CN107063343A - 一种复合滤棒质量检测装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合滤棒质量检测装置，包括用于采集复合滤棒相应的产品信息的信息采集电路、用于处理上述产品信息，以得到产品数据的信息处理模块和用于显示上述产品数据的人机交互电路，上述信息采集电路包括红外透射传感器、色差识别传感器、微波谐振检测模块、激光传感器和光电传感器。可见，本发明中信息采集电路产生反映复合滤棒的材料、缝隙和直径信号，发送到信息处理模块，以对各种信号进行综合数据分析、处理，将切割位置、缝隙宽度、滤棒直径数据通过人机交互电路进行数据与图形显示，若出现故障则报警，可以显著提高对多种复合材料检测的效率。本发明还公开了一种复合滤棒质量检测系统，具有与上述装置相同的技术效果。

Description

一种复合滤棒质量检测装置及系统

技术领域

本发明涉及卷烟复合滤棒检验技术领域，特别涉及一种复合滤棒质量检测装置及系统。

背景技术

卷烟工业上降低卷烟焦油量和烟气中的有害成分是未来卷烟的发展趋势之一。降焦减害方法主要是使用复合滤棒。所谓复合滤棒是指滤嘴部分由两种或两种以上的不同材质的滤棒段组成。复合滤棒成型机为生产复合滤棒的设备，生产流程是以几种成品滤棒为原料，各自切割成一定长度的滤棒段，然后交替被送到供料带上，再由滤棒纸卷制成滤棒条，经切刀按一定长度切割后成为成品复合滤棒。

图1为一种由吸附材料和醋纤交替组成的复合滤棒，虚线为切割位置。可以理解的是，考虑到实际加工中，吸附材料和醋纤之间会出现缝隙，因此，复合滤棒的质量要求包括几方面：切割位置、缝隙宽度、组合情况、圆周长度。合格的滤棒要求各滤棒段缝隙应小于0.5mm，切割部位应位于滤棒段的中心位置，偏差不能超过0.5mm，各段组合顺序正常，圆周在规定的范围内。但是在生产过程中，由于机械传动、机械磨损及传送带的打滑、布带张紧度变化等原因，有可能造成滤棒段间缝隙过大、切割位置的偏移、组合错位、圆周超标等情况，从而产生废品滤棒，因此需在线准确检测出滤棒的切割位置、缝隙宽度和直径大小，控制相应调整模块，剔除废品，从而更好地保证产品质量。

由于目前市场上使用的复合材料种类繁多，较常用的有活性炭滤棒、复合无纺布滤棒、复合颗粒、粉沫、胶囊滤棒等，因此材料的多样性给检测带来了较大难度。目前，现有技术主要包括微波检测和光电检测，且这两种检测方式各自独立，采用的是两套检测装置。由于微波检测方法仅适用于密度差别较大的材料段，对密度相近的不同材料段无法识别；光电检测仅适用于透光量不同的材料段，对透光量相近的不同材料段无法识别。因此，采用现有技术无法同时对现有的多种复合材料同时进行有效检测，且检测效率低下。

综上所述，如何提高对多种复合材料检测的效率是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种复合滤棒质量检测装置及系统，具有显著提高对多种复合材料检测的效率的技术效果。其具体方案如下：

一种复合滤棒质量检测装置，包括用于采集复合滤棒相应的产品信息的信息采集电路、用于处理所述产品信息，以得到产品数据的信息处理模块和用于显示所述产品数据的人机交互电路，所述信息采集电路包括红外透射传感器、色差识别传感器、微波谐振检测模块、激光传感器和光电传感器。

优选的，所述红外投射传感器包括红外发射二极管和红外接收二极管，其中，所述红外发射二极管和所述红外接收二极管分别设置于被检测的复合滤棒两侧。

优选的，所述微波谐振检测模块包括谐振腔、信号检测单元、信号处理单元和通讯接口。

优选的，所述激光传感器为光纤传感器。

优选的，所述人机交互电路包括工控机、显示器和输入器。

优选的，所述信息处理模块包括信号调整单元和信号处理芯片，其中所述信号调整单元对所述红外透射传感器、微波谐振检测模块和工控机输出的信号进行调整，以向所述信号处理芯片输出相应的合法信号。

本发明还公开了一种复合滤棒质量检测系统，包括上述任一项所述的复合滤棒质量检测装置，还包括复合滤棒调整装置，其中所述复合滤棒调整装置根据所述产品数据和通过所述人机交互电路输入的调整指令，对相应的复合滤棒进行调整。

优选的，所述复合滤棒调整装置包括缝隙控制模块、直径控制模块和相位控制模块。

优选的，所述复合滤棒质量检测系统还包括废品剔除装置。

本发明公开了一种复合滤棒质量检测装置，包括用于采集复合滤棒相应的产品信息的信息采集电路、用于处理上述产品信息，以得到产品数据的信息处理模块和用于显示上述产品数据的人机交互电路，上述信息采集电路包括红外透射传感器、色差识别传感器、微波谐振检测模块、激光传感器和光电传感器。可见，本发明中信息采集电路产生反映复合滤棒的材料、缝隙和直径信号，发送到信息处理模块，以对各种信号进行综合数据分析、处理，将反映复合滤棒的切割位置、缝隙宽度、滤棒直径数据通过人机交互电路进行数据与图形显示，若出现故障则报警，可以显著提高对多种复合材料检测的效率。

