CN107621227B - 一种打叶复烤厂用旋转式片烟在线取样检测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种打叶复烤厂用旋转式片烟在线取样检测装置，包括旋转环形取样装置、片烟传输装置、片烟检测装置和用于控制上述各个装置的控制器，所述的旋转环形取样装置的出料口设置在片烟传输装置的正上方，所述的片烟传输装置的出料口设置在片烟检测装置的进料口上方，片烟检测装置的出料口设置有出料皮带。本发明在现有烟叶生产流水线上通过增加取烟装置，并在传输过程中对片烟摊薄处理，最后利用负压落料腔对片烟进行定位，通过图像传感器对定位后的片烟进行采集，从而使片烟图像检测设置能够对采集到的片烟图像进行直接处理，从而极大地提高工作效率，降低了工作强度。
Description
技术领域
本发明涉及卷烟原料加工技术领域，尤其涉及一种打叶复烤厂用旋转式片烟在线取样检测装置及方法。
背景技术
目前，当前卷烟加工企业都着重与打叶复烤环节设备和工艺的优化提升工作，作为烟草原料的重要加工环节，打叶复烤厂加工片烟的结构等指标严重影响了后续卷烟厂烟丝结构，对卷烟的物理指标、和感官质量都存在较大的影响作用。打叶复烤厂的取样检查过程较为复杂，通常由打叶后、风分后、复烤前、复烤后取样点人工采集，送至专用仪器上进行结构检测，劳动强度较大且时效性差。
对于烟片片型、结构的检测，复烤厂多采用振筛的方式，当前机器视觉技术日趋先进，采用图像CCD+软件轮廓识别的方法进行片烟结构的检测，逐渐成为一种趋势，目前复烤厂现有的图像检测设备，由于体积较大，而无法与生产线在线检测进行结合。
因此，有必要研究出一种可以实现打叶复烤生产线在线取样的方法，通过自动取样、传送装置，实现片烟自动取样，然后进行图像法片烟结构的检测，对打叶复烤厂的片烟片型和结构指标控制具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种打叶复烤厂用旋转式片烟在线取样检测装置及方法，能够使烟叶生产的片烟图像检测设备与片烟生产线结合，自动自动取样，然后进行图像法片烟结构的检测。
本发明采用的技术方案为：
一种打叶复烤厂用旋转式片烟在线取样检测装置，包括旋转环形取样装置、片烟传输装置、片烟检测装置和用于控制上述各个装置的控制器，所述的旋转环形取样装置的出料口设置在片烟传输装置的正上方，所述的片烟传输装置的出料口设置在片烟检测装置的进料口上方，片烟检测装置的出料口设置有出料皮带；
所述的旋转环形取样装置包括取料仓和设置在取料仓下部的支撑架和步进电机，所述的支撑架包括有竖杆、多个支撑杆和支撑环，所述的步进电机竖直固定在竖杆的端部，支撑环通过多个支撑杆与步进电机的输出轴固定连接，使取料仓在步进电机的作用下做旋转运动，所述取料仓的底部设置有出料口，出料口设置有落料挡板，所述的落料挡板通过自动闭合装置固定设置在出料口，所述的落料挡板设置有撞击部和与其配合用于打开落料挡板的撞针，所述的撞针固定设置在片烟输送装置上方；
所述的片烟传输装置包括有第一输送皮带、用于带动第一输送皮带的第一电机、第二输送皮带和用于带动第二输送皮带的第二直流电机，所述第一输送皮带平行水平设置在第二输送皮带的正上方，且第一输送皮带的出料断与第二输送皮带的进料端在同一侧，第二输送皮带一端设置在取料腔的出料口正下方，另一端水平设置；
所述的片烟检测装置包括有图像传感器、光源、负压落料腔和风机，所述的负压落料腔竖直设置在第二输送皮带出料端的正下方，负压落料腔的一侧壁上均匀设置有负压吸附孔，与相对的侧壁为透光板，所述的风机通过负压管道分别与负压吸附孔相连通，所述的光源设置在透光板的外侧，图像传感器设置在光源的后面。
还包括有多个支撑轴，所述的多个支撑轴分别用于对第一输送皮带和第二输送皮带支撑，使输送平稳。
还包括有皮带清扫装置，所述的皮带清扫装置分别设置在第一输送皮带和第二输送皮带的进料端。
所述的皮带清扫装置采用毛刷。
还包括有阀岛控制器，所述的风机通过阀岛控制器与负压吸附管和落料吸附板连通，其中阀岛控制器控制区域吸附孔，达到分区吸附的效果。
一种基于根据权利要求1所述的打叶复烤厂用旋转式片烟在线取样检测装置的检测方法，包括如下步骤：
