大于等于时间T₁和T₂中的较大值T。

由于T₁和T₂都是微秒级的，所以每隔预定时间间隔t对时间T₁和T₂进行检测，可以实现对耗材卷盘直径的实时检测。

下面以拉丝卷盘为例介绍耗材卷盘直径检测的实时性。

假设包装机运行的速度为V包/分钟，每包烟的拉线长度为L米，则包装机消耗拉线的速度为

米/秒。

拉线卷盘的直径为D，则其周长为πD，拉线卷盘运行

圈所走过的弧长为

该过程所用的时间为T₁，于是拉线卷盘进行拉线供给的速度为

米/秒。

包装机消耗拉线的速度和拉线卷盘拉线供给的速度是一样的，即

$\frac{\mathrm{VL}}{60}=\frac{\mathrm{\πD}}{2^N{T}_1}$

于是可以得到时间T₁为

$T_1=\frac{60\mathrm{\πD}}{2^N\mathrm{VL}}---\left(5\right)$

包装机运行

个周期所需的时间为T₂，于是包装机运行的速度为：

于是可以得到时间T₂为：

$T_2=\frac{60}{2^{n}V}---\left(6\right)$

时间T表示同时检测出时间参数T₁和T₂所需要的时间，则T取T₁和T₂中的较大值，即

例如：T₁≤T₂时，取当包装机处于最高运行速度V=400包/分钟，包装机轴编码器位数n为11位时，时间T为：

如果忽略PLC计算直径所需要的时间，则此时可在73微秒的时间内计算出拉线卷盘的直径，体现了直径计算的“实时性”。

由于T₁和T₂都是微秒级的，所以每隔预定时间间隔t对时间T₁和T₂进行检测，可以实现对拉丝卷盘直径的实时检测。

图7为本发明耗材卷盘直径实时检测方法另一实施例的示意图。优选的，本实施例可由耗材卷盘直径实时检测装置执行。在所述方法开始执行之后，所述方法首先同时执行步骤701和步骤706，所述方法可以包括：

步骤701，实时获取设置在耗材卷盘转轴的N位绝对值轴编码器输出的耗材卷盘轴编码器信号A₁。

步骤702，在获取到耗材卷盘轴编码器信号A₁时，启动第一计时器；

步骤703，实时获取耗材卷盘轴编码器信号A₂。

步骤704，判断耗材卷盘轴编码器信号A₁和A₂是否不相同、且相差1。如果耗材卷盘轴编码器信号A₁和A₂不相同、且相差1，则执行步骤705；否则，执行步骤703。

步骤705，指示第一计时器停止计时，并将第一计时器记录的时间确定为时间T₁，T₁即是耗材卷盘从相位A₁运行到相位A₁的下个相位信号——相位A₂所需的时间，之后执行步骤711。

步骤706，实时获取设置在包装机主传动的n位绝对值轴编码器输出的包装机主传动轴编码器信号B₁。

步骤707，在获取到包装机主传动轴编码器信号B₁时，启动第二计时器。

步骤708，实时获取包装机主传动轴编码器信号B₂。

步骤709，判断包装机主传动轴编码器信号B₁和B₂是否不相同、且相差1。如果包装机主传动轴编码器信号B₁和B₂不相同、且相差1，则步骤710；否则，执行步骤708。

步骤710，指示第二计时器停止计时，并将第二计时器记录的时间确定为时间T₂，T₂即是包装机从相位B₁运行到相位B₁的下一个相位信号——相位B₂所需的时间，之后执行步骤711。

步骤711，根据时间T₁和T₂确定当前的耗材卷盘直径D。具体根据公式

$D=\frac{2^{N-n}\×L\×T_1}{\mathrm{\π}\×T_2}$

计算当前的耗材卷盘直径D，其中L是包装机运行一个机器周期从耗材卷盘中拉出的耗材长度，亦即制作1包烟所消耗的耗材长度，该长度是固定不变的。

步骤712，判断当前的耗材卷盘直径D是否小于预定报警直径D₁。如果当前的耗材卷盘直径D小于预定报警直径D₁，则执行步骤713；否则继续执行步骤712，判断此后逐渐减小的耗材卷盘直径D是否小于预定报警直径D₁。