本发明还公开了一种复合滤棒质量检测系统，具有与上述复合滤棒质量检测装置相同的技术效果，在此不再赘述。

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的一种具体的复合滤棒结构；

图2为本发明实施例公开的一种复合滤棒质量检测装置的结构示意图；

图3为本发明实施例公开的一种具体的复合滤棒质量检测装置的结构示意图。

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

本发明实施例公开了一种复合滤棒质量检测装置，参见图2所示，包括用于采集复合滤棒相应的产品信息的信息采集电路11、用于处理上述产品信息，以得到产品数据的信息处理模块12和用于显示上述产品数据的人机交互电路13，上述信息采集电路包括红外透射传感器111、色差识别传感器112、微波谐振检测模块113、激光传感器114和光电传感器115。

信息采集电路包括红外透射传感器、色差识别传感器、微波谐振检测模块、激光传感器和光电传感器，集成在同一个箱体内，安装到机组滤棒导管处，其目的是为了适应多种不同的复合材料。

在一种具体的实施方案中，上述红外投射传感器包括红外发射二极管和红外接收二极管，其中，上述红外发射二极管和上述红外接收二极管分别设置于被检测的复合滤棒两侧。红外发射、接收二极管分别安装在滤棒两边，发射光线透过复合滤棒材料段，在另一端由接收管接收透射后的光线，根据接收管接收到的透过不同复合滤棒段材料的光电流大小，经电路处理后产生与材料段相对应的模拟脉冲信号，送往后续信号处理部分。该检测方式主要适用于复合滤棒中不同材料段透光性差别比较大的情况。

色差传感器靠反射识别滤棒段的颜色灰度值，根据不同滤棒材料段的颜色灰度差别可产生与材料段相对应的脉冲信号，送往后续信号处理部分。该检测方式主要适用于复合滤棒中不同材料段颜色差别比较大的情况。

微波谐振检测模块包括谐振腔、信号检测单元、信号处理单元和通讯接口。在一种具体实施方案中，微波谐振检测采用高达6GHz的电磁波，根据电磁波与电介质的作用机理，利用谐振腔对通过其中的不同密度、湿度滤棒材料会产生不同的幅度、频率响应来区分不同的滤棒段。从而产生与材料段相对应的脉冲信号，送往后续信号处理部分。该检测方式主要适用于复合滤棒中不同材料段密度差别比较大的情况。当然，也可以使用其他频率的电磁波，在此不做限定。

在一种具体的实施方案中，上述激光传感器为光纤传感器，采用红光激光，直径1毫米光束，透射运行中的复合滤棒条，通过检测透过缝隙与材料的光线强弱不同，区分出缝隙，产生缝隙脉冲，并送往后续信号处理部分。该检测方式主要适用于检测复合滤棒中的缝隙宽度。当然，也可以使用其激光传感器，例如液体激光传感器、气体激光传感器等，发出的直径为其他尺寸的激光光束进行检测。

光电传感器采用两组平行光束照射滤棒条，根据接收到的光电流信号大小，产生反映滤棒条的直径信号，并送往后续信号处理部分。该检测方式主要检测滤棒条的直径。

人机交互电路包括工控机131、显示器132和输入器133。

工控机是一种采用总线结构，对生产过程及机电设备、工艺装备进行检测与控制的工具总称，包括IPC(PC总线工业电脑)、PLC(可编程控制系统)、DCS(分散型控制系统)、FCS(现场总线系统)及CNC(数控系统)五种。本发明中对工控机的类别不做限制，即任一类别的工控机均可作为本发明中的工控机使用。

可以理解的是，显示器在可以是集成在电路板上的显示器，也可以是通过显人机交互电路中接口接入的外接显示器。外接显示器包括普通显示器和触控显示器。

输入器既可以为具有实体键盘，也可以为触摸屏上的虚拟按键。当输入器为触摸屏上的虚拟按键，触摸显示器可实现输入器功能。

在一种具体的实施方案中，人机交互电路由西门子工控机、触摸屏显示器等组成，使用DELPHI软件来设计人机交互电路相应的界面，通过使用TWinCAT来完成人机交互电路和倍福IPC的通讯。人机交互电路完成的主要功能：

a)数据显示：实时显示滤棒切割位置、缝隙宽度、直径大小等数据。

b)图形显示与调整：实时显示材料信号、缝隙信号、直径信号等波形示意图，并可调在线整信号的幅度和零位。

c)参数设置：完成系统各种参数设置。

在上述人机交互电路包括工控机、显示器和输入器的实施方案中，信息处理模块包括信号调整单元121和信号处理芯片122，其中上述信号调整单元对上述红外透射传感器、微波谐振检测模块和上述工控机输出的信号进行调整，以向上述信号处理芯片输出相应的合法信号。

