CN106679576A - 实时测量烟草加工业棒状物圆周的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实时测量烟草加工业棒状物圆周的装置，包括支座、步进电机，支座上设置有可转动的检测筒，步进电机通过齿轮组驱动检测筒转动，检测筒中形成有检测通道，检测筒在检测通道的一侧设置有CCD线性图像传感器，另一侧设置有垂直照向CCD线性图像传感器的两组平行光光源，该两组平行光光源的中心位于检测通道的同一径向面上，并且两组平行光光源的中心分别位于检测通道的中心线的两侧，检测筒上设置有与CCD线性图像传感器连接的控制电路，控制电路连接有无线信号收发模块。采用两组平行光光源作为检测光源，可大大缩短平行光源的焦距，使整个检测装置可以控制在直径小于38mm的范围下，以方便的安装在烟支加工设备上，特别是双通道的高速卷接、滤嘴成型设备上。

Description

实时测量烟草加工业棒状物圆周的装置

技术领域

本发明属于卷烟加工设备的技术领域，具体涉及一种实时测量烟草加工业棒状物圆周的装置。

背景技术

烟草行业的棒状物主要是指烟支或滤嘴棒，现有的烟支或滤嘴棒直径均小于8.5mm。烟支或滤嘴棒在加工过程中和产出的成品都是不圆体，烟支或滤嘴棒的圆周指标是加工过程和成品的重要质量指标。检测烟支和滤嘴棒的圆周或平均直径，必须是匀速旋转测量物或匀速旋转检测传感器，绕测量体至少180度或一周，并且同步均匀取样计算平均值，才能准确测量不圆体的圆周或平均直径。安装在烟草设备上的在线圆周检测装置只能是匀速旋转检测传感器并同步均匀取样计算平均值。

烟草行业目前每分钟超过1万支生产能力的高速卷烟或成型设备均采用双通道的方式同时产生2条连续生产的烟条或滤嘴棒，2个通道的圆周检测目前主要采用180度摆动测量的方式，由于2个通道的间距只有38mm，而一组10mm平行光产生的光学透镜的焦距均超过范围，导致2个检测通道只能前后错位放置，而且只能作90度或180度摆动，否则2个通道将产生干涉，增加了检测装置的体积。

目前烟草行业使用的实时圆周检测装置，主要有以下2种方式：

1、采用1组平行光束的检测传感器，摆动180度测量N次直径，然后计算直径的平均值或圆周值。

2、采用2组平行光束式检测传感器摆动90度测量N次直径，然后计算直径的平均值或圆周值。

采用上述2种检测方式的问题：由于检测传感器必须旋转摆动，导致检测传感器的电源和检测数据必须有1根排线或电缆跟随检测传感器摆动，提供传感器的电源和数据输出。反复的摆动易造成排线的损伤和故障多发；采样和数据处理装置必须与摆动装置同步进行，以保证同步均匀采样，摆动装置需要位置检测，造成电子电路部分设计复杂，造价高。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术中的不足而提供一种结构紧凑、体积小的实时测量烟草加工业棒状物圆周的装置。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

提供一种实时测量烟草加工业棒状物圆周的装置，包括支座、步进电机，所述支座上设置有可转动的检测筒，所述步进电机通过齿轮组驱动检测筒转动，所述检测筒中形成有检测通道，所述检测筒在检测通道的一侧设置有CCD线性图像传感器，另一侧设置有垂直照向所述CCD线性图像传感器的两组平行光光源，该两组平行光光源的中心位于所述检测通道的同一径向面上，并且两组平行光光源的中心分别位于检测通道的中心线的两侧，所述检测筒上设置有与CCD线性图像传感器连接的控制电路，所述控制电路连接有无线信号收发模块。

作为进一步的改进，所述平行光光源由发光二级管和光学镜头组成。

作为进一步的改进，所述发光二级管为红色发光二级管。

作为进一步的改进，所述支座上设置有配气座、导气块，所述导气块沿检测通道入口端伸入至所述检测通道中，导气块与检测通道的壁之间形成出口朝向检测通道出口端的出气通道，所述配气座的出口连接至出气通道的入口。

