CN109581512B - 一种无损检测香烟包装箱内缺烟的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无损检测香烟包装箱内缺烟的方法及装置，本发明采用电磁感应传感器作为检测单元，利用电磁感应原理来进行检测，当烟箱中缺烟的时候，缺烟位置会有很大空隙，此处电磁感应传感器输出信号0，其他不缺烟没有空隙的位置对应的传感器输出1，此处电磁感应磁场会与其他不缺烟位置明显不同，由此判断烟箱中缺烟，并综合利用多个电磁感应传感器的检测值，对烟箱缺烟情况进行准确、快速的检测。与传统采用射线原理进行检测的装置相比，结构大大简化，可实现在线检测，并且成本得到有效控制，不存在任何辐射危险，安全可靠；与采用电容传感器进行检测的装置相比，因不涉及到基准值(图像对比)的对比，检测效率更高更准确。

Description

一种无损检测香烟包装箱内缺烟的方法及装置

技术领域

本发明涉及检测装置领域，具体的涉及一种无损检测香烟包装箱内缺烟的智能装置。

背景技术

香烟在卷烟厂出厂包装时，都是按照一个大包装烟箱内装50条香烟的规格进行包装的，然后按大包装数量出厂装车，再运输到全国各大烟草公司的物流中心。烟草物流中心在接受卷烟厂送来的香烟时，也都是按照大包装的数量来进行计数交接并入库，由于数量巨大和香烟仓储工艺要求等原因，在分拣前是不开箱的。这样，烟草物流中心就无法在入库前逐一检查每一个大包装内是否都是足额的50条香烟，只有在分拣香烟时才会开箱，才会知道里面是否足额50条香烟。

然而，在现实工作中，烟草物流中心在分拣香烟开箱时，往往会发现一个大包装烟箱内的香烟不足50条，有时候会缺少1条、2条甚至3条香烟不等。由于前期已经按照大包装数量交接入库，缺少的香烟就存在说不清楚、证据不足等原因，从而导致物流中心和卷烟厂之间产生数量分歧，难以追溯索赔，造成烟草物流中心的管理难度和经济损失；另一方面，烟草是专卖体系，香烟缺少后的责任主体及追溯索赔等处理都非常麻烦，流程复杂，在处理过程中还往往会出现不规范甚至违法行为。

发明专利申请200410073695.2中提出一种利用物质吸收γ射线的原理实现条烟缺包在线检测的装置及其检测方法，其缺点是γ射线由放射性同位素产生，对管理和使用要求较高。发明专利申请200710064026.2中提出了利用X射线通过物质衰减的原理，采用多对X射线源和X射线传感器，检测通过大箱后的X射线强度，并根据测量的强度值进行大箱缺条检测的装置及其检测方法，系统结构较为复杂，成本较高，并且X射线对人体安全有潜在的威胁。可见，利用射线原理对烟箱条情况进行检测，存在结构复杂、成本高的缺点，并存在很大的安全隐患。

所以，急需一种适用性强、智能化程度高、能安全稳定运行的装置系统来解决上述问题，在不开箱不损坏包装物的前提下，在香烟交接入库前，实现智能化无损检测每一个大包装箱内的香烟是否缺损，全面杜绝上述情况的发生；同时，也可以广泛应用于卷烟厂香烟出厂包装工段、入库、出库装车时对香烟数量的智能检测，从源头上杜绝上述事件的发生。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种无损检测香烟包装箱内缺烟的方法及装置，结构大大简化，可实现在线检测，并且成本得到有效控制，不存在任何辐射危险，安全可靠；与采用电容传感器进行检测的装置相比，因不涉及到基准值(图像对比)的对比，检测效率更高更准确。