步骤713，向指示灯和蜂鸣器发送第一报警信号，指示指示灯发出第一频率的光报警，指示蜂鸣器发出第二频率的声音报警。

优选的，在步骤711之后，所述方法还可以包括：

步骤714，判断当前的耗材卷盘直径D是否小于预定更换直径D₂，其中预定更换直径D₂小于预定报警直径D₁。如果当前的耗材卷盘直径D小于预定报警直径D₁，则执行步骤715；否则继续执行步骤714，判断此后逐渐减小的耗材卷盘直径D是否小于预定报警直径D₁。

步骤715，向包装机控制器发送停机信号，以便包装机控制器停止包装机的运行；同时向指示灯和蜂鸣器发送第二报警信号，指示指示灯发出第三频率的光报警，指示蜂鸣器发出第四频率的声音报警。

优选的，在步骤711之后，所述方法还可以包括：

步骤716，实时显示当前的耗材卷盘直径D。

优选的，在步骤711之后，所述方法还可以包括：重复执行步骤701和706，实现对耗材卷盘直径的实时持续检测，以便在耗材直径耗尽时，及时停机和发出报警信号提醒。

优选的，如果当前的耗材卷盘直径D小于预定报警直径D₁，则向指示灯和蜂鸣器发送第一报警信号，指示指示灯发出第一时长的光报警，指示蜂鸣器发出第一时长的声音报警。

优选的，所述第一时长可以是5秒钟。

优选的，如果当前的耗材卷盘直径D小于预定更换直径D₂，则向指示灯和蜂鸣器发送第二报警信号，指示指示灯发出第二时长的光报警，指示蜂鸣器发出第二时长的声音报警。

优选的，所述第一时长可以不等于所述第二时长，所述第一频率可以不等于所述第三频率，所述第二频率可以不等于所述第四频率。

由此，本发明可以判断当前的耗材卷盘直径D是小于预定更换直径D₂，还是小于预定报警直径D₁。在这两种不同情况下，可以指示指示灯发出不同时长和/或不同频率的光报警，指示蜂鸣器发出不同时长和/或不同频率的声音报警，以提醒操作人员区分所述两种不同的情况。

优选的，所述第一报警信号和所述第二报警信号可以是不同的高电平电压信号。

由此，在当前的耗材卷盘直径D是小于预定更换直径D₂、以及判断当前的耗材卷盘直径D是小于预定报警直径D₁时，本发明向指示灯和蜂鸣器发送的第一报警信号和第二报警信号可以是不同的高电平电压信号，以驱动指示灯发出不同频率的光报警，指示蜂鸣器发出不同频率的声音报警。

本发明上述实施例提供的耗材卷盘直径实时检测方法，通过对卷烟机耗材卷盘的直径进行实时检测，在检测到诸如拉线的耗材将要耗尽（小于预定报警直径D₁）时，指示指示灯和蜂鸣器报警，以提醒操作人员做好更换拉线卷盘的准备工作。同时在检测到诸如拉线的耗材耗尽（小于预定更换直径D₂）时，指示包装机停机并报警，以提醒操作人员及时更换已经用完的拉线卷盘，从而减少了操作人员的工作量，提高了机器运行的效率。

图8为本发明耗材卷盘直径实时检测装置一个实施例的示意图。如图8所示，一种耗材卷盘直径实时检测装置包括第一检测单元801、第二检测单元802、直径确定单元803、第一识别单元804、输出单元805，其中：

第一检测单元801，用于实时检测设置在耗材卷盘转轴的N位绝对值轴编码器输出两个相邻的信号所经历的时间T₁。其中，所述N位绝对值轴编码器装设在耗材卷盘的转轴，耗材卷盘每转动一圈，N位绝对值轴编码器随之运行一个周期。