作为进一步的改进，所述检测筒与支座之间、检测筒与配气座之间设置有密封圈。

作为进一步的改进，所述支座在检测通道的入口端设置有导烟块，导烟块的入口为喇叭口。

作为进一步的改进，所述支座与检测筒的相对转动面上分别设置有无线供电发射线圈和接收线圈，所述接收线圈与发光二级管、控制电路、无线信号收发模块供电连接。

作为进一步的改进，所述支座上设置有支承所述检测筒转动的陶瓷轴承。

作为进一步的改进，所述支座上设置有两个平行排列的检测筒，所述步进电机通过齿轮组同时驱动两个检测筒转动。

本发明提供的实时测量烟草加工业棒状物圆周的装置，包括支座、步进电机，所述支座上设置有可转动的检测筒，所述步进电机通过齿轮组驱动检测筒转动，所述检测筒中形成有检测通道，所述检测筒在检测通道的一侧设置有CCD线性图像传感器，另一侧设置有垂直照向所述CCD线性图像传感器的两组平行光光源，该两组平行光光源的中心位于所述检测通道的同一径向面上，并且两组平行光光源的中心分别位于检测通道的中心线的两侧，所述检测筒上设置有与CCD线性图像传感器连接的控制电路，所述控制电路连接有无线信号收发模块。本发明采用360度旋转检测方式，以烟条或滤嘴棒为中轴线，平行光光源发出的平行光线垂直于烟条或滤嘴棒轴线，绕轴线连续旋转检测同步取样的方式，测量烟条或滤嘴棒的平均直径或圆周。由于采用两组平行光光源作为检测光源，可大大缩短平行光源的焦距，使整个检测装置可以控制在直径小于38mm的范围下，以方便的安装在烟支加工设备上，特别是双通道的高速卷接、滤嘴成型设备上。本发明具有结构紧凑、安装方便、维护简单、检测精度高等优点。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是实时测量烟草加工业棒状物圆周的装置实施例一的结构示意图。

图2是实时测量烟草加工业棒状物圆周的装置的结构示意图。

图3是实时测量烟草加工业棒状物圆周的装置实施例二的结构示意图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1和图2所示，本发明实施例一提供的一种实时测量烟草加工业棒状物圆周的装置，实时测量烟草加工业棒状物圆周的装置，包括支座1、步进电机7，所述支座1上设置有可转动的检测筒9，所述步进电机7通过齿轮组8驱动检测筒9转动，所述检测筒9中形成有检测通道，所述检测筒9在检测通道的一侧开设有视窗，视窗中设置有CCD线性图像传感器5，另一侧也开设有视窗，视窗中设置有垂直照向所述CCD线性图像传感器5的两组平行光光源，该两组平行光光源的中心位于所述检测通道的同一径向面上，并且两组平行光光源的中心分别位于检测通道的中心线的两侧，所述检测筒9上设置有与CCD线性图像传感器5连接的控制电路6，所述控制电路6连接有无线信号收发模块。无线信号收发模块的无线数据传输有很多种方式，优选采用工业级Zigbee无线模块，采用工业级Zigbee无线模块进行数据的无线传输和组网，能方便的将数十台检测装置组成无线网络，方便的实现数据集成采集或进入工业以太网。本实施例由于使用两组平行光光源，每组平行光光源照射的宽度最多只需要等于检测通道的半径，平行光光源的体积可以相对较小，整个检测装置结构更紧凑。

作为进一步优选的实施方式，所述平行光光源由发光二级管2和光学镜头3组成。所述发光二级管2可为红色发光二级管或激光二级管，实施例中为红色发光二级管。发光二级管2发出的光线经光学镜头3后形成宽度10mm的平行光束，穿透烟条和滤嘴棒作为检测光源。这样，只需要使用2组小直径的光学透镜，大大缩短平行光源的焦距，使整个检测装置可以控制在直径小于38MM的范围下，以方便的安装在烟支加工设备上，特别是双通道的高速卷接、滤嘴成型设备上。

作为进一步优选的实施方式，所述支座1上设置有配气座13、导气块14，所述导气块14沿检测通道入口端伸入至所述检测通道中，导气块14与检测通道的壁之间形成出口朝向检测通道出口端的出气通道，所述配气座13的出口连接至出气通道的入口，所述检测筒9与支座1之间、检测筒9与配气座13之间设置有密封圈15。配气座13和导气块14为检测通道的视窗不间断提供了空气幕帘，确保灰尘和胶雾不与视窗接触；密封圈15密封整个检测通道内部确保无烟灰、纸灰和胶雾进入。

作为进一步优选的实施方式，所述支座1在检测通道的入口端设置有导烟块12，导烟块12的入口为喇叭口。导烟块12便于烟条或滤嘴棒进入检测通道中。

作为进一步优选的实施方式，所述支座1与检测筒9的相对转动面上分别设置有无线供电发射线圈10和接收线圈11，所述接收线圈11与发光二级管2、控制电路6、无线信号收发模块供电连接。无线供电方式有电磁感应方式、磁共振方式、电场偶合式无线供电，本实施例采用电磁感应方式，也可采用电场偶合式无线供电。

作为进一步优选的实施方式，所述支座1上设置有支承所述检测筒9转动的与陶瓷轴承16，由于本实施例采用电磁感应方式进行无线供电，由于电磁感应方式与金属近距离时会产生发热和电流的异常消耗，本方案优选采用陶瓷轴承16支撑检测装置旋转，优选采用POM工程塑料制作的法兰盘将无线供电的发射和接收线圈固定在支座和检测筒上。

如图3所示，本发明实施例二提供的实时测量烟草加工业棒状物圆周的装置，所述支座1上设置有两个平行排列的检测筒9，所述步进电机7通过齿轮组8同时驱动两个检测筒9转动。与实施例一相同的是，检测筒9上同样设置有CCD线性图像传感器5、两组平行光光源、控制电路6、无线信号收发模块等。该实施例应用于双通道高速卷烟和滤嘴成型设备，采用1个步进电机同时驱动的2个检测筒9作360度匀速旋转，检测和数据处理装置同步检测、采样、并同时计算出2个通道的烟支或滤嘴棒的平均圆周值或平均直径值。

