CN106697377B - 烟支输送通道横烟检测方法、装置和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种烟支输送通道横烟检测方法、装置和系统。该方法包括：获取多个激光位移检测器测量的距离信号，其中，所述距离信号为激光位移检测器到烟支的距离，所述多个激光位移检测器固定于烟支输送通道上方，所述多个激光位移检测器排列成一条与烟支运行方向垂直的直线，所述多个激光位移检测器的高度相同；获取增量式编码器输出的脉冲信号，其中增量式编码器的转轴与烟支输送通道皮带轮的轴心相连；根据所述距离信号和所述脉冲信号确定烟支输送通道是否存在横烟。本发明实现了烟支输送通道中横烟检测，可以及时发现输送通道中的横烟，从而降低了操作人员工作量，提高了设备运行效率。

Description

烟支输送通道横烟检测方法、装置和系统

技术领域

本发明涉及烟草自动化控制领域，特别涉及一种烟支输送通道横烟检测方法、装置和系统。

背景技术

卷烟机生产出的烟支通过图1和图2所示的装置输送至包装机：电机驱动的皮带轮1通过摩擦力带动皮带2，皮带2通过摩擦力带动烟支3。

正常情况下，烟支3的摆放方向(烟支头尾连线所在方向)和运行方向是相互垂直的，以保证烟支3进入包装机后不会堵塞。

如图3，烟支输送过程中会出现横烟4，横烟4的摆放方向和运行方向不再是垂直的，横烟4如果进入到包装机中，容易堵塞包装机烟支料库而造成包装机停机，处理包装机烟支堵塞故障的时间长，降低了设备运行效率。

为了减少由于横烟4造成的包装机停机次数，目前只能采取加强自检的方式，当发现烟支输送通道上有横烟4存在时，及时将横烟4取出，该方式不仅工作量大，而且由于操作人员不可能时时盯住烟支输送通道，因此无法完全避免由于横烟造成的包装机停机。

发明内容

鉴于以上技术问题，本发明提供了一种烟支输送通道横烟检测方法、装置和系统，可以及时发现输送通道中是否有横烟存在。

根据本发明的一个方面，提供一种烟支输送通道横烟检测方法，包括：

获取多个激光位移检测器测量的距离信号，其中，所述距离信号为激光位移检测器到烟支的距离，所述多个激光位移检测器固定于烟支输送通道上方，所述多个激光位移检测器排列成一条与烟支运行方向垂直的直线，所述多个激光位移检测器的高度相同；

获取增量式编码器输出的脉冲信号，其中增量式编码器的转轴与烟支输送通道皮带轮的轴心相连；

根据所述距离信号和所述脉冲信号确定烟支输送通道是否存在横烟。

在本发明的一个实施例中，所述方法还包括：

在烟支输送通道存在横烟的情况下，指示报警设备向外发送报警信号。

在本发明的一个实施例中，所述根据所述距离信号和所述脉冲信号确定烟支输送通道是否存在横烟包括：

通过所述距离信号的标准差判断烟支输送通道是否存在横烟；

或，

通过烟支截面的椭圆程度值判断烟支输送通道是否存在横烟。

在本发明的一个实施例中，所述通过所述距离信号的标准差判断烟支输送通道是否存在横烟包括：

根据多个激光位移检测器中每个激光位移检测器测量的距离信号，获取所述距离信号的标准差；

判断所述距离信号的标准差是否大于预定标准差；

若所述距离信号的标准差不大于预定标准差，则判定烟支输送通道不存在横烟。

在本发明的一个实施例中，所述通过所述距离信号的标准差判断烟支输送通道是否存在横烟还包括：

若所述距离信号的标准差大于预定标准差，则获取异常情况下增量式编码器输出的异常脉冲数，其中，所述异常情况为持续出现所述距离信号的标准差大于预定标准差的情况；

根据所述异常脉冲数获取异常情况下的烟支运行距离；

判断所述烟支运行距离是否大于预定距离；

若所述烟支运行距离大于预定距离，则判定烟支输送通道存在横烟；

若所述烟支运行距离不大于预定距离，则判定烟支输送通道不存在横烟。

在本发明的一个实施例中，所述通过烟支截面的椭圆程度值判断烟支输送通道是否存在横烟包括：

针对每个激光位移检测器，根据所述激光位移检测器测量的距离信号获取所述激光位移检测器测量的待测烟支的椭圆程度值；

判断所述椭圆程度值是否大于预定比值；

若至少一个激光位移检测器的椭圆程度值大于预定比值，则判定烟支输送通道存在横烟。

在本发明的一个实施例中，所述根据所述激光位移检测器测量的距离信号获取所述激光位移检测器测量的待测烟支的椭圆程度值包括：

获取第一距离信号，其中所述第一距离信号为所述激光位移检测器检测到烟支顶点时，激光位移检测器的激光头与烟支顶点的距离；

从激光位移检测器检测到烟支顶点开始对增量式编码器输出的脉冲信号进行计数，获取第二距离信号和第三距离信号，其中，第二距离信号为从激光位移检测器检测到烟支顶点开始，烟支运行距离等于预定长度时，所述激光位移检测器测量的距离信号；第三距离信号为从激光位移检测器检测到烟支顶点开始，烟支运行距离等于两倍预定长度时，所述激光位移检测器测量的距离信号；