优选的，所述耗材卷盘可以是拉线卷盘、内框纸卷盘、铝箔纸卷盘、盘纸卷盘等。

第二检测单元802，用于实时检测设置在包装机主传动的n位绝对值轴编码器输出两个相邻的信号所经历的时间T₂。

其中，当耗材卷盘是拉线卷盘、内框纸卷盘、铝箔纸卷盘等包装机耗材卷盘时，所述n位绝对值轴编码器装设在包装机主传动的转轴上，包装机每运行一个机器周期，n位绝对值轴编码器随之运行一个周期。

而当耗材卷盘是盘纸卷盘等卷接机耗材卷盘时，所述n位绝对值轴编码器装设在卷接机主传动的转轴上，卷接机每运行一个机器周期，n位绝对值轴编码器随之运行一个周期。

直径确定单元803，用于根据时间T₁和T₂确定当前的耗材卷盘直径D。

优选的，所述直径确定单元803可以根据公式

$D=\frac{2^{N-n}\×L\×T_1}{\mathrm{\π}\×T_2}$

计算当前的耗材卷盘直径D，其中L是制作1包烟所消耗的耗材长度。

第一识别单元804，用于判断当前的耗材卷盘直径D是否小于预定报警直径D₁。

输出单元805，用于根据第一识别单元804的判断结果，在当前的耗材卷盘直径D小于预定报警直径D₁时，向指示灯和蜂鸣器发送第一报警信号，指示指示灯发出第一频率的光报警，指示蜂鸣器发出第二频率的声音报警。

基于本发明上述实施例提供的耗材卷盘直径实时检测装置，通过对卷烟机耗材卷盘的直径进行实时检测，在检测到诸如拉线的耗材将要耗尽时，指示指示灯和蜂鸣器报警，以提醒操作人员做好更换拉线卷盘的准备工作。

优选的，第一检测单元801可以每隔预定时间间隔t对时间T₁进行检测，第二检测单元802可以每隔预定时间间隔t对时间T₂进行检测，以实现对耗材卷盘直径的实时检测。其中所述预定时间间隔t大于等于时间T₁和T₂中的较大值T。

优选的，如果当前的耗材卷盘直径D小于预定报警直径D₁，则输出单元805向指示灯和蜂鸣器发送第一报警信号，指示指示灯发出第一时长的光报警，指示蜂鸣器发出第一时长的声音报警。

优选的，所述第一时长可以是5秒钟。

图9为本发明耗材卷盘直径实时检测装置另一实施例的示意图。与图8所示实施例相比，在图9所示实施例中，所述装置还可以包括第二识别单元901，其中：

第二识别单元901，用于判断当前的耗材卷盘直径D是否小于预定更换直径D₂，其中预定更换直径D₂小于预定报警直径D₁。

输出单元805还用于根据第二识别单元901的判断结果，在当前的耗材卷盘直径D小于预定更换直径D₂时，向包装机控制器发送停机信号，以便包装机控制器停止包装机的运行；同时向指示灯和蜂鸣器发送第二报警信号，指示指示灯发出第三频率的光报警，指示蜂鸣器发出第四频率的声音报警。

本发明的上述实施例通过对卷烟机耗材卷盘的直径进行实时检测，在检测到诸如拉线的耗材耗尽时指示包装机停机并报警，以提醒操作人员及时更换已经用完的拉线卷盘，从而减少了操作人员的工作量，提高了机器运行的效率。

优选的，如果当前的耗材卷盘直径D小于预定更换直径D₂，则输出单元805向指示灯和蜂鸣器发送第二报警信号，指示指示灯发出第二时长的光报警，指示蜂鸣器发出第二时长的声音报警。

优选的，所述第一时长可以不等于所述第二时长，所述第一频率可以不等于所述第三频率，所述第二频率可以不等于所述第四频率。

由此，本发明可以判断当前的耗材卷盘直径D是小于预定更换直径D₂，还是小于预定报警直径D₁。在这两种不同情况下，可以指示指示灯发出不同时长和/或不同频率的光报警，指示蜂鸣器发出不同时长和/或不同频率的声音报警，以提醒操作人员区分所述两种不同的情况。