A：取样检测装置的初始化：启动本装置，在非取样状态时，取料仓不在打叶复烤生产线取样点的正下方，打叶复烤生产线取样点的片烟能够从环形旋转环形取样装置的圆形支撑杆与轴承之间的空间处落下，不影响打叶复烤生产线的正常生产；
B：当需要在线自动采样时，系统控制器装置收到无线信号，获取取样脉冲信号的通知，此时系统控制器发送控制信号到步进电机3，步进电机3开始转动运行，旋转环形取样装置，以180度为一个周期进行旋转，此时使取料仓1旋转至打叶复烤生产线取样点正下方，片烟进入到取料仓1重，即开始自动取样；
C：取样2s后，系统控制器控制步进电机3进行一个周期的旋转，使取料仓1旋转至落料撞击装置位置撞针8处，落料挡板在撞针8的作用下打开，从而完成片烟自动取样，同时系统控制器发送控制信号到第一步进电机和第二步进电机，分别控制其按照设定好的速度进行运转；
D：片烟摊薄落料：取样时间结束时，第一直流电机5进行启动，对物料进行慢速物料运输，。整个物料下落至第一直流电机5带动的第一输送皮带上，开始进行慢速物料运输，第一输送皮带上的物料在运输至尽头时，下落至第二输送皮带，第二输送皮带的输送速度较快，能够对物料进行摊薄，并把摊薄的物料输送到片烟检测机构进行检测；
E：片烟结构检测：片烟从第二输送皮带6处掉落，下落至负压落料腔13，控制器发送启动信号到风机11，风机11启动后进行抽风动作，从而带动多个负压管，使负压落料腔13形成负压区，通过与图像CCD位置相反一侧的负压落料腔13开孔，对片烟进行吸附作用，从而使片烟吸附于图像CCD的采样范围内；同时图像CCD高速采样片烟图像，发送到控制器，然后对接收到的片烟图像进行图像处理，采样片烟轮廓图像像素信息，计算片烟面积数值。
本发明在现有烟叶生产流水线上通过增加取烟装置，并在传输过程中对片烟摊薄处理，最后利用负压落料腔对片烟进行定位，通过图像传感器对定位后的片烟进行采集，从而使片烟图像检测设置能够对采集到的片烟图像进行直接处理，从而极大地提高工作效率，降低了工作强度。使片烟检测时不需要多个操作人员在取样点进行取样，也避免了人为取样间隔时间的不准确，实现自动片烟取样；其次，采用了负压吸附的方式进行样品检测，替代了目前常用的皮带摊薄系统，实现了取样、检测的自动化，装置的小型化，从而可以实现打叶复烤过程片烟结构的在线自动检测。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明所述旋转环形取样装置的俯视图；
图3本发明的流程图。
具体实施方式
如图1和2所示，本发明包括一种打叶复烤厂用旋转式片烟在线取样检测装置，包括旋转环形取样装置、片烟传输装置、片烟检测装置和用于控制上述各个装置的控制器16，所述的旋转环形取样装置的出料口设置在片烟传输装置的正上方，所述的片烟传输装置的出料口设置在片烟检测装置的进料口上方，片烟检测装置的出料口设置有出料皮带12；
所述的旋转环形取样装置包括取料仓1和设置在取料仓1下部的支撑架和步进电机3，所述的支撑架包括有竖杆17、多个支撑杆2和支撑环18，所述的步进电机3竖直固定在竖杆17的端部，支撑环18通过多个支撑杆2与步进电机3的输出轴固定连接，使取料仓1在步进电机3的作用下做旋转运动，所述取料仓1的底部设置有出料口，出料口设置有落料挡板19，所述的落料挡板19通过自动闭合装置固定设置在出料口，所述的落料挡板19设置有撞击部和与其配合用于打开落料挡板的撞针8，所述的撞针8固定设置在片烟输送装置上方；还包括有多个支撑轴7，所述的多个支撑轴7分别用于对第一输送皮带5和第二输送皮带6支撑，使输送平稳。
所述的片烟传输装置包括有第一输送皮带5、用于带动第一输送皮带5的第一电机9、第二输送皮带6和用于带动第二输送皮带6的第二直流电机20，所述第一输送皮带5平行水平设置在第二输送皮带6的正上方，且第一输送皮带5的出料断与第二输送皮带6的进料端在同一侧，第二输送皮带6一端设置在取料腔13的出料口正下方；