根据预定长度、第一距离信号、第二距离信号和第三距离信号获取椭圆程度值。

根据本发明的另一方面，提供一种烟支输送通道横烟检测装置，包括距离信号获取模块、脉冲信号获取模块和横烟检测模块，其中：

距离信号获取模块，用于获取多个激光位移检测器测量的距离信号，其中，所述距离信号为激光位移检测器到烟支的距离，所述多个激光位移检测器固定于烟支输送通道上方，所述多个激光位移检测器排列成一条与烟支运行方向垂直的直线，所述多个激光位移检测器的高度相同；

脉冲信号获取模块，用于获取增量式编码器输出的脉冲信号，其中增量式编码器的转轴与烟支输送通道皮带轮的轴心相连；

横烟检测模块，用于根据所述距离信号和所述脉冲信号确定烟支输送通道是否存在横烟。

在本发明的一个实施例中，所述装置还包括报警指示模块，其中：

报警指示模块，用于在烟支输送通道存在横烟的情况下，指示报警设备向外发送报警信号。

在本发明的一个实施例中，横烟检测模块用于通过所述距离信号的标准差判断烟支输送通道是否存在横烟；或，通过烟支截面的椭圆程度值判断烟支输送通道是否存在横烟。

在本发明的一个实施例中，横烟检测模块包括标准差获取单元、标准差判断单元和横烟判断单元，其中：

标准差获取单元，用于根据多个激光位移检测器中每个激光位移检测器测量的距离信号，获取所述距离信号的标准差；

标准差判断单元，用于判断所述距离信号的标准差是否大于预定标准差；

横烟判断单元，用于根据标准差判断单元的判断结果，在所述距离信号的标准差不大于预定标准差的情况下，判定烟支输送通道不存在横烟。

在本发明的一个实施例中，所述横烟检测模块还包括异常脉冲获取单元、异常距离获取单元和异常距离判断单元，其中：

异常脉冲获取单元，用于根据标准差判断单元的判断结果，在所述距离信号的标准差大于预定标准差的情况下，获取异常情况下增量式编码器输出的异常脉冲数，其中，所述异常情况为持续出现所述距离信号的标准差大于预定标准差的情况；

异常距离获取单元，用于根据所述异常脉冲数获取异常情况下的烟支运行距离；

异常距离判断单元，用于判断所述烟支运行距离是否大于预定距离；

横烟判断单元还用于根据异常距离判断单元的判断结果，在所述烟支运行距离大于预定距离的情况下，判定烟支输送通道存在横烟；在所述烟支运行距离不大于预定距离的情况下，判定烟支输送通道不存在横烟。

在本发明的一个实施例中，横烟检测模块包括椭圆程度获取单元、椭圆程度判断单元和横烟检测单元，其中：

椭圆程度获取单元，用于针对每个激光位移检测器，根据所述激光位移检测器测量的距离信号获取所述激光位移检测器测量的待测烟支的椭圆程度值；

椭圆程度判断单元，用于判断所述椭圆程度值是否大于预定比值；

横烟检测单元，用于在至少一个激光位移检测器的椭圆程度值大于预定比值的情况下，判定烟支输送通道存在横烟。

在本发明的一个实施例中，椭圆程度获取单元包括第一距离获取子模块、第二距离获取子模块和椭圆程度获取子模块，其中：

第一距离获取子模块，用于获取第一距离信号，其中所述第一距离信号为所述激光位移检测器检测到烟支顶点时，激光位移检测器的激光头与烟支顶点的距离；

第二距离获取子模块，用于从激光位移检测器检测到烟支顶点开始对增量式编码器输出的脉冲信号进行计数，获取第二距离信号和第三距离信号，其中，第二距离信号为从激光位移检测器检测到烟支顶点开始，烟支运行距离等于预定长度时，所述激光位移检测器测量的距离信号；第三距离信号为从激光位移检测器检测到烟支顶点开始，烟支运行距离等于两倍预定长度时，所述激光位移检测器测量的距离信号；

椭圆程度获取子模块，用于根据预定长度、第一距离信号、第二距离信号和第三距离信号获取椭圆程度值。

根据本发明的另一方面，提供一种烟支输送通道横烟检测系统，包括增量式编码器、多个激光位移检测器、以及如上述任一实施例所述的烟支输送通道横烟检测装置。

在本发明的一个实施例中，所述系统还包括报警设备，其中：

报警设备，用于根据烟支输送通道横烟检测装置的指示，在烟支输送通道存在横烟的情况下，向外发送报警信号。

在本发明的一个实施例中，多个激光位移检测器的激光束垂直向下照射。

在本发明的一个实施例中，每相邻的两个激光位移检测器的距离要小于烟支直径。

在本发明的一个实施例中，多个激光位移检测器所组成的检测器组的长度与烟支的长度相同，且所有激光位移检测器的激光束要照射到烟支上。

本发明实现了烟支输送通道中横烟检测，可以及时发现输送通道中的横烟，从而降低了操作人员工作量，提高了设备运行效率。

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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为皮带输送烟支的侧视图。