可以理解的是，为了确保信号处理芯片准确处理信号采集模块输出的信号，例如材料信号，缝隙信号和直径信号，即确保信号处理芯片同时处理同一复合滤棒相应的材料信号，缝隙信号和直径信号，本发明公开的一种复合滤棒质量检测装置还设有与信号处理芯片连接的同步信号发生器。

由于红外透射传感器和微波谐振检测模块输出的信号通常无法被信号处理芯片接收，因此需要通过信号调整单元将红外透射传感器和微波谐振检测模块输出的信号转换成信号处理芯片可以接收的合法信号，此外工控机种类较多，因此也通过信号调整单元对其输出的信号进行调整，转换成信号处理芯片可以接收的合法信号。

可以理解的是，当信号处理芯片可以直接处理红外透射传感器和微波谐振检测模块输出的信号，则可将红外透射传感器和微波谐振检测模块输出的信号输入至信号处理芯片。同理，若工控机输出的信号是信号处理芯片可以接收的合法信号，则无需经信号调整单元转换。

在一种具体的实施方案中，信号处理模块采用德国倍福的IPC处理系统，由信号调整模块、输入输出模块、CPU模块、信号采集模块等组成。该部分与人机交互电路的通讯采用EtherCAT或PROFIBUS-DP工业现场总线完成。信号处理部分接收来自信号采集部分的各种信号，先经信号调整模块进行信号调整，即通过人机交互电路操作实现信号幅度和零位的在线调整，然后对这些信号进行综合数据分析、处理，以反映各滤棒段的信号，并据此完成各种数据计算、判断。

本发明还公开了一种复合滤棒质量检测系统，包括上述任一项所述的复合滤棒质量检测装置，还包括复合滤棒调整装置，其中上述复合滤棒调整装置根据上述产品数据和通过上述人机交互电路输入的调整指令，对相应的复合滤棒进行调整。复合滤棒调整装置具体包括缝隙控制模块、直径控制模块和相位控制模块。

复合滤棒质量检测系统还包括废品剔除装置，以直接剔除无法调整的复合滤棒产品，例如，当信息处理模块出现切口左偏、切口右偏、缝隙超差、组合错位、直径超差等废品信号，此时则将该产品剔除。

本复合滤棒质量检测系统可实现信号检测、数据及图形实时显示及调整、质量控制、废品剔除和智能诊断，具体说明如下：

信号检测：主要包括复合滤棒材料信号、缝隙信号、组合情况、直径信号；

数据及图形实时显示及调整：在显示屏上实时显示复合滤棒的切割位置、缝隙宽度、滤棒直径等数据，以及切割位置示意图和材料信号、缝隙信号、直径信号、同步信号波形图，并可调在线整各信号的幅度和零位；

质量控制：根据人机交互电路设定的相关参数产生切口左移、切口右移、缝隙调整、直径调整等控制信号到机组上的相位、缝隙及直径控制模块完成质量控制；

废品剔除：根据人机交互电路设定的相关参数产生切口左偏、切口右偏、缝隙超差、组合错位、直径超差等废品信号到废品剔除模块完成废品剔除；

智能诊断：可根据信号分析结果产生相应的运行状况、故障报警及停机信息。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种复合滤棒质量检测装置及系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种复合滤棒质量检测装置，包括用于采集复合滤棒相应的产品信息的信息采集电路、用于处理所述产品信息，以得到产品数据的信息处理模块和用于显示所述产品数据的人机交互电路，其特征在于，所述信息采集电路包括红外透射传感器、色差识别传感器、微波谐振检测模块、激光传感器和光电传感器。

2.根据权利要求1所述的复合滤棒质量检测装置，其特征在于，所述红外投射传感器包括红外发射二极管和红外接收二极管，其中，所述红外发射二极管和所述红外接收二极管分别设置于被检测的复合滤棒两侧。

3.根据权利要求1所述的复合滤棒质量检测装置，其特征在于，所述微波谐振检测模块包括谐振腔、信号检测单元、信号处理单元和通讯接口。

4.根据权利要求1所述的复合滤棒质量检测装置，其特征在于，所述激光传感器为光纤传感器。

5.根据权利要求1所述的复合滤棒质量检测装置，其特征在于，所述人机交互电路包括工控机、显示器和输入器。

6.根据权利要求5所述的复合滤棒质量检测装置，其特征在于，所述信息处理模块包括信号调整单元和信号处理芯片，其中所述信号调整单元对所述红外透射传感器、微波谐振检测模块和所述工控机输出的信号进行调整，以向所述信号处理芯片输出相应的合法信号。

7.一种复合滤棒质量检测系统，其特征在于，包括权利要求1至6任一项所述的复合滤棒质量检测装置，还包括复合滤棒调整装置，其中所述复合滤棒调整装置根据所述产品数据和通过所述人机交互电路输入的调整指令，对相应的复合滤棒进行调整。

8.根据权利要求7所述的复合滤棒质量检测系统，其特征在于，所述复合滤棒调整装置包括缝隙控制模块、直径控制模块和相位控制模块。

9.根据权利要求8所述的复合滤棒质量检测系统，其特征在于，还包括废品剔除装置。