本发明提供的实时测量烟草加工业棒状物圆周的装置安装在卷烟设备或滤棒成型设备的连续烟条或滤棒条的封口装置和打条器之后，烟条切割装置之前的中间位置。该位置空间窄小，本装置将无线供电、平行光源、传感器、无线通讯等部件全部集成在一个圆柱体内，结构简单紧凑，整个装置直径小于38mm。可以安装在现有所有卷烟设备和滤嘴成型设备上。本发明提供的实时测量烟草加工业棒状物圆周的装置工作时，烟条或滤嘴棒4从右端导烟块12进入检测筒9的检测通道内，步进电机7旋转经过齿轮组8带动检测筒9绕烟条或滤嘴棒每秒钟匀速旋转一周，烟条或滤嘴棒4依次经过配气座13、导气块14，穿过由2组平行光光源形成的光栅，在CCD线性图像传感器5上形成与烟条或滤嘴棒直径大小一致的阴影，烟条或滤嘴棒最后从检测装置左端的中心孔出检测装置。无线供电发射线圈10、接收线圈11为2组两组平行光光源的发光二级管2、CCD线性图像传感器5、控制电路6、无线信号收发模块提供电源。

本发明采用以驱动CCD线性图像传感器的扫描频率作为旋转检测装置均匀采样的计算依据，CCD线性图像传感器每秒钟扫描1000次，检测装置每秒钟旋转一周，计算旋转180度时的平均直径值或圆周值只需要每0.5秒钟平均一次（500个直径数据）数据就能保证每180度直径数据的均匀采样和计算结果的准确，无须复杂的数据采样与检测装置的同步计算和平均。CCD的驱动电路自行设计制作与数据的模数转换、数据处理、运算集成在控制电路6内，CCD线性图像传感器每0.5秒钟均匀采样500个，并计算平均直径值或圆周值，将实时数据通过工业级Zigbee无线模块发出和接收，经原设备的工业以太网进入工控机界面或单独的人机界面显示实时的圆周数据和趋势图。

上面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，不能理解为对本发明保护范围的限制。

总之，本发明虽然列举了上述优选实施方式，但是应该说明，虽然本领域的技术人员可以进行各种变化和改型，除非这样的变化和改型偏离了本发明的范围，否则都应该包括在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种实时测量烟草加工业棒状物圆周的装置，其特征在于：包括支座（1）、步进电机（7），所述支座（1）上设置有可转动的检测筒（9），所述步进电机（7）通过齿轮组（8）驱动检测筒（9）转动，所述检测筒（9）中形成有检测通道，所述检测筒（9）在检测通道的一侧设置有CCD线性图像传感器（5），另一侧设置有垂直照向所述CCD线性图像传感器（5）的两组平行光光源，该两组平行光光源的中心位于所述检测通道的同一径向面上，并且两组平行光光源的中心分别位于检测通道的中心线的两侧，所述检测筒（9）上设置有与CCD线性图像传感器（5）连接的控制电路（6），所述控制电路（6）连接有无线信号收发模块。

2.根据权利要求1所述的实时测量烟草加工业棒状物圆周的装置，其特征在于：所述平行光光源由发光二级管（2）和光学镜头（3）组成。

3.根据权利要求2所述的实时测量烟草加工业棒状物圆周的装置，其特征在于：所述发光二级管（2）为红色发光二级管。

4.根据权利要求1所述的实时测量烟草加工业棒状物圆周的装置，其特征在于：所述支座（1）上设置有配气座（13）、导气块（14），所述导气块（14）沿检测通道入口端伸入至所述检测通道中，导气块（14）与检测通道的壁之间形成出口朝向检测通道出口端的出气通道，所述配气座（13）的出口连接至出气通道的入口。

5.根据权利要求4所述的实时测量烟草加工业棒状物圆周的装置，其特征在于：所述检测筒（9）与支座（1）之间、检测筒（9）与配气座（13）之间设置有密封圈（15）。

6.根据权利要求1所述的实时测量烟草加工业棒状物圆周的装置，其特征在于：所述支座（1）在检测通道的入口端设置有导烟块（12），导烟块（12）的入口为喇叭口。

7.根据权利要求1所述的实时测量烟草加工业棒状物圆周的装置，其特征在于：所述支座（1）与检测筒（9）的相对转动面上分别设置有无线供电发射线圈（10）和接收线圈（11），所述接收线圈（11）与发光二级管（2）、控制电路（6）、无线信号收发模块供电连接。

8.根据权利要求7所述的实时测量烟草加工业棒状物圆周的装置，其特征在于：所述支座（1）上设置有支承所述检测筒（9）转动的与陶瓷轴承（16）。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的实时测量烟草加工业棒状物圆周的装置，其特征在于：所述支座（1）上设置有两个平行排列的检测筒（9），所述步进电机（7）通过齿轮组（8）同时驱动两个检测筒（9）转动。