图2为皮带输送烟支的俯视图。

图3为横烟示意图。

图4为本发明烟支输送通道横烟检测系统一个实施例的示意图。

图5为本发明一个实施例中增量式编码器的示意图。

图6为本发明一个实施例中增量式编码器输出信号的示意图。

图7为本发明一个实施例中增量式编码器的安装示意图。

图8为本发明一个实施例中激光位移检测器的安装示意图。

图9为本发明烟支输送通道横烟检测装置一个实施例的示意图。

图10为本发明第一实施例中横烟检测模块的示意图。

图11为本发明一个实施例中激光位移检测器检测到横烟的示意图。

图12为本发明一个实施例中通过标准差检测横烟的时序图。

图13为本发明第二实施例中横烟检测模块的示意图。

图14为本发明一个实施例中椭圆程度获取单元的示意图。

图15为本发明一个实施例中烟支运行过程的示意图。

图16为本发明一个实施例中烟支截面的示意图。

图17为本发明烟支输送通道横烟检测方法一个实施例的示意图。

图18为本发明一个实施例中通过激光位移检测器距离信号的标准差判断是否有横烟的示意图。

图19为本发明另一实施例中通过烟支截面的椭圆程度判断是否有横烟的示意图。

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4为本发明烟支输送通道横烟检测系统一个实施例的示意图。如图4所示，所述烟支输送通道横烟检测系统可以包括增量式编码器5、多个激光位移检测器J₁、J₂、J₃……J_N、以及烟支输送通道横烟检测装置8，其中：

图5为本发明一个实施例中增量式编码器的示意图。图6为本发明一个实施例中增量式编码器输出信号的示意图。如图5和图6所示，增量式编码器5的转轴6每转动一圈，信号端7将均匀地输出n个增量脉冲信号，n由增量式编码器5的型号决定，n为大于1的自然数。

图7为本发明一个实施例中增量式编码器的安装示意图。如图1、图5和图7所示，将增量式编码器5的转轴6与皮带轮1的轴心相连，皮带轮1转动一圈，增量式编码器5的转轴6跟着转动一圈，信号端7均匀输出n个脉冲信号。

增量式编码器5，用于向烟支输送通道横烟检测装置8输出脉冲信号，以便烟支输送通道横烟检测装置8根据增量式编码器5输出的脉冲数，确定某段时间的烟支运行距离E。

激光位移检测器J₁、J₂、J₃……J_N，用于获取激光位移检测器J₁、J₂、J₃……J_N的激光头到烟支的距离信号，并将所述距离信号发送给烟支输送通道横烟检测装置8。

烟支输送通道横烟检测装置8，用于根据激光位移检测器发送的所述距离信号和增量式编码器5发送的所述脉冲信号确定烟支输送通道是否存在横烟。

在本发明的一个实施例中，烟支输送通道横烟检测装置8可以实现为可编程逻辑控制器(PLC)。

下面将给出皮带2上烟支运行距离E计算公式的推导过程：

如图6所示，设定在某段时间内，皮带轮1转过的相位角为α，增量式编码器5输出的脉冲数为m，皮带2外层运行的距离为L，皮带2上烟支3运行的距离为E。

皮带轮1转过的相位角α等于增量式编码器5转过的相位角，增量式编码器5转过的相位角与其输出的脉冲数m成正比，则：

皮带轮1的半径为R，皮带2的厚度为r，皮带2靠皮带2与皮带轮1之间的摩擦力带动，当皮带2和皮带轮1之间没有打滑时，皮带2与皮带轮1保持同步，则皮带2外层运行的距离为：

L＝α(R+r) (2)

皮带2上的烟支3靠烟支3和皮带2之间的摩擦力带动，当烟支3和皮带2没有打滑时，烟支3与皮带2保持同步，烟支3运行的距离等于皮带2外层运行的距离，即烟支3运行的距离为：

E＝L (3)

由公式(1)-(3)得到：

公式(4)中各参数含义：

E：皮带2上烟支3运行的距离。

m：增量式编码器5输出的脉冲数。

n：增量式编码器5转动一圈输出的脉冲数。

R：皮带轮1半径。

r：皮带2厚度。

图8为本发明一个实施例中激光位移检测器的安装示意图。如图8所示，N个激光位移检测器满足如下安装条件中的至少一项：

(1)N个激光位移检测器固定于烟支输送通道上方。

(2)N个激光位移检测器的激光束垂直向下照射，用于检测激光头与被激光束照射到的物体之间的距离。

(3)N个激光位移检测器的高度相同。

(4)N个激光位移检测器排列成一条直线，该直线与烟支3运行方向垂直，即与正常烟支3的摆放方向平行，从内到外分别命名为J1、J2、J3……JN。

(5)每相邻的两个激光位移检测器的距离要小于烟支3的直径D，以保证横烟4不会被漏检，原因如下：

如果有两个相邻的激光位移检测器的距离大于烟支直径D，当横烟4的摆放方向和运行方向相同时，该横烟4可能会从这两个激光位移检测器的激光束之间穿过，该横烟4无法被检测到而会进入到包装机中，即发生了漏检。