本发明采用下述的技术方案：

一种无损检测香烟包装箱内缺烟的方法，步骤如下：

S1、根据烟箱中条烟的码放情况，设置检测段两侧的固定检测装置和可调检测装置上的电磁感应传感器的位置；

S2、利用激光检测装置测量烟箱一侧表面到激光检测装置的距离；

S3、伺服机构8和检测段A根据步骤S2中的测量距离进行相应运转；

S4、烟箱运动到固定检测装置和可调检测装置位置，当发现烟箱缺烟时，检测段停止运转，报警灯常亮；当烟箱不缺烟时，烟箱继续前移至下一工段。

利用一种无损检测香烟包装箱内缺烟方法的装置，涉及烟箱和检测段，包括激光检测装置、固定检测装置、可调检测装置，龙门架，所述激光检测装置安装在检测段运行方向一侧的外边缘，所述龙门架垂直安装在检测段运行方向的两侧且位于激光检测装置的右侧，龙门架上方横梁设有伺服机构，所述可调检测装置安装在伺服机构上，所述固定检测装置安装在龙门架内检测段的外边缘并与可调检测装置相对，所述固定检测装置、可调检测装置上均设有电磁感应传感器。

优选的，所述可调检测装置垂直安装在伺服机构上，所述固定监测装置垂直安装在龙门架内检测段的边缘。

优选的，所述固定检测装置和可调检测装置上的电磁感应传感器呈纵向分布。

优选的，所述固定检测装置和可调检测装置上的电磁感应传感器根据烟箱中条烟的分布方式呈一竖排纵向分布至五竖排纵向分布中的一种方式分布，每竖排上的电磁感应传感器至少2个，且烟箱中每层条烟对应高度位置至少有一个电磁感应传感器。

优选的，所述固定检测装置和可调检测装置上的电磁感应传感器的数量相同。

优选的，所述电磁感应传感器呈一竖排纵向分布时，电磁感应传感器之间垂直方向的间距相等。

优选的，所述电磁感应传感器距离检测物的有效检测距离为20—30mm。

优选的，所述伺服机构的运行方向与检测段的运行方向垂直。

本发明的有益效果是：本发明采用电磁感应传感器作为检测单元，利用电磁感应原理来进行检测，当烟箱中缺烟的时候，缺烟位置会有很大空隙，此处电磁感应传感器输出信号0，其他不缺烟没有空隙的位置对应的传感器输出1，此处电磁感应磁场与其他不缺烟位置明显不同，由此判断烟箱中缺烟，并综合利用多个电磁感应传感器的检测值，对烟箱缺条情况进行准确、快速的检测。与传统采用射线原理进行检测的装置相比，结构大大简化，可实现在线检测，并且成本得到有效控制，不存在任何辐射危险，安全可靠；与采用电容传感器进行检测的装置相比，因不涉及到基准值(图像对比)的对比，检测效率更高更准确。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。

图1为本发明检测方法的流程图；

图2为本发明烟箱和电磁感应传感器检测示意图；

图3为本发明检测装置和输入段、输出段的结构示意图；

图4为本发明检测装置(龙门架去掉蒙皮后)结构示意图；

图5为本发明检测装置(龙门架去掉蒙皮后)俯视图；

图6为本发明检测装置(龙门架去掉蒙皮后)右视图；

图7为本发明固定检测装置和可调检测装置上的两排纵向分布的电器感应传感器示意图(其中一种分布情况)；

图8为本发明固定检测装置和可调检测装置上的三排纵向分布的电器感应传感器示意图(其中一种分布情况)；

图9为本发明固定检测装置和可调检测装置上的五排纵向分布的电器感应传感器示意图(其中一种分布情况)；

图中所示，1—第一推箱气缸，2—第二推箱气缸，3—激光检测装置，4—固定检测装置，5—可调检测装置，6—龙门架，7—电磁感应传感器，8—伺服机构，9—电源接头，10—编码器连接头，11—烟箱定位挡板，A—检测段，B—输入段，C—输出段。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1至图3所示，一种无损检测香烟包装箱内缺烟的方法，具体步骤如下所述：

S1、条烟在烟箱中的分布情况如图2所示，一般烟箱分为两层，每层25条烟，摆放方式为5行×5列，设烟箱的高度为L(5列条烟的总高度)，层数为N，那么每层的高度S即为：

其中L和N均为已知，电磁感应传感器7均设置在每层条烟的中间位置，最下面的电磁感应传感器7的高度为S/2，最上面的电磁感应传感器7的高度为L-S/2，次上面的电磁感应传感器7的高度为L-3S/2，中间的电磁感应传感器7的高度为L-5S/2，其他位置的电磁感应传感器7的高度以此类推，即可知道每个电磁感应传感器7的高度，并依据此高度计算方式设置电磁感应传感器7在固定检测装置4和可调检测装置5上的位置。

