CN104432497B - 一种烟支和滤棒圆周在线检测控制装置及其方法 - Google Patents

Abstract

一种烟支和滤棒圆周在线检测控制装置及其方法，它包括三级过滤器，粗调调压阀连接在三级过滤器之后；精密电气转换器连接在粗调调压阀之后,精密电气转换器的控制端与控制装置连接，压力传感器B的控制端连接控制装置，压力开关通过三通接头连接粗调调压阀与精密电气转换器之间的气路，压力开关的控制端连接控制装置。本在线检测控制方法，一、气源通过过滤器的三级过滤、粗调调压阀，将气体的压力控制在一个合适的范围，二、当烟支滤棒直径值超过允许的误差范围时，控制装置会发出指令执行烟支滤棒剔除操作；三、当探头需要清理时，控制装置会利用高压气体对探头内部进行清洁。本发明优点：①使得检测结果更加准确。②方便了工人的操作。③提高了检测结果的稳定性。

Description

一种烟支和滤棒圆周在线检测控制装置及其方法

技术领域

本发明涉及烟支以及滤棒的圆周在线检测与控制设备，具体的来说是一种烟支和滤棒圆周在线检测控制装置及其方法。

背景技术

圆周是卷烟产品的一项重要质量指标，测定卷烟圆周是国标规定的重要检验内容之一。滤棒或烟支的周长、直径是考核其品质的重要标准，实际生产中滤棒或烟支周长、直径的波动状况直接影响到后续生产工艺流程的质量。烟支的圆周粗细不均匀也直接影响烟支的外观质量问题。目前卷烟厂加工制造用到的主流成型机以及卷接机上面基本采用气压式圆周在线检测装置。

在气压式圆周在线检测装置中，公知的烟支滤棒圆周数显在线监控装置存在探头积垢严重，需要经常停车清理，其纠偏性、实时性较差，滤棒直径控制精度低等不足。本申请人专利号为200420068186.6的在先专利申请，妥善克服以上不足，提供了一种自动化清理探头的设备，同时提高了烟支滤棒控制精度，但是其存在以下缺点：1、气压传感器输出范围不可调节，影响精度，造成误动作，2、数显表和可编程控制器之间不能双向通信，缺少灵活性，3、数字显示表没有中文界面、图像显示，造成调节繁琐，操作不便等缺点；本申请人专利申请号为ZL200520051134.2的在先申请专利克服以上缺点，提供了一种控制灵活，精度相对较高，操作方便，调节相对简单的烟支滤棒圆周数显在线监控装置。但是根据实际的应用的反应情况，该装置仍然存在以下几点问题：

1、对于检测用气流气压的调节仍然采用机械式的调节方式，所以当气压出现偏差时只能手动调节，操作不便；而且不能实现实时的对比调节，使得检测的结果出现与实际情况出现较大的偏差；

2、由于没有对检测用气流气压进行实时检测，当检测用气流气压与设定值出现偏差时也无法进行对比和纠正，这样会造成检测误差的积累和失真;

3、由于对于检测用气流气压采取的是开环的控制方式，所以不能对气压进行实时有效的检测和修正，只能靠人工去发现和修偏问题，严重影响了检测的稳定性和精度，同时也降低了装置的使用效率；

4、对于检测后的气流气压检测，由于探头结构上没有形成密闭的气室，气压会出现较大波动，从而降低了测量的精度和稳定性。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种采样精度高，能对检测用气进行实时闭环控制调节，灰尘清理彻底，控制灵活、精确，操作方便，调节简单的烟支和滤棒圆周在线检测控制装置。

这种烟支和滤棒圆周在线检测控制装置，它包括由一级过滤器101，其特征在于，一级过滤器101连接气源,二级过滤器102连接在一级过滤器101之后,三级过滤器103连接在二级过滤器102之后，3个过滤器的过滤等级依次提高；粗调调压阀2连接在三级过滤器103之后；精密电气转换器3连接在粗调调压阀2之后,精密电气转换器3的控制端与控制装置11连接，储气罐4连接在精密电气转换器3之后,节流阀5连接在储气罐4之后;一级过滤器101、二级过滤器102、三级过滤器103、粗调调压阀2、精密电气转换器3、储气罐4、节流阀5都通过气管依次连接,此7个部件组成气源的过滤稳压气路,供给检测探头5干净、稳定、符合要求的检测用气,三位五通电磁阀7的出口702通过气管连接检测探头6,三位五通电磁阀7的入口701通过三通接头连接三级过滤器103与粗调调压阀2之间的气路,三位五通电磁阀7的排气口703通过气管连接压力传感器A8,压力传感器A8的控制端连接控制装置11,压力传感器B9通过三通接头连接储气罐4的出口端,压力传感器B9的控制端连接控制装置11，压力开关10通过三通接头连接粗调调压阀2与精密电气转换器3之间的气路，压力开关10的控制端连接控制装置11。