(6)N个激光位移检测器所组成的检测器组的长度与烟支3的长度相同，且所有激光位移检测器的激光束要照射到烟支上。

基于本发明上述实施例提供的烟支输送通道横烟检测系统，可以根据激光位移检测器发送的所述距离信号和增量式编码器发送的所述脉冲信号，实现对烟支输送通道中横烟的检测，由此可以及时发现输送通道中的横烟，从而降低了操作人员工作量，提高了设备运行效率。

在本发明的一个实施例中，如图4所示，所述系统还可以包括报警设备9，其中：

将增量式编码器5、N个激光位移检测器J₁、J₂、J₃……J_N的信号输入到烟支输送通道横烟检测装置8中，烟支输送通道横烟检测装置8输出一路信号至报警设备9。

报警设备9，用于根据烟支输送通道横烟检测装置8的指示，在烟支输送通道存在横烟的情况下，向外发送报警信号。

在本发明的一个实施例中，报警设备9可以为报警灯、蜂鸣器、显示器等报警设备。

在本发明的一个具体实施例中，报警设备9用于根据烟支输送通道横烟检测装置8的指示，在烟支输送通道存在横烟的情况下，驱动报警灯报警，持续T秒，以提醒操作人员及时处理。

本发明上述实施例可以根据激光位移检测器发送的所述距离信号和增量式编码器发送的所述脉冲信号，实现对烟支输送通道中横烟的检测，并在发现输送通道中有横烟存在的情况下，及时发出报警信号提醒操作人员，以降低操作人员工作量，提高设备运行效率。

下面通过具体实施例对本发明上述实施例中的烟支输送通道横烟检测装置8的结构和功能进行进一步说明。

图9为本发明烟支输送通道横烟检测装置一个实施例的示意图。如图9所示，图4实施例中的烟支输送通道横烟检测装置8可以包括距离信号获取模块81、脉冲信号获取模块82和横烟检测模块83，其中：

距离信号获取模块81，用于获取多个激光位移检测器J₁、J₂、J₃……J_N测量的距离信号，其中，所述距离信号为激光位移检测器到烟支的距离，所述多个激光位移检测器固定于烟支输送通道上方，所述多个激光位移检测器排列成一条与烟支运行方向垂直的直线，所述多个激光位移检测器的高度相同。

脉冲信号获取模块82，用于获取增量式编码器5输出的脉冲信号，其中增量式编码器5的转轴与烟支输送通道皮带轮的轴心相连。

横烟检测模块83，用于根据所述距离信号和所述脉冲信号确定烟支输送通道是否存在横烟。

在本发明的一个实施例中，横烟检测模块83可以用于通过所述距离信号的标准差判断烟支输送通道是否存在横烟；或，通过烟支截面的椭圆程度值判断烟支输送通道是否存在横烟。

基于本发明上述实施例提供的烟支输送通道横烟检测装置，可以根据激光位移检测器发送的所述距离信号和增量式编码器发送的所述脉冲信号，实现对烟支输送通道中横烟的检测，由此可以及时发现输送通道中的横烟，从而降低了操作人员工作量，提高了设备运行效率。

在本发明的一个实施例中，如图8所示，所述装置还可以包括报警指示模块84，其中：

报警指示模块84，用于在烟支输送通道存在横烟的情况下，指示报警设备9向外发送报警信号。

本发明上述实施例可以根据激光位移检测器发送的所述距离信号和增量式编码器发送的所述脉冲信号，实现对烟支输送通道中横烟的检测，并在发现输送通道中有横烟存在的情况下，及时发出报警信号提醒操作人员，以降低操作人员工作量，提高设备运行效率。

图10为本发明第一实施例中横烟检测模块的示意图。如图10所示，图9实施例中的横烟检测模块83可以包括标准差获取单元101、标准差判断单元102和横烟判断单元103，其中：

标准差获取单元101，用于实时获取每个激光位移检测器测量J_i的距离信号h_i；根据多个激光位移检测器J₁、J₂、J₃……J_N中每个激光位移检测器测量J_i的距离信号h_i，获取所述距离信号h_i的标准差σ。

在本发明的一个实施例中，标准差获取单元101具体用于根据公式(5)获取距离信号h_i的平均值μ；然后根据公式(6)计算出距离信号h_i的标准差σ。

其中，i＝1、2、3……N，N为大于1的自然数，N为激光位移检测器的数量；J_i表示N个激光位移检测器J₁、J₂、J₃……J_N中的第i个检测器；h_i表示激光位移检测器J_i检测到的距离信号，即激光位移检测器J_i的激光头与其激光束照射到的烟支表面的距离。

标准差判断单元102，用于判断所述距离信号的标准差σ是否大于预定标准差H。

横烟判断单元103，用于根据标准差判断单元102的判断结果，在所述距离信号的标准差σ不大于预定标准差H的情况下，判定烟支输送通道不存在横烟。

在本发明的一个实施例中，如图10所示，所述横烟检测模块83还可以包括异常脉冲获取单元104、异常距离获取单元105和异常距离判断单元106，其中：

异常脉冲获取单元104，用于根据标准差判断单元102的判断结果，在所述距离信号的标准差σ大于预定标准差H的情况下，获取异常情况下增量式编码器5输出的异常脉冲数，其中，所述异常情况为持续出现所述距离信号的标准差大于预定标准差的情况。

