CN1376432A - 卷烟机烟支紧头控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明卷烟机烟支紧头控制系统,包括:将锶90作为信号源的放射源;采集烟支密度的电离室;对烟支密度信号放大的放大器;切割烟条的旋转刀头;其特点是还包括:安装在旋转刀头上用以产生模拟量采样信号的同步脉冲序列旋转编码器;与放大器连接且接收旋转编码器脉冲序列的采样开关;与采样开关连接的进行模数转换的模拟量输入模块;作数据处理与控制的CPU模块;与CPU模块连接的功率放大器及其驱动电机;通过通讯接口与CPU模块交换数据的触摸屏。

Description

卷烟机烟支紧头控制系统

本发明涉及一种刀头相位检测与跟踪校正系统，尤其涉及一种用于卷烟机械行业的卷烟机烟支紧头控制系统。

随着卷烟机械的发展，卷烟速度不断提高，卷烟的自动程度也越来越高，自动检测和自动跟踪校正也成为卷烟机发展的方向之一。目前的卷烟设备中，新近生产的卷烟机如Passim8000等设备已配备了烟支紧头检测与跟踪校正系统，该系统已成为新型卷烟机械的发展趋势之一。但是在我国大部分卷烟厂的主要设备如Passim7000卷烟机只有手动校正系统，而在我国大量更新的卷烟机设备中，如长城卷烟机上连手动校正系统也没有，造成空头烟等不合格产品的产生，不仅使烟支质量无法准确控制，使之无法控制烟支的质量和废品的增加。

本发明的目的在于提供一种用于Passim7000卷烟机和长城卷烟机上的卷烟机烟支紧头控制系统，它能使卷烟机能自动跟踪和校正卷烟机紧头烟切口位置和卷烟机紧头烟位置的检测、跟踪和校正，由此提高大量更新的卷烟机设备的自动化程度和产品质量，减少卷烟厂的废品与辅料消耗。

本发明的目的是这样实现的：

一种卷烟机烟支紧头控制系统，包括：放射源，该放射源将测量烟支平均重量的锶90作为信号源；电离室，位于放射源后部，用于将烟支平均重量测量的锶90信号源进行烟支密度测量，以此采集一组烟支密度的电压信号；一信号放大器，它与电离室连接，将电离室采集的烟条密度信号进行放大；一旋转刀头，用于切割烟条；其特点是还包括：一旋转编码器，它安装在旋转刀头上，用以产生模拟量采样信号的同步脉冲序列；一采样开关，它与信号放大器连接，并接收旋转编码器送来的模拟量采样信号的脉冲序列；模拟量输入模块，它与采样开关连接，用以对模拟信号进行数字信号的模数转换；一CPU模块，用以对模数转换后的信号进行分析处理；功率放大器，它与CPU模块连接，用以将经CPU处理后送出的信号进行放大，以驱动电机运转；一步进电机，它与功率放大器连接，并由功率放大器驱动其运转。

在上述的卷烟机烟支紧头控制系统中，其中还包括：一触摸屏，它通过通讯接口与CPU模块连接且交换数据，用以直观监视烟条密度的曲线与参数的输入。

在上述的卷烟机烟支紧头控制系统中，其中，所述的模拟量输入模块采用高速数据采集模块；还包括：一工业控制计算机，它接收来自旋转编码器和高速数据采集模块送来的信息，经处理后送至CPU模块，并接收CPU模块送来的数据。

在上述的卷烟机烟支紧头控制系统中，其中，所述的模拟量输入模块采用高速数据采集模块，所述的CPU模块采用工业控制计算机，该工业控制计算机接收来自旋转编码器和高速数据采集模块的信息，经处理后分别与高速数据采集模块和触摸屏交换数据，并将处理后的信号送功率放大器。

本发明卷烟机烟支紧头控制系统，由于采用了上述的技术方案，使之与现有技术相比，具有以下优点和积极效果：

1.本发明由于根据Passim7000卷烟机和长城卷烟机的特点和结构在机械方面增加一套带步进电机驱动的靠弹簧张紧力控制的烟支紧头相位调整执行机构，在控制上，在切割烟条的旋转刀头上安装有一个增量式旋转编码器，由此产生一提供模拟量采样开关作用的脉冲序列，并使编码器每转一圈发出的零位脉冲恰好与刀头的切割位置同步，所以该脉冲既可作为刀头的同步脉冲信号，又在可编程控制器程序中作为采样模拟信号的启动与终止信号；