控制装置11包括可编程控制器1101，模拟量模块1102、触摸屏1103、继电器1104、直径控制电路1105都与可编程控制器1101直接连接，其中模拟量模块1102、触摸屏1103与可编程控制器1101的连接是信号的双向传输，可编程控制器1101单向传输信号给继电器1104、直径控制电路1105；清洁电路1106、剔除电路1107与继电器1104直接连接，继电器1104单向传输信号给清洁电路1106、剔除电路1107；精密电气转换器3、压力传感器A8、压力传感器B9与模拟量模块1102连接，其中压力传感器A8、压力传感器B9单向传输信号给模拟量模块1102，而精密电气转换器3则接收从模拟量模块1102传输的单向信号；三位五通电磁阀7与清洁电路1106连接，并接收从清洁电路1106传输的单向信号；气压开关10与可编程控制器1101直接连接并向单向向其传输信号。

检测探头6包括探头主体601，探头前套602紧套在探头主体601的一端，形成密闭气室6.1，探头后套603紧套在探头主体601的另一端,探头内套604紧密嵌套在探头主体601内。

在探头主体1上分布有恒压进气孔601.1、检测气孔601.2、连接孔601.3、八个L型气孔601.4,喇叭口601.5，内孔601.6，恒压进气孔1.1与检测气孔1.2位于探头主体1靠中间位置，并上下分布,恒压进气孔1.1通过气动接头和气管与节流阀5相连，检测气孔1.2通过接头和气管与三位五通电磁阀7的出口相连，连接孔1.3轴向布置并与检测气孔1.2连通,八个L型气孔1.4气孔径向均匀分布，喇叭口601.5对于通过的烟支或者滤棒起到导向作用，内孔601.6内紧密嵌套探头内套604。

这种烟支和滤棒圆周在线检测控制方法，其特征在于，步骤如下：

一、首先，气源通过过滤器的三级过滤形成清洁的气流，然后通过粗调调压阀的调节，将气体的压力控制在一个合适的范围，然后再通过精密电气转换装置的精确调节，使气压稳定在一个非常精确的范围，气流之后进入储气罐进行存储并进一步稳压，最后通过节流阀供应给检测探头使用；同时压力传感器会检测流出储气罐的气压，同时将检测的数据传给控制装置，控制装置会比较实时测量气压与设定气压值之间的确别，如果实时气压值不在设定范围内，则控制装置会发出指令给精密电气转换装置进行气压的调节，使气压最终达到设定的范围值，这种闭环的气压检测控制模式，使得检测用的气压始终能保持在稳定的设定范围内，为后续对于烟支和滤棒的圆周检测提供了稳定的可靠保证；

二、当检测探头中通过烟支或者滤棒时，其气压会发生变化，同时烟支和滤棒的直径发生变化时，检测到的气压也会发生变化，气压传感器采集测量到的气压并传给控制装置，控制装置会对比标准气压值和检测气压值之间的差别，然后换算成烟支和滤棒的直径值，通过触摸屏显示出来，当烟支滤棒直径值超过允许的误差范围时，控制装置会发出指令执行烟支滤棒直径的自动调节或者剔除操作；

三、当探头需要清理时，控制装置会发出指令给电磁阀换向，然后切换到清理气路，利用高压气体对探头内部进行清洁。

采用以上结构后，本发明与现有技术相比，具有如下优点：

由于采用精密电气转换装置，使得对检测用气流的气压的能够实现精密调节，使得检测结果更加准确。

由于采用精密电气转换装置，使得对于检测用气流气压的调节不需要人工干预而实现自动调节，极大方便了工人的操作。

由于采用气压调节的闭环控制系统，使得对检测用气流气压的调节能够实现实时控制，极大的提高了检测结果的稳定性，为后续的直径控制和剔出操作提供了极大的方便和可靠性保证。

由于采用新型的探头结构，使得对于装置内的积灰清理更加彻底，这样也保证了检测结果的长期稳定，精确，可靠。

由于采用新型的探头结构，对于圆周测量的气压检测波动更小，使得检测结果的稳定性和精确性进一步提高。

附图说明

图1为本发明气路工作结构图。

图2为本发明控制原理图。

图3为本发明气压调节闭环控制图。

图4为本发明检测探头三维视图。

图5为本发明检测探头纵向剖切视图。

图6为本发明探头主体三维视图。

图7为本发明探头主体纵向剖切视图。

图8为图7的A-A剖切视图。

具体实施方式

现结合以下附图，对发明加以详细描述。

如图1所示，首先说明:图中所绘粗实线代表气路,细的连接线代表控制电路;一级过滤器101、二级过滤器102、三级过滤器103、粗调调压阀2、精密电气转换器3、储气罐4、节流阀5，这7个部件构成检测用气的清洁稳压气路，三级过滤器过滤精度逐渐提高，能够使过滤之后的气流达到极高的清洁度，同时粗调调压阀2的压力初调，以及精密电气转换器3的精密调节，使气压能够达到理想的精确的范围，完全满足检测的需求；然后处理后的满足要求的气流提供给检测探头6用于检测使用。