异常距离获取单元105，用于根据所述异常脉冲数获取异常情况下的烟支运行距离E。

异常距离判断单元106，用于判断所述烟支运行距离E是否大于预定距离F。

横烟判断单元103还用于根据异常距离判断单元106的判断结果，在所述烟支运行距离大于预定距离的情况下，判定烟支输送通道存在横烟；在所述烟支运行距离不大于预定距离的情况下，判定烟支输送通道不存在横烟。

具体而言，如图8所示，没有出现横烟时，每个激光位移检测器J_i总是检测到同一根烟支3，检测到的距离信号hi是基本相同的，于是标准差σ非常小。由于烟支3的正切面不可能是完全不变的正圆，且烟支3的摆放方向和运行方向不可能完全垂直，因此在烟支与烟支的相邻处，N个激光位移检测器J_i会检测到相邻的两根烟，此时标准差σ会比较大，但持续的过程非常短暂。

图11为本发明一个实施例中激光位移检测器检测到横烟的示意图。如图11，出现明显的横烟4，且横烟4从激光位移检测器组下经过时，至少有一个激光位移检测器会检测器到该横烟4，此时标准差σ会比较大，且持续的过程比较长。

总之，没有出现明显的横烟4时，标准差σ只会在相邻的两根烟之间出现短暂的较大值，出现明显的横烟4时，标准差σ不仅较大，且持续的距离长，利用该特点，可检测出横烟4。

图12为本发明一个实施例中通过标准差检测横烟的时序图。如图11所示：

(1)如果σ＞H，从此时开始计数增量式编码器5输出的脉冲数m，并根据公式(4)计算出持续出现σ＞H的烟支运行距离。

(2)如果E＞F，表明沿着烟支运行的方向，σ＞H的烟横着的长度超过了F，判断出现了横烟，于是烟支输送通道横烟检测装置8驱动报警灯9报警，持续T秒，以提醒操作人员及时处理。

H＞0且F＞0，H和F的取值原则是：保证不会误检的前提下，越小越好，以保证会造成故障的横烟能被及时发现。

图13为本发明第二实施例中横烟检测模块的示意图。如图10所示，图9实施例中的横烟检测模块83可以包括椭圆程度获取单元131、椭圆程度判断单元132和横烟检测单元133，其中：

椭圆程度获取单元131，用于针对每个激光位移检测器J_i，根据所述激光位移检测器测量的距离信号h_i，获取所述激光位移检测器测量的待测烟支的椭圆程度值k_i。

其中，i＝1、2、3……N，N为大于1的自然数，N为激光位移检测器的数量；J_i表示N个激光位移检测器J₁、J₂、J₃……J_N中的第i个检测器；h_i表示激光位移检测器J_i检测到的距离信号，即激光位移检测器J_i的激光头与其激光束照射到的烟支表面的距离。

椭圆程度判断单元132，用于判断所述椭圆程度值k_i是否大于预定比值K。

横烟检测单元133，用于在至少一个激光位移检测器的椭圆程度值k_i大于预定比值K的情况下，判定烟支输送通道存在横烟。

图14为本发明一个实施例中椭圆程度获取单元的示意图。如图14所示，图13实施例中的椭圆程度获取单元131可以包括第一距离获取子模块1311、第二距离获取子模块1312和椭圆程度获取子模块1313，其中：

第一距离获取子模块1311，用于获取第一距离信号d_i，其中，如图15所示，所述第一距离信号d_i为所述激光位移检测器J_i检测到烟支顶点A_i时，激光位移检测器的激光头与烟支顶点的距离h_i。

图15为本发明一个实施例中烟支运行过程的示意图。如图15所示，在烟支运行过程中的状态Z₁，当激光位移检测器J_i的距离信号h_i为一个波谷信号(此时的距离信号h_i要小于前一时刻和后一时刻的距离信号)时，表明激光位移检测器J_i检测到了一根烟的顶点A_i，此时激光位移检测器J_i检测到的距离h_i为d_i。

第二距离获取子模块1312，用于从激光位移检测器检测到烟支顶点开始对增量式编码器5输出的脉冲信号进行计数，获取第二距离信号f_i和第三距离信号g_i，其中，第二距离信号f_i为从激光位移检测器检测到烟支顶点开始，烟支运行距离等于预定长度e时，所述激光位移检测器测量的距离信号；第三距离信号g_i为从激光位移检测器检测到烟支顶点开始，烟支运行距离等于两倍预定长度2e时，所述激光位移检测器测量的距离信号。

具体而言，如图15所示，在烟支运行过程中的状态Z₂，获取增量式编码器5输出的脉冲数m，根据公式(4)计算出烟支移动的距离E，从激光位移检测器J_i检测到烟支顶点A_i开始，当烟支运行的距离E为e时，激光位移检测器J_i检测到了该烟支表面的一点B_i，此时激光位移检测器J_i检测到的距离h_i为f_i，f_i是激光位移检测器J_i的激光头与烟支B_i点的距离。