优选的，所述第一报警信号和所述第二报警信号可以是不同的高电平电压信号。

由此，在当前的耗材卷盘直径D是小于预定更换直径D₂、以及判断当前的耗材卷盘直径D是小于预定报警直径D₁时，输出单元805可以向指示灯和蜂鸣器发出不同的高电平电压信号（第一报警信号和第二报警信号），以驱动指示灯发出不同频率的光报警，指示蜂鸣器发出不同频率的声音报警。

优选的，如图9所示，所述装置还可以包括显示单元902，其中：

显示单元902，用于实时显示当前的耗材卷盘直径D，从而便于操作人员实施监测耗材卷盘的使用情况。

优选的，如图10所示，所述第一检测单元可以包括第一信号获取模块1001、第一计时器1002、第一识别模块1003、第一时间确定模块1004，其中：

第一信号获取模块1001，用于实时获取耗材卷盘轴编码器信号A₁和A₂。

第一计时器1002，用于在第一信号获取模块1001获取到耗材卷盘轴编码器信号A₁时，开始计时。

第一识别模块1003，用于判断耗材卷盘轴编码器信号A₁和A₂是否不相同、且相差1。

第一时间确定模块1004，用于根据第一识别模块1003的判断结果，在耗材卷盘轴编码器信号A₁和A₂不相同、且相差1时，指示第一计时器1002停止计时，并将第一计时器1002记录的时间确定为时间T₁。

优选的，如图11所示，所述第二检测单元可以包括第二信号获取模块1101、第二计时器1102、第二识别模块1103、第二时间确定模块1104，其中：

第二信号获取模块1101，用于实时获取包装机主传动轴编码器信号B₁和B₂。

第二计时器1102，用于在第二信号获取模块1101获取到主传动轴编码器信号B₁时，开始计时。

第二识别模块1103，用于判断包装机主传动轴编码器信号B₁和B₂是否不相同、且相差1。

第二时间确定模块1104，用于根据第二识别模块1103的判断结果，在包装机主传动轴编码器信号B₁和B₂不相同、且相差1时，指示第二计时器1102停止计时，并将第二计时器1102记录的时间确定为时间T₂。

图12为本发明耗材卷盘直径实时检测系统一个实施例的示意图。如图12所示，所示系统可以包括设置在耗材卷盘转轴的N位绝对值轴编码器1201、设置在包装机主传动的n位绝对值轴编码器1202、耗材卷盘直径实时检测装置1203、指示灯1204、蜂鸣器1205和包装机控制器1206。

其中，当耗材卷盘是拉线卷盘、内框纸卷盘、铝箔纸卷盘等包装机耗材卷盘时，所述n位绝对值轴编码器装设在包装机主传动的转轴上，包装机每运行一个机器周期，n位绝对值轴编码器随之运行一个周期。

优选的，所述耗材卷盘直径实时检测装置1203可以是图8-图11中任一实施例所述的耗材卷盘直径实时检测装置。

优选的，所述耗材卷盘直径实时检测装置1203可以由诸如PLC（Programmable logic Controller，可编程逻辑控制器）的控制器实现。

基于本发明上述实施例提供的耗材卷盘直径实时检测系统，通过对卷烟机耗材卷盘的直径进行实时检测，在检测到诸如拉线的耗材将要耗尽（小于预定报警直径D₁）时，指示指示灯和蜂鸣器报警，以提醒操作人员做好更换拉线卷盘的准备工作。同时在检测到诸如拉线的耗材耗尽（小于预定更换直径D₂）时，指示包装机停机并报警，以提醒操作人员及时更换已经用完的拉线卷盘，从而减少了操作人员的工作量，提高了机器运行的效率。

如图13所示的耗材卷盘直径实时检测系统的工作原理与图12所示的实施例类似，只是将图12中的包装机控制器1206替换为了卷接机控制器1301，同时n位绝对值轴编码器1202装设在卷接机主传动的转轴上。