所述的片烟检测装置包括有图像传感器15、光源14、负压落料腔13和风机11构成，所述的负压落料腔13竖直设置在第二输送皮带6出料端的正下方，负压落料腔13的一侧壁上均匀设置有负压吸附孔，与其相对的侧壁为透光板，所述的风机11通过负压管道1分别与负压吸附孔相连通，所述的光源14设置在透光板的外侧，图像传感器15设置在光源14的后面。所述的图像传感器采用图像CCD。还包括有阀岛控制器，所述的风机11通过阀岛控制器与负压吸附管和落料吸附板连通，其中阀岛控制器控制区域吸附孔，达到分区吸附的效果。负压落料腔13采用亚克力板负压落料腔，具有如下优点1、减小了检测装置体积，目前打叶复烤厂常用的图像法测片烟大小装置，采用多层皮带逐步摊薄物料，图像CCD装置在最下层皮带的物料出口一侧，图像CCD单独占用空间，这种装置结构使得设备体积增大。2、目前复烤厂常用的高速皮带+高速CCD检测方法，高速运动的片烟和图像采样速度匹配，检测过程中如果片烟速度不能与皮带速度保持一致，则易造成图像采样的畸变。3、目前复烤厂常用的检测方法，容易造成仪器的漂移，从而需要定期进行仪器的标定，较为复杂。）
还包括有轴承7，所述的轴承7设置在步进电机的下方，支撑杆2用于支撑取料腔1，实际操作中，步进电机转动的同时也起到支撑作用，当步进电机不在中间位置时，通过支撑杆2和轴承7的滑动作用使取料腔与步进电机所在的支柱一体化，从而使其对取样料斗的支撑作用，增强采样检测设备的稳固性。
还包括有皮带清扫装置10，所述的皮带清扫装置10分别设置在第一输送皮带5和第二输送皮带6进料端。所述的皮带清扫装置10采用毛刷。其目的在于避免片烟被携带进入皮带传输装置中，并起到清理皮带表面的作用。
一种基于根据权利要求所述的打叶复烤厂用旋转式片烟在线取样检测装置的检测方法，如图3所示，包括如下步骤：
A：取样检测装置的初始化：
启动本装置，在非取样状态时，取料仓不在打叶复烤生产线取样点的正下方，打叶复烤生产线取样点的片烟能够从环形旋转环形取样装置的圆形支撑杆与轴承之间的空间处落下，不影响打叶复烤生产线的正常生产；
B：当需要在线自动采样时，系统控制器装置收到无线信号，获取取样脉冲信号的通知，此时系统控制器发送控制信号到步进电机3，步进电机3开始转动运行，旋转环形取样装置，以180度为一个周期进行旋转，此时使取料仓1旋转至打叶复烤生产线取样点正下方，片烟进入到取料仓1重，即开始自动取样；
C：取样2s后，系统控制器控制步进电机3进行一个周期的旋转，使取料仓1旋转至落料撞击装置位置撞针8处，落料挡板在撞针8的作用下打开，从而完成片烟自动取样，同时系统控制器发送控制信号到第一步进电机和第二步进电机，分别控制其按照设定好的速度进行运转；
D：片烟摊薄落料：取样时间结束时，第一直流电机5进行启动，对物料进行慢速物料运输，整个物料下落至第一直流电机5带动的第一输送皮带上，开始进行慢速物料运输，第一输送皮带上的物料在运输至尽头时，下落至第二输送皮带6，第二输送皮带6的输送速度较快，能够对物料进行摊薄，并把摊薄的物料输送到片烟检测机构进行检测；
E：片烟结构检测：片烟从第二输送皮带6处掉落，下落至负压落料腔13，控制器发送启动信号到风机11，风机11启动后进行抽风动作，从而带动多个负压管，使负压落料腔13形成负压区，通过与图像CCD位置相反一侧的负压落料腔13开孔，对片烟进行吸附作用，从而使片烟吸附于图像CCD的采样范围内；同时图像CCD高速采样片烟图像，发送到控制器，然后对接收到的片烟图像进行图像处理，采样片烟轮廓图像像素信息，计算片烟面积数值；
F：最后，控制器16控制风机停止运行，负压关闭，片烟在负压落料腔失去负压而自由滑落，从而通过出料皮带进行出料，片烟从取样检测系统中排出，完成片烟的自动采集。
传输装置中第一直流电机5的转速通过控制器产生的PWM波进行转速控制，速度控制更加精确，稳定。且在检测过程中，光源14常亮。
本发明在现有烟叶生产流水线上通过增加取烟装置，并在传输过程中对片烟摊薄处理，最后利用负压落料腔对片烟进行定位，通过图像传感器对定位后的片烟进行采集，从而使片烟图像检测设置能够对采集到的片烟图像进行直接处理，从而极大地提高工作效率，降低了工作强度。使片烟检测时不需要多个操作人员在取样点进行取样，也避免了人为取样间隔时间的不准确，实现自动片烟取样；其次，采用了负压吸附的方式进行样品检测，替代了目前常用的皮带摊薄系统，实现了取样、检测的自动化，装置的小型化，从而可以实现打叶复烤过程片烟结构的在线自动检测。