如图15所示，在烟支运行过程中的状态Z₃，烟支继续运行，从激光位移检测器J_i检测到烟支B_i点开始，当烟支运行的距离E为e时，激光位移检测器J_i检测到了该烟表面的一点C_i，此时激光位移检测器J_i检测到的距离h_i为g_i，g_i是激光位移检测器J_i的激光头与烟支C_i点的距离。

在本发明的一个实施例中，2e＜D/2，D是烟支的直径，即要求A_i点和C_i点的距离要小于烟支的半径，以使得上述过程取得的信号d_i、f_i和g_i是由同一根烟产生的。

椭圆程度获取子模块1313，用于根据预定长度e、第一距离信号d_i、第二距离信号f_i和第三距离信号g_i获取椭圆程度值k_i。

在本发明的一个实施例中，椭圆程度获取子模块1313具体可以用于根据公式(7)获取椭圆程度值k_i。

其中，k_i表示椭圆10的长轴长度与短轴长度的比值。

预定长度e为设定值，要求2e＜D/2，D是烟支的直径。

d_i：当激光位移检测器J_i检测到了一根烟的顶点时，激光位移检测器J_i检测到的距离信号为d_i。

f_i：从激光位移检测器J_i检测到烟支顶点开始，烟支继续运行e的距离，此时激光位移检测器J_i检测到信号的距离信号为f_i。

g_i：从激光位移检测器J_i检测到烟支顶点开始，烟支继续运行2e的距离，此时激光位移检测器J_i检测到的距离信号为g_i。

图16为本发明一个实施例中烟支截面的示意图。

下面结合图16对公式(7)的推导进行说明，如图16所示，激光位移检测器J_i的激光束所扫描过的烟支截面10是一个椭圆(圆柱的截面是椭圆)，A_i、B_i和C_i是该椭圆10上的三个点。于是如图16所示，以椭圆10的圆心为原点，垂直向上为纵坐标正方向，烟支运行的方向为横坐标正方向，建立平面直角坐标系，椭圆10的长轴长度为2a_i，短轴长度为2b_i，于是可以得到：

B_i的坐标为(-e，d_i+b_i-f_i)，Ci的坐标为(-2e，d_i+b_i-g_i)

椭圆的标准方程是：

将B_i和C_i的坐标带入椭圆的标准方程(8)得到：

对公式(9)进行求解，得到公式(10)：

由此可以得到公式(11)，即公式(7)：

于是k_i(k_i≥1)的大小可体现烟支的横烟程度：

当k_i＝1时，a_i＝b_i，即椭圆10的长轴和短轴相同，该椭圆10是圆，亦即激光位移检测器J_i的激光束所扫描过的烟支的截面是圆，此时烟支摆放方向和运行方向是垂直的，该烟支不是横烟。

当k_i＞1时，a_i＞b_i，即椭圆10的长轴大于短轴，该椭圆10不是圆，亦即激光位移检测器J_i的激光束所扫描过的烟支的截面不是圆，此时烟支的摆放方向和烟支运行的方向不是垂直的，该烟支是横烟，且k_i越大，横烟程度越高。

由于烟支的正切面不可能是标准的正圆，且烟支的摆放方向和运行方向不可能是绝对垂直的，为了防止误检，设定一个参数K(K＞1)，K表示允许烟支的最大横烟长度，在不误检的前提下，K越小越好，于是：

当k_i＞K时，横烟检测单元133就判定此时激光位移检测器J_i所检测到的烟支为横烟，烟支输送通道横烟检测装置8驱动报警设备9报警，持续T秒，以提醒操作人员及时处理。

图17为本发明烟支输送通道横烟检测方法一个实施例的示意图。优选的，本实施例可由本发明烟支输送通道横烟检测装置执行。如图17所示，所述方法可以包括：

步骤171，获取多个激光位移检测器测量的距离信号，其中，所述距离信号为激光位移检测器到烟支的距离，所述多个激光位移检测器固定于烟支输送通道上方，所述多个激光位移检测器排列成一条与烟支运行方向垂直的直线，所述多个激光位移检测器的高度相同。

步骤172，获取增量式编码器5输出的脉冲信号，其中增量式编码器5的转轴与烟支输送通道皮带轮的轴心相连。

步骤173，根据所述距离信号和所述脉冲信号确定烟支输送通道是否存在横烟。

在本发明的一个实施例中，步骤173可以由以下两种方式中的任意一种实现：

横烟判断方法1：通过激光位移检测器距离信号的标准差判断是否有横烟。

横烟判断方法2：通过烟支截面的椭圆程度判断是否有横烟。

基于本发明上述实施例提供的烟支输送通道横烟检测方法，可以根据激光位移检测器发送的所述距离信号和增量式编码器发送的所述脉冲信号，实现对烟支输送通道中横烟的检测，由此可以及时发现输送通道中的横烟，从而降低了操作人员工作量，提高了设备运行效率。

在本发明的一个实施例中，在步骤172之后，所述方法还可以包括：在烟支输送通道存在横烟的情况下，指示报警设备9向外发送报警信号。

本发明上述实施例可以根据激光位移检测器发送的所述距离信号和增量式编码器发送的所述脉冲信号，实现对烟支输送通道中横烟的检测，并在发现输送通道中有横烟存在的情况下，及时发出报警信号提醒操作人员，以降低操作人员工作量，提高设备运行效率。