如图1所示：当检测正常进行时，三位五通电磁阀7的下侧控制端得电，三位五通电磁阀7处于下方的位置，出口702和排气口703接通，两处的气压相等，从而气压传感器8，就能够测量检测探头6中的气压；如图2所示，气压传感器将测量的电压传输给模拟量控制模块1102，模拟量控制模块1102与可编程控制器1101之间通信获得数字数据，可编程控制器1101通过比较测量的真实气压与标准值气压之间的差异，通过比例换算得出在检测的烟支或者滤棒的直径值，然后通过触摸屏1103进行实时显示；如果测量的直径值超出允许的误差范围，可编程控制器1101会发出指令给直径控制电路1105进行直径的调节，使其调整到正常的范围，或者经过继电器1104使剔除电路1107动作，以剔除不合格的烟支或者滤棒。

如图1、图2所示：气压开关检测气路中是否存在气压，然后将信息传给可编程控制器1101,可编程控制器1101通过信息来决定精密电气转换器3的开关，以免造成精密电气转换器3在装置没有检测工作时开启，从而很好的保护了精密电气转换器3，延长了其使用寿命。

如图1、图2、图3所示：精密电气转换器3、储气罐4、压力传感器B9、可编程控制器1101、模拟量模块1102之间形成一个对气压进行精密调节的闭环控制系统，精密电气转换器3用来精密调节气路的气压，压力传感器B9检测气路的真实气压，并将数据传输给模拟量模块1102和可编程控制器1101，两者将检测的气压数据与设定的气压进行比较，如果检测的气压不在设定范围内，可编程控制器1101和模拟量模块1102发出指令给精密电气转换器3进行气压的再调节，从而形成一个闭环的气压控制系统，可大大提高对气压的调整精度和时效性。

如图1、图4、图5、图6、图7所示；当检测探头6需要进行清洁时三位五通电磁阀7的上侧控制端得电，三位五通电磁阀7处于上方的位置，三位五通电磁阀7进气口701和出气口702接通，从三级过滤器103与粗调调压阀2之间的三通接头中出来的高压气体会经过三位五通电磁阀7而进入检测探头6中，气体经过检测气孔601.2、连接孔601.3而进入到密闭气室6.1中，再通过八个L型孔601.4喷出，高速气流喷射到检测探头6的内腔，从而能够很好的清理灰尘，积垢，因为八个L型孔601.4喷出径向对称布置，喷射出来的气流还会相互扰动，使清洁的效果更佳。

Claims (8)

1.一种烟支和滤棒圆周在线检测控制装置，包括一级过滤器(101),其特征在于一级过滤器(101)连接气源,二级过滤器(102)连接在一级过滤器(101)之后,三级过滤器(103)连接在二级过滤器(102)之后,3个过滤器的过滤等级依次提高;粗调调压阀(2)连接在三级过滤器(103)之后;精密电气转换器(3)连接在粗调调压阀(2)之后,精密电气转换器(3)的控制端与控制装置(11)连接,储气罐(4)连接在精密电气转换器(3)之后,节流阀(5)连接在储气罐(4)之后;一级过滤器(101)、二级过滤器(102)、三级过滤器(103)、粗调调压阀(2)、精密电气转换器(3)、储气罐(4)、节流阀(5)都通过气管连接,此7个部件组成气源的过滤稳压气路,供给检测探头(6)干净,稳定符合要求的检测用气,三位五通电磁阀(7)的出口（702）通过气管连接检测探头(6),三位五通电磁阀(7)的入口（701）通过三通接头连接三级过滤器(103)与粗调调压阀(2)之间的气路,三位五通电磁阀(7)的排气口（703）通过气管连接压力传感器A(8),压力传感器A(8)的控制端连接控制装置(11),压力传感器B(9)通过三通接头连接储气罐(4)的出口端,压力传感器B(9)的控制端连接控制装置(11)，压力开关(10)通过三通接头连接粗调调压阀(2)与精密电气转换器(3)之间的气路，压力开关(10)的控制端连接控制装置(11)。