此时耗材卷盘是盘纸卷盘等卷接机耗材卷盘，所述n位绝对值轴编码器1202装设在卷接机主传动的转轴上，卷接机每运行一个机器周期，n位绝对值轴编码器随之运行一个周期。

图13所述的耗材卷盘直径实时检测系统，在当前的卷接机耗材卷盘直径D小于预定更换直径D₂，耗材卷盘直径实时检测装置1203向卷接机控制器1301发送停机信号，以便卷接机控制器1301停止包装机的运行。图13所述系统的其它结构和功能与图12所述实施例类似，这里不再详细描述。

优选的，本发明也可以应用到其他机器的耗材卷盘直径的实时检测。只需将所述n位绝对值轴编码器1202装设在所述机器主传动的转轴上，N位绝对值轴编码器1201设置在所述耗材卷盘转轴上。当耗材耗尽时，可以通过直径实时检测装置向所述机器的控制器发送停机信号，以便所述机器的控制器停止所述机器的运行。

通过实施本发明，可以得到如下有益效果：

1、本发明通过对卷烟机耗材卷盘的直径进行实时检测，减少了操作人员的工作量，提高了机器运行的效率。

2、本发明在检测到诸如拉线的耗材将要耗尽（小于预定报警直径D₁）时，指示指示灯和蜂鸣器报警，以提醒操作人员做好更换拉线卷盘的准备工作。

3、本发明在检测到诸如拉线的耗材耗尽（小于预定更换直径D₂）时，指示包装机停机并报警，以提醒操作人员及时更换已经用完的拉线卷盘。

4、本发明还可以实时显示当前的耗材卷盘直径D，从而便于操作人员实施监测耗材卷盘的使用情况。

至此，已经详细描述了本发明耗材卷盘直径实时检测方法、装置和系统。为了避免遮蔽本发明的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (15)

1.一种耗材卷盘直径实时检测方法，其特征在于，包括：

实时检测设置在耗材卷盘转轴的N位绝对值轴编码器输出两个相邻的信号所经历的时间T₁；

实时检测设置在包装机主传动的n位绝对值轴编码器输出两个相邻的信号所经历的时间T₂；

根据时间T₁和T₂确定当前的耗材卷盘直径D；

判断当前的耗材卷盘直径D是否小于预定报警直径D₁；

如果当前的耗材卷盘直径D小于预定报警直径D₁，则向指示灯和蜂鸣器发送第一报警信号，指示指示灯发出第一频率的光报警，指示蜂鸣器发出第二频率的声音报警。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在根据T₁和T₂确定当前的耗材卷盘直径D的步骤之后，所述方法还包括：

判断当前的耗材卷盘直径D是否小于预定更换直径D₂，其中预定更换直径D₂小于预定报警直径D₁；

如果当前的耗材卷盘直径D小于预定更换直径D₂，则向包装机控制器发送停机信号，以便包装机控制器停止包装机的运行；同时向指示灯和蜂鸣器发送第二报警信号，指示指示灯发出第三频率的光报警，指示蜂鸣器发出第四频率的声音报警。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在根据T₁和T₂确定当前的耗材卷盘直径D的步骤之后，所述方法还包括：

实时显示当前的耗材卷盘直径D。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，实时检测设置在耗材卷盘转轴的N位绝对值轴编码器输出两个相邻的信号所经历的时间T₁的步骤包括：

实时获取耗材卷盘轴编码器信号A₁，并在获取到耗材卷盘轴编码器信号A₁时，启动第一计时器；

实时获取耗材卷盘轴编码器信号A₂；

判断耗材卷盘轴编码器信号A₁和A₂是否不相同、且相差1；

如果耗材卷盘轴编码器信号A₁和A₂不相同、且相差1，则指示第一计时器停止计时，并将第一计时器记录的时间确定为时间T₁。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，实时检测设置在包装机主传动的n位绝对值轴编码器输出两个相邻的信号所经历的时间T₂的步骤包括：

实时获取包装机主传动轴编码器信号B₁，并在获取到包装机主传动轴编码器信号B₁时，启动第二计时器；

实时获取包装机主传动轴编码器信号B₂；

判断包装机主传动轴编码器信号B₁和B₂是否不相同、且相差1；

如果包装机主传动轴编码器信号B₁和B₂不相同、且相差1，则指示第二计时器停止计时，并将第二计时器记录的时间确定为时间T₂。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据T₁和T₂确定当前的耗材卷盘直径D的步骤包括：