图18为本发明一个实施例中通过激光位移检测器距离信号的标准差判断是否有横烟的示意图。如图18所示，所述横烟判断方法1可以包括：

步骤181，根据多个激光位移检测器中每个激光位移检测器测量的距离信号，获取所述距离信号的标准差。

在本发明的一个实施例中，步骤181可以包括：按照公式(5)和(6)获取所述距离信号的标准差。

步骤182，判断所述距离信号的标准差是否大于预定标准差。若所述距离信号的标准差不大于预定标准差，则执行步骤183；否则，若所述距离信号的标准差大于预定标准差，则执行步骤184。

步骤183，判定烟支输送通道不存在横烟；之后不再执行本实施例的其它步骤。

步骤184，获取异常情况下增量式编码器5输出的异常脉冲数，其中，所述异常情况为持续出现所述距离信号的标准差大于预定标准差的情况。

步骤185，根据所述异常脉冲数获取异常情况下的烟支运行距离。

在本发明的一个实施例中，步骤185可以包括按照公式(4)根据所述异常脉冲数获取异常情况下的烟支运行距离。

步骤186，判断所述烟支运行距离是否大于预定距离。若所述烟支运行距离大于预定距离，则执行步骤187；否则，若所述烟支运行距离不大于预定距离，则执行步骤184。

步骤187，判定烟支输送通道存在横烟。

图19为本发明另一实施例中通过烟支截面的椭圆程度判断是否有横烟的示意图。如图19所示，所述横烟判断方法2可以包括：

步骤191，针对每个激光位移检测器，根据所述激光位移检测器测量的距离信号获取所述激光位移检测器测量的待测烟支的椭圆程度值。

在本发明的一个实施例中，步骤191可以包括：

步骤1911，获取第一距离信号，其中所述第一距离信号为所述激光位移检测器检测到烟支顶点时，激光位移检测器的激光头与烟支顶点的距离。

步骤1912，从激光位移检测器检测到烟支顶点开始对增量式编码器5输出的脉冲信号进行计数，获取第二距离信号和第三距离信号，其中，第二距离信号为从激光位移检测器检测到烟支顶点开始，烟支运行距离等于预定长度时，所述激光位移检测器测量的距离信号；第三距离信号为从激光位移检测器检测到烟支顶点开始，烟支运行距离等于两倍预定长度时，所述激光位移检测器测量的距离信号。

步骤1913，根据预定长度、第一距离信号、第二距离信号和第三距离信号获取椭圆程度值。

在本发明的一个实施例中，步骤1913可以包括根据公式(7)获取椭圆程度值。

步骤192，判断所述椭圆程度值是否大于预定比值。

步骤193，若至少一个激光位移检测器的椭圆程度值大于预定比值，则判定烟支输送通道存在横烟。若每个激光位移检测器的椭圆程度值均不大于预定比值，则判定烟支输送通道不存在横烟

在上面所描述的烟支输送通道横烟检测装置可以实现为用于执行本申请所描述功能的通用处理器、可编程逻辑控制器(PLC)、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件或者其任意适当组合。

至此，已经详细描述了本发明。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)

1.一种烟支输送通道横烟检测方法，其特征在于，包括：

获取多个激光位移检测器测量的距离信号，其中，所述距离信号为激光位移检测器到烟支的距离，所述多个激光位移检测器固定于烟支输送通道上方，所述多个激光位移检测器排列成一条与烟支运行方向垂直的直线，所述多个激光位移检测器的高度相同；

获取增量式编码器输出的脉冲信号，其中增量式编码器的转轴与烟支输送通道皮带轮的轴心相连；

根据所述距离信号和所述脉冲信号确定烟支输送通道是否存在横烟。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

在烟支输送通道存在横烟的情况下，指示报警设备向外发送报警信号。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据所述距离信号和所述脉冲信号确定烟支输送通道是否存在横烟包括：

通过所述距离信号的标准差判断烟支输送通道是否存在横烟；

或，

通过烟支截面的椭圆程度值判断烟支输送通道是否存在横烟。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述通过所述距离信号的标准差判断烟支输送通道是否存在横烟包括：

根据多个激光位移检测器中每个激光位移检测器测量的距离信号，获取所述距离信号的标准差；

判断所述距离信号的标准差是否大于预定标准差；

若所述距离信号的标准差不大于预定标准差，则判定烟支输送通道不存在横烟。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述通过所述距离信号的标准差判断烟支输送通道是否存在横烟还包括：

若所述距离信号的标准差大于预定标准差，则获取异常情况下增量式编码器输出的异常脉冲数，其中，所述异常情况为持续出现所述距离信号的标准差大于预定标准差的情况；

根据所述异常脉冲数获取异常情况下的烟支运行距离；

判断所述烟支运行距离是否大于预定距离；

若所述烟支运行距离大于预定距离，则判定烟支输送通道存在横烟；

若所述烟支运行距离不大于预定距离，则判定烟支输送通道不存在横烟。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述通过烟支截面的椭圆程度值判断烟支输送通道是否存在横烟包括：