S2、输入段B上设有第一推箱气缸1和烟箱定位挡板11，所述烟箱定位挡板与检测段一侧内边缘平行，当烟箱运行到烟箱定位挡板11并紧贴烟箱定位挡板11时，由第一推箱气缸1将烟箱进入检测段A，此时烟箱的一侧紧贴烟箱定位挡板11同一侧检测段的边缘内侧进入检测段，当进入检测段A时，由激光检测装置3测量烟箱另一侧(面向激光检测装置3的一侧)表面到激光检测装置3的距离。

S3、激光检测装置3将测量距离反馈给伺服系统，伺服系统根据步骤S2中的测量距离控制伺服机构8运转，期间检测段A运行情况有两种：①先停止运转等待伺服机构8运转到位后再启动运转；②保持运转，与伺服机构8同时运转。

检测段A和伺服机构8的运行方向是垂直交叉的，检测段A运行方向为水平方向，设为X方向，伺服机构8运行方向为垂直方向，设为Y方向。当输入段B上的第一推箱气缸1将烟箱输入到检测段A后，激光检测装置3测出激光检测装置3与烟箱之间的距离，经过计算转换成伺服机构8需要运动的距离，设为Y₃。激光检测装置3和可调检测装置5的之间水平距离设为X₃，检测段A在水平方向上运行速度是匀速的，设为V₃，伺服机构8在垂直方向上的运转速度设为V₄。由于检测系统要求伺服机构8必须先于烟箱到达检测位置，因此在运行上要求Y₃/V₄＜X₃/V₃。当Y₃/V₄＜X₃/V₃时，检测段A不停止运行，检测段A与伺服机构8同时运转，检测段A运行在上述第②种情况；当Y₃/V₄≥X₃/V₃时，检测段A停止运行，等待伺服机构8运行到位后，再启动运行，检测段A运行在在上述第①种情况。

伺服系统自动记录伺服机构8的位置，下一个烟箱到来时，伺服机构8不需要回原点，直接从当前位置开始运行。系统初始运行时，伺服机构8在初始位置(原点位置)，第一个烟箱到来时，激光检测装置3测量到的距离为Y₁，这时伺服机构8运行距离为Y₁，运行过程中实时记录伺服机构8的位置，当伺服机构8运行到检测位置后，伺服机构停止的位置即为Y₁；当第二个烟箱到来时，激光检测装置3测量到的距离为Y₂，这时伺服机构8需要运行的距离为Y₂-Y₁，伺服机构停止的位置记为Y₂。

S4、烟箱运动到固定检测装置和可调检测装置位置，当发现烟箱缺烟时，检测段停止运转，报警灯常亮；当烟箱不缺烟时，烟箱继续前移至下一工段。烟箱定位挡板11保证了烟箱的一个面的位置刚好与烟箱定位挡板11的位置相合，从而保证了固定检测装置4上面的电磁感应传感器7与烟箱一侧的端面的距离固定在电磁感应传感器7的检测距离内；当烟箱运行到固定检测装置4时，可调检测装置5如前所述也到达有效检测位置。一般烟箱纸板的厚度为5mm，其底部和顶部为两层纸板(正对固定检测装置4和可调检测装置5的一面)，即为10mm，烟箱中条烟距烟箱顶部和底部可能有一定间隙，设为5mm，即电磁感应传感器7的有效检测距离需为15mm以上，为保证设备的安全运行所述电磁感应传感器7的有效检测距离设为20-30mm。此时，电磁感应传感器7刚好对准每行条烟的中心位置，当烟箱中缺烟时，在缺烟位置会有缺烟产生的空隙，以条烟为例(一般情况下，一条标准香烟的尺寸为，长：27.5cm，宽：9cm，厚：5cm)，此处电磁感应磁场会与其他不缺烟位置明显不同，当电磁感应传感器7正对缺烟位置时，由于电磁感应传感器7的有效检测距离为20-30mm，远远小于一条香烟的长度，此时电磁感应传感器7检测不到香烟的存在，电磁感应传感器7的输出信号为0(开关断开)，当烟箱中不缺烟时，电磁感应传感器7距离香烟小于30mm，电磁感应传感器7能检测到香烟的存在，此时电磁感应传感器7输出信号为1(开关接通)，电磁感应传感器7将输出信号传送给PLC。PLC根据电磁感应传感器7的输出信号，判断烟箱是否缺烟，缺烟则控制安装在控制柜(PLC设备柜)上的报警灯发出报警信号，停止检测段A的运行。此时，由操作工人抱走缺烟的烟箱后，关掉报警灯后，检测段A继续运行。所述检测段A上安装有驱动电机，驱动电机控制检测段运转，驱动电机与PLC相连。