Claims (5)
1.一种打叶复烤厂用旋转式片烟在线取样检测装置，其特征在于：包括旋转环形取样装置、片烟传输装置、片烟检测装置和用于控制上述各个装置的控制器，所述的旋转环形取样装置的出料口设置在片烟传输装置的正上方，所述的片烟传输装置的出料口设置在片烟检测装置的进料口上方，片烟检测装置的出料口设置有出料皮带；
所述的旋转环形取样装置包括取料仓和设置在取料仓下部的支撑架和步进电机，所述的支撑架包括有竖杆、多个支撑杆和支撑环，所述的步进电机竖直固定在竖杆的端部，支撑环通过多个支撑杆与步进电机的输出轴固定连接，使取料仓在步进电机的作用下做旋转运动，所述取料仓的底部设置有出料口，出料口设置有落料挡板，所述的落料挡板通过自动闭合装置固定设置在出料口，所述的落料挡板设置有撞击部和与其配合用于打开落料挡板的撞针，所述的撞针固定设置在片烟输送装置上方；
所述的片烟传输装置包括有第一输送皮带、用于带动第一输送皮带的第一电机、第二输送皮带和用于带动第二输送皮带的第二直流电机，所述第一输送皮带平行水平设置在第二输送皮带的正上方，且第一输送皮带的出料端与第二输送皮带的进料端在同一侧，第二输送皮带一端设置在取料腔的出料口正下方，另一端水平设置；
所述的片烟检测装置包括有图像传感器、光源、负压落料腔和风机，所述的负压落料腔竖直设置在第二输送皮带出料端的正下方，负压落料腔的一侧壁上均匀设置有负压吸附孔，与相对的侧壁为透光板，所述的风机通过负压管道分别与负压吸附孔相连通，所述的光源设置在透光板的外侧，图像传感器设置在光源的后面；
还包括打叶复烤厂用旋转式片烟在线取样检测装置的检测方法，包括如下步骤：
A：取样检测装置的初始化：启动本装置，在非取样状态时，取料仓不在打叶复烤生产线取样点的正下方，打叶复烤生产线取样点的片烟能够从环形旋转环形取样装置的圆形支撑杆与轴承之间的空间处落下，不影响打叶复烤生产线的正常生产；
B：当需要在线自动采样时，系统控制器装置收到无线信号，获取取样脉冲信号的通知，此时系统控制器发送控制信号到步进电机，步进电机开始转动运行，旋转环形取样装置，以180度为一个周期进行旋转，此时使取料仓旋转至打叶复烤生产线取样点正下方，片烟进入到取料仓重，即开始自动取样；
C：取样2s后，系统控制器控制步进电机进行一个周期的旋转，使取料仓旋转至落料撞击装置位置撞针处，落料挡板在撞针的作用下打开，从而完成片烟自动取样，同时系统控制器发送控制信号到第一步进电机和第二步进电机，分别控制其按照设定好的速度进行运转；
D：片烟摊薄落料：取样时间结束时，第一直流电机进行启动，对物料进行慢速物料运输，
整个物料下落至第一直流电机带动的第一输送皮带上，开始进行慢速物料运输，第一输送皮带上的物料在运输至尽头时，下落至第二输送皮带，第二输送皮带的输送速度较快，能够对物料进行摊薄，并把摊薄的物料输送到片烟检测机构进行检测；
E：片烟结构检测：片烟从第二输送皮带处掉落，下落至负压落料腔，控制器发送启动信号到风机，风机启动后进行抽风动作，从而带动多个负压管，使负压落料腔形成负压区，通过与图像CCD位置相反一侧的负压落料腔开孔，对片烟进行吸附作用，从而使片烟吸附于图像CCD的采样范围内；同时图像CCD高速采样片烟图像，发送到控制器，然后对接收到的片烟图像进行图像处理，采样片烟轮廓图像像素信息，计算片烟面积数值。
2.根据权利要求1所述的打叶复烤厂用旋转式片烟在线取样检测装置，其特征在于：还包括有多个支撑轴，所述的多个支撑轴分别用于对第一输送皮带和第二输送皮带支撑，使输送平稳。
3.根据权利要求2所述的打叶复烤厂用旋转式片烟在线取样检测装置，其特征在于：还包括有皮带清扫装置，所述的皮带清扫装置分别设置在第一输送皮带和第二输送皮带的进料端。
4.根据权利要求3所述的打叶复烤厂用旋转式片烟在线取样检测装置，其特征在于：所述的皮带清扫装置采用毛刷。
5.根据权利要求4所述的打叶复烤厂用旋转式片烟在线取样检测装置，其特征在于：还包括有阀岛控制器，所述的风机通过阀岛控制器与负压吸附管和落料吸附板连通，其中阀岛控制器控制区域吸附孔，达到分区吸附的效果。
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