针对每个激光位移检测器，根据所述激光位移检测器测量的距离信号获取所述激光位移检测器测量的待测烟支的椭圆程度值；

判断所述椭圆程度值是否大于预定比值；

若至少一个激光位移检测器的椭圆程度值大于预定比值，则判定烟支输送通道存在横烟。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述激光位移检测器测量的距离信号获取所述激光位移检测器测量的待测烟支的椭圆程度值包括：

获取第一距离信号，其中所述第一距离信号为所述激光位移检测器检测到烟支顶点时，激光位移检测器的激光头与烟支顶点的距离；

从激光位移检测器检测到烟支顶点开始对增量式编码器输出的脉冲信号进行计数，获取第二距离信号和第三距离信号，其中，第二距离信号为从激光位移检测器检测到烟支顶点开始，烟支运行距离等于预定长度时，所述激光位移检测器测量的距离信号；第三距离信号为从激光位移检测器检测到烟支顶点开始，烟支运行距离等于两倍预定长度时，所述激光位移检测器测量的距离信号；

根据预定长度、第一距离信号、第二距离信号和第三距离信号获取椭圆程度值。

8.一种烟支输送通道横烟检测装置，其特征在于，包括距离信号获取模块、脉冲信号获取模块和横烟检测模块，其中：

距离信号获取模块，用于获取多个激光位移检测器测量的距离信号，其中，所述距离信号为激光位移检测器到烟支的距离，所述多个激光位移检测器固定于烟支输送通道上方，所述多个激光位移检测器排列成一条与烟支运行方向垂直的直线，所述多个激光位移检测器的高度相同；

脉冲信号获取模块，用于获取增量式编码器输出的脉冲信号，其中增量式编码器的转轴与烟支输送通道皮带轮的轴心相连；

横烟检测模块，用于根据所述距离信号和所述脉冲信号确定烟支输送通道是否存在横烟。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括报警指示模块，其中：

报警指示模块，用于在烟支输送通道存在横烟的情况下，指示报警设备向外发送报警信号。

10.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，

横烟检测模块用于通过所述距离信号的标准差判断烟支输送通道是否存在横烟；或，通过烟支截面的椭圆程度值判断烟支输送通道是否存在横烟。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，横烟检测模块包括标准差获取单元、标准差判断单元和横烟判断单元，其中：

标准差获取单元，用于根据多个激光位移检测器中每个激光位移检测器测量的距离信号，获取所述距离信号的标准差；

标准差判断单元，用于判断所述距离信号的标准差是否大于预定标准差；

横烟判断单元，用于根据标准差判断单元的判断结果，在所述距离信号的标准差不大于预定标准差的情况下，判定烟支输送通道不存在横烟。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述横烟检测模块还包括异常脉冲获取单元、异常距离获取单元和异常距离判断单元，其中：

异常脉冲获取单元，用于根据标准差判断单元的判断结果，在所述距离信号的标准差大于预定标准差的情况下，获取异常情况下增量式编码器输出的异常脉冲数，其中，所述异常情况为持续出现所述距离信号的标准差大于预定标准差的情况；

异常距离获取单元，用于根据所述异常脉冲数获取异常情况下的烟支运行距离；

异常距离判断单元，用于判断所述烟支运行距离是否大于预定距离；

横烟判断单元还用于根据异常距离判断单元的判断结果，在所述烟支运行距离大于预定距离的情况下，判定烟支输送通道存在横烟；在所述烟支运行距离不大于预定距离的情况下，判定烟支输送通道不存在横烟。

13.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，横烟检测模块包括椭圆程度获取单元、椭圆程度判断单元和横烟检测单元，其中：

椭圆程度获取单元，用于针对每个激光位移检测器，根据所述激光位移检测器测量的距离信号获取所述激光位移检测器测量的待测烟支的椭圆程度值；

椭圆程度判断单元，用于判断所述椭圆程度值是否大于预定比值；

横烟检测单元，用于在至少一个激光位移检测器的椭圆程度值大于预定比值的情况下，判定烟支输送通道存在横烟。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，椭圆程度获取单元包括第一距离获取子模块、第二距离获取子模块和椭圆程度获取子模块，其中：

第一距离获取子模块，用于获取第一距离信号，其中所述第一距离信号为所述激光位移检测器检测到烟支顶点时，激光位移检测器的激光头与烟支顶点的距离；

第二距离获取子模块，用于从激光位移检测器检测到烟支顶点开始对增量式编码器输出的脉冲信号进行计数，获取第二距离信号和第三距离信号，其中，第二距离信号为从激光位移检测器检测到烟支顶点开始，烟支运行距离等于预定长度时，所述激光位移检测器测量的距离信号；第三距离信号为从激光位移检测器检测到烟支顶点开始，烟支运行距离等于两倍预定长度时，所述激光位移检测器测量的距离信号；

椭圆程度获取子模块，用于根据预定长度、第一距离信号、第二距离信号和第三距离信号获取椭圆程度值。

15.一种烟支输送通道横烟检测系统，其特征在于，包括如权利要求8-14中任一项所述的烟支输送通道横烟检测装置。