如图2至图9所示，利用一种无损检测香烟包装箱内缺烟方法的装置，涉及检测物和检测段A，包括激光检测装置3、固定检测装置4、可调检测装置5，龙门架6，所述激光检测装置3安装在检测段A运行方向一侧的外边缘，所述龙门架6垂直安装在检测段A运行方向的两侧且位于激光检测装置的右侧(激光检测装置3的下游)，龙门架6上方横梁设有伺服机构8，伺服机构8包括伺服丝杆和伺服电机，伺服电机是旋转运动，伺服机构8是将电机的旋转运动转换成伺服丝杆直线运动的一种精密机械，所述伺服丝杆的运行方向与检测段A的运行方向垂直。伺服机构8的一端设有电源接头9和编码器连接头10，所述电源接头9与电源相连，编码器连接头10与伺服驱动器相连，伺服驱动器与PLC相连，PLC输出脉冲信号对伺服驱动器进行位置控制，伺服驱动器驱使伺服电机转动，伺服电机转动带动伺服丝杠在水平方向上运动。

所述可调检测装置5垂直安装在伺服机构8上的伺服丝杆上，所述固定检监测装置4垂直安装在龙门架6内检测段A的外边缘并与可调检测装置5相对，所述固定检测装置4、可调检测装置5上均设有电磁感应传感器7。所述固定检测装置4和可调检测装置5上的电磁感应传感器7的数量相同，呈纵向分布。所述电磁感应传感器7距离检测物的有效检测距离为20—30mm。所述固定检测装置4和可调检测装置5上的电磁感应传感器7可以是一竖排纵向分布，两竖排纵向分布，三竖排纵向或多竖排纵向分布的中一种方式，即保证烟箱中条烟的每行都有电磁感应传感器7检测，且每竖排上的电磁感应传感器7的数量至少2个，每竖排上的电磁感应传感器7互相对比，PLC根据每竖排上的电磁感应传感器7之间的信号对比分析是否缺烟；当每竖排上的电磁感应传感器7检测时，如果这一竖排上的每个电磁感应传感器7都输出1时，则不缺烟，当这一竖排上的其中一个电磁感应传感器7输出为0而这一竖排上的其他电磁感应传感器7输出为1，则表示输出为0的传感器对应的烟箱位置处有缺烟空隙，判断烟箱缺烟；烟箱在检测过程中是匀速通过固定检测装置4和可调检测装置5，则整个烟箱端面都被电磁感应传感器7检测到，而不是仅仅只检测到烟箱中5行ⅹ5列中的一列。当电磁感应传感器7呈一排纵向分布时，电磁感应传感器7纵向方向之间的间距相等，如图2所示；当电磁感应传感器7呈两竖排纵向分布时，电磁感应传感器7只需满足每行条烟的位置均有电磁感应传感器7对应，且电磁感应传感器7在两竖排上的总数量大于或等于烟箱一侧条烟的行数即可，电磁感应传感器7随机分布在两竖排上，如图7所示；当电磁感应传感器7呈三竖排或多竖排纵向分布时，其分布原理和上述两竖排纵向的分布原理相同，且同时保证每竖排上的电磁感应传感器7的数量至少为2个，如图8所示为三竖排纵向分布，图9为5竖排纵向分布中的一种情况；电磁感应传感器7的分布具体根据烟箱中条烟的行数确定，竖排分布越多，电磁感应传感器7在每竖排上分布越多，则检测更精确。所述固定检测装置4和可调检测装置5均包括安装板和电磁感应传感器7，所述电磁感应传感器7均安装在安装板上。