2.根据权利要求1中所述的一种烟支和滤棒圆周在线检测控制装置，其特征在于，控制装置(11)包括可编程控制器(1101)、模拟量模块(1102)、触摸屏(1103)、继电器(1104)和直径控制电路(1105)，模拟量模块(1102)、触摸屏(1103)、继电器(1104)和直径控制电路(1105)都与可编程控制器(1101)直接连接，其中模拟量模块(1102)、触摸屏(1103)与可编程控制器(1101)的连接是信号的双向传输，可编程控制器(1101)单向传输信号给继电器(1104)、直径控制电路(1105)；清洁电路(1106)、剔除电路(1107)与继电器(1104)直接连接，继电器(1104)单向传输信号给清洁电路(1106)、剔除电路(1107)；精密电气转换器(3)、压力传感器A(8)、压力传感器B(9)与模拟量模块(1102)连接，其中压力传感器A(8)、压力传感器B(9)单向传输信号给模拟量模块(1102)，而精密电气转换器(3)则接收从模拟量模块(1102)传输的单向信号；三位五通电磁阀(7)与清洁电路(1106)连接，并接收从清洁电路(1106)传输的单向信号；气压开关（10）与可编程控制器(1101)直接连接并单向向其传输信号。

3.根据权利要求1或2所述的一种烟支和滤棒圆周在线检测控制装置，其特征在于，精密电气转换器(3)、储气罐(4)、压力传感器B(9)、可编程控制器(1101)、模拟量模块(1102)之间形成一个对气压进行精密调节的闭环控制系统，精密电气转换器(3)可精密调节气路的气压，压力传感器B(9)检测气路的真实气压，并将数据传输给模拟量模块(1102)和可编程控制器(1101)，两者将检测的气压数据与设定的气压进行比较，如果检测的气压不在设定范围内，可编程控制器(1101)和模拟量模块(1102)发出指令给精密电气转换器(3)进行气压的再调节，从而形成一个闭环的气压控制系统，可大大提高对气压的调整精度和时效性。

4.根据权利要求1中所述的一种烟支和滤棒圆周在线检测控制装置，其特征在于，检测探头（6）包括由探头主体(601)，探头前套（602）紧套在探头主体(601)的一端，形成密闭气室(6.1),探头后套（603）紧套在探头主体(601)的另一端,探头内套（604）紧密嵌套在探头主体(601)内。

5.根据权利要求4所述的一种烟支和滤棒圆周在线检测控制装置，其特征在于，探头主体（601）上分布有恒压进气孔(601.1)、检测气孔(601.2)、连接孔(601.3)、八个L型气孔(601.4),喇叭口（601.5），内孔（601.6），恒压进气孔(1.1)与检测气孔(1.2)位于探头主体(1)靠中间位置,并上下分布,恒压进气孔(1.1)通过气动接头和气管与节流阀（5）相连，检测气孔(1.2)通过接头和气管与三位五通电磁阀(7)的出口2相连，连接孔(1.3)轴向布置并与检测气孔(1.2)连通,八个L型气孔(1.4)气孔径向均匀分布，喇叭口（601.5）对于通过的烟支或者滤棒起到导向作用，内孔（601.6）内紧密嵌套探头内套（604）。

6.根据权利要求4所述的一种烟支和滤棒圆周在线检测控制装置，其特征在于，探头前套（602）的内孔前部是喇叭口，起到对烟支或者滤棒的导向作用。

7.根据权利要求4所述的一种烟支和滤棒圆周在线检测控制装置，其特征在于，探头内套（604）的内孔前部是喇叭口，起到对烟支或者滤棒的导向作用。

8.一种烟支和滤棒圆周在线检测控制方法，其特征在于，步骤如下：

一、首先，气源通过过滤器的三级过滤形成清洁的气流，然后通过粗调调压阀的调节，将气体的压力控制在一个合适的范围，然后再通过精密电气转换装置的精确调节，使气压稳定在一个非常精确的范围，气流之后进入储气罐进行存储并进一步稳压，最后通过节流阀供应给检测探头使用；同时压力传感器会检测流出储气罐的气压，同时将检测的数据传给控制装置，控制装置会比较实时测量气压与设定气压值之间的差别，如果实时气压值不在设定范围内，则控制装置会发出指令给精密电气转换装置进行气压的调节，使气压最终达到设定的范围值，这种闭环的气压检测控制模式，使得检测用的气压始终能保持在稳定的设定范围内，为后续对于烟支和滤棒的圆周检测提供了稳定的可靠保证；

二、当检测探头中通过烟支或者滤棒时，其气压会发生变化，同时烟支和滤棒的直径发生变化时，检测到的气压也会发生变化，气压传感器采集测量到的气压并传给控制装置，控制装置会对比标准气压值和检测气压值之间的差别，然后换算成烟支和滤棒的直径值，通过触摸屏显示出来，当烟支滤棒直径值超过允许的误差范围时，控制装置会发出指令执行烟支滤棒直径的自动调节或者剔除操作；

三、当探头需要清理时，控制装置会发出指令给电磁阀换向，然后切换到清理气路，利用高压气体对探头内部进行清洁。