根据公式

$D=\frac{2^{N-n}\×L\×T_1}{\mathrm{\π}\×T_2}$

计算当前的耗材卷盘直径D，其中L是制作1包烟所消耗的耗材长度。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的方法，其特征在于，所述耗材卷盘是拉线卷盘、内框纸卷盘或铝箔纸卷盘。

8.一种耗材卷盘直径实时检测装置，其特征在于，包括第一检测单元、第二检测单元、直径确定单元、第一识别单元、输出单元，其中：

第一检测单元，用于实时检测设置在耗材卷盘转轴的N位绝对值轴编码器输出两个相邻的信号所经历的时间T₁；

第二检测单元，用于实时检测设置在包装机主传动的n位绝对值轴编码器输出两个相邻的信号所经历的时间T₂；

直径确定单元，用于根据时间T₁和T₂确定当前的耗材卷盘直径D；

第一识别单元，用于判断当前的耗材卷盘直径D是否小于预定报警直径D₁；

输出单元，用于根据第一识别单元的判断结果，在当前的耗材卷盘直径D小于预定报警直径D₁时，向指示灯和蜂鸣器发送第一报警信号，指示指示灯发出第一频率的光报警，指示蜂鸣器发出第二频率的声音报警。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括第二识别单元，其中：

第二识别单元，用于判断当前的耗材卷盘直径D是否小于预定更换直径D₂，其中预定更换直径D₂小于预定报警直径D₁；

输出单元还用于根据第二识别单元的判断结果，在当前的耗材卷盘直径D小于预定更换直径D₂时，向包装机控制器发送停机信号，以便包装机控制器停止包装机的运行；同时向指示灯和蜂鸣器发送第二报警信号，指示指示灯发出第三频率的光报警，指示蜂鸣器发出第四频率的声音报警。

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括显示单元，其中：

显示单元，用于实时显示当前的耗材卷盘直径D。

11.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第一检测单元包括第一信号获取模块、第一计时器、第一识别模块、第一时间确定模块，其中：

第一信号获取模块，用于实时获取耗材卷盘轴编码器信号A₁和A₂；

第一计时器，用于在第一信号获取模块获取到耗材卷盘轴编码器信号A₁时，开始计时；

第一识别模块，用于判断耗材卷盘轴编码器信号A₁和A₂是否不相同、且相差1；

第一时间确定模块，用于根据第一识别模块的判断结果，在耗材卷盘轴编码器信号A₁和A₂不相同、且相差1时，指示第一计时器停止计时，并将第一计时器记录的时间确定为时间T₁。

12.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第二检测单元包括第二信号获取模块、第二计时器、第二识别模块、第二时间确定模块，其中：

第二信号获取模块，用于实时获取包装机主传动轴编码器信号B₁和B₂；

第二计时器，用于在第二信号获取模块获取到主传动轴编码器信号B₁时，开始计时；

第二识别模块，用于判断包装机主传动轴编码器信号B₁和B₂是否不相同、且相差1；

第二时间确定模块，用于根据第二识别模块的判断结果，在包装机主传动轴编码器信号B₁和B₂不相同、且相差1时，指示第二计时器停止计时，并将第二计时器记录的时间确定为时间T₂。

13.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，直径确定单元根据公式

$D=\frac{2^{N-n}\×L\×T_1}{\mathrm{\π}\×T_2}$

计算当前的耗材卷盘直径D，其中L是制作1包烟所消耗的耗材长度。

14.根据权利要求8-13中任意一项所述的装置，其特征在于，所述耗材卷盘是拉线卷盘、内框纸卷盘或铝箔纸卷盘。

15.一种耗材卷盘直径实时检测系统，其特征在于，包括包装机控制器、指示灯、蜂鸣器、设置在耗材卷盘转轴的N位绝对值轴编码器、设置在包装机主传动的n位绝对值轴编码器以及如权利要求8-14中任意一项所述的耗材卷盘直径实时检测装置。

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