该装置包括伺服系统和PLC(图中未画出)，所述伺服系统包括伺服驱动器和伺服机构8，PLC输出脉冲信号对伺服驱动器进行位置控制，PLC的高脉冲IO接口和所述伺服驱动器相连，伺服驱动器控制伺服机构8上的伺服电机运转，伺服电机带动伺服丝杆运转，从而实现可调检测装置5的运转；所述激光检测装置3与PLC之间采用MODBUS RTU通信。固定检测装置4和可调检测装置5上的电磁感应传感器7与PLC均采用IO点连接，当烟箱经过检测段A时候，如果烟箱不缺烟，电磁感应传感器7正对条烟，输出信号1，如果烟箱缺烟，电磁感应传感器7正对空隙，输出信号0。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种无损检测香烟包装箱内缺烟的方法，其特征在于，步骤如下：

S1、根据烟箱中条烟的码放情况，设置检测段（A）两侧的固定检测装置（4）和可调检测装置（5）上的电磁感应传感器（7）的位置；

S2、利用激光检测装置（3）测量烟箱一侧表面到激光检测装置（3）的距离；

S3、伺服机构（8）和检测段（A）根据步骤S2中的测量距离进行相应运转：激光检测装置（3）将测量距离反馈给伺服系统，伺服系统根据步骤S2中的测量距离控制伺服机构（8）运转，期间检测段（A）运行情况有两种：

①当Y3/V4≥X3/V3时，先停止运转等待伺服机构（8）运转到位后再启动运转；

②当Y3/V4＜X3/V3时，保持运转，与伺服机构（8）同时运转；

其中，Y3为伺服机构（8）需要运动的距离；X3为激光检测装置（3）和可调检测装置（5）的之间水平距离；V3为检测段（A）在水平方向上运行速度;V4为伺服机构（8）在垂直方向上的运转速度；

S4、烟箱运动到固定检测装置（4）和可调检测装置（5）位置，当发现烟箱缺烟时，检测段（A）停止运转，报警灯常亮；当烟箱不缺烟时，烟箱继续前移至下一工段。

2.一种无损检测香烟包装箱内缺烟装置，利用权利要求1所述的一种无损检测香烟包装箱内缺烟的方法，其特征在于，包括烟箱，检测段（A），激光检测装置（3）、固定检测装置（4）、可调检测装置（5），龙门架（6），所述激光检测装置（3）安装在检测段（A）运行方向一侧的外边缘，所述龙门架（6）垂直安装在检测段（A）运行方向的两侧且位于激光检测装置（3）的右侧，龙门架（6）上方横梁设有伺服机构（8），所述可调检测装置（5）安装在伺服机构（8）上，所述固定检测装置（4）安装在龙门架（6）内检测段（A）的外边缘并与可调检测装置（5）相对，所述固定检测装置（4）、可调检测装置（5）上均设有电磁感应传感器（7）。

3.根据权利要求2所述的一种无损检测香烟包装箱内缺烟装置，其特征在于，所述可调检测装置（5）垂直安装在伺服机构（8）上，所述固定检测装置（4）垂直安装在龙门架（6）内检测段（A）的边缘。

4.根据权利要求2所述的一种无损检测香烟包装箱内缺烟装置，其特征在于，所述固定检测装置（4）和可调检测装置（5）上的电磁感应传感器（7）呈纵向分布。

5.根据权利要求4所述的一种无损检测香烟包装箱内缺烟装置，其特征在于，所述固定检测装置（4）和可调检测装置（5）上的电磁感应传感器（7）根据烟箱中条烟的分布方式呈一竖排纵向分布至五竖排纵向分布中的一种方式分布，每竖排上的电磁感应传感器（7）至少2个，且烟箱中每层条烟对应高度位置至少有一个电磁感应传感器（7）。

6.根据权利要求5所述的一种无损检测香烟包装箱内缺烟装置，其特征在于，所述固定检测装置（4）和可调检测装置（5）上的电磁感应传感器（7）的数量相同。

7.根据权利要求5所述的一种无损检测香烟包装箱内缺烟装置，其特征在于，所述电磁感应传感器（7）呈一竖排纵向分布时，电磁感应传感器（7）之间垂直方向的间距相等。

8.根据权利要求2所述的一种无损检测香烟包装箱内缺烟装置，其特征在于，所述电磁感应传感器（7）距离检测物的有效检测距离为20—30mm。

9.根据权利要求2所述的一种无损检测香烟包装箱内缺烟装置，其特征在于，所述伺服机构（8）的运行方向与检测段（A）的运行方向垂直。

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