2.本发明由于采用了烟条密度电压信号经过旋转编码器的开关作用及模拟量输入模块的A/D模数转换输入CPU模块，形成一个采样值数据队列，经过可编程控制器的高速运算处理后，判断烟支紧头位置的偏移量是否在正常范围内，从而可作出对紧头位置的调整；

3.本发明由于在系统外围设置了一个触摸屏，由此可以形象直观的监视烟支密度曲线，并提供方便的参数输入手段。

通过以下对本发明烟支紧密段的在线检测和切割点对紧密段自动跟踪的方法的一实施例结合其附图的描述，可以进一步理解本发明的目的、具体结构特征和优点。其中，附图为：

图1是本发明卷烟机烟支紧头控制系统第一实施例的方框图；

图2是本发明卷烟机烟支紧头控制系统第二实施例的方框图；

图3是本发明卷烟机烟支紧头控制系统第三实施例的方框图。

如图1所示，这是本发明卷烟机烟支紧头控制系统的第一实施例。在本实施例中，包括：

放射源1，该放射源1将测量烟支平均重量的锶90作为信号源；在放射源1后设置有一电离室2，该电离室2用于将烟支平均重量测量的锶90信号源进行烟支密度测量，它分为几十个点测得一组数据信号；与电离室2连接的是一信号放大器3，它接收电离室2采集来的烟条20密度信号并进行放大，再将该放大后的烟条20密度信号送至后级的采样开关6；一旋转刀头4，用于切割烟条；在旋转刀头4上安装有一旋转编码器5，当旋转刀头4旋转并切割烟条20时，与此同时与旋转刀头4连接在一起的旋转编码器5相对应产生模拟量采样信号的脉冲序列；采样开关6与信号放大器3连接，同时接收旋转编码器5送来的模拟量采样信号的一组脉冲序列；模拟量输入模块7，它与采样开关6连接，用以对模拟信号进行数字信号的模数转换，并通过CPU模块8对模数转换后的信号进行分析处理，发出紧头切割位置信号；一功率放大器9，它与CPU模块8连接，用以将经CPU处理后送出的信号进行放大，以驱动电机运转；一步进电机10，它与功率放大器9连接，并由功率放大器9驱动其运转；还包括：一触摸屏12，它通过通讯接口与CPU模块8连接且交换数据，用以直观监视烟条密度的曲线与参数的输入。

本发明卷烟机烟支紧头控制系统的控制方法是：

烟支紧密段的在线检测是，放射源1将安装在卷烟机上的用于烟支平均重量检测的锶90放射源作为信号源，即该锶90放射源同时兼作烟支平均重量控制器和烟支紧密段在线检测的信号源；将该信号源送入位于放射源1后部的电离室2，该电离室2将烟支平均重量测量的锶90信号源进行烟支密度测量，它将烟支分为几十个点进行测量，从而采集一组电压信号并送入信号放大器3，由信号放大器3将电离室2采集的烟条密度信号进行放大；

同时烟支由旋转刀头4进行切割，其切割点位置由机械结构调整至同一个同步信号的绝对零位点，保证切割点和烟支紧密段的相互位置关系，即相位关系可量化取出，作为调整的基准。本发明中，在切割烟条20的旋转刀头4上安装有一个增量式旋转编码器5，旋转编码器5随着旋转刀头4一起旋转，产生一模拟量采样信号的同步脉冲序列，旋转编码器5与旋转刀头4保持一定的传动比，并通常静态校验调整，使旋转编码器5每转一圈发出的零位脉冲恰好与旋转刀头4的切割位置同步，此时该脉冲用作为刀头的同步脉冲信号，在可编程控制器程序中作为采样模拟信号的启动与终止信号；由此可见，在本发明中，烟支紧密段的在线检测通过与旋转刀头4同步的旋转编码器产生同步信号，锶90放射源作为烟支紧密段在线检测的信号源，并将一支烟分成几十乃至100个微单，从而测出整支烟的密度分布，然后再进行数据处理，作出紧密段的位置判别；

而烟支紧密段的位置(即对切刀的相位)是由一个已知的劈刀盘所确定的，劈刀盘由一个同步齿形带所驱动，调整同步齿形带与切刀的机械传动系统，可以调整劈刀对切刀的相位，这个调整工作由一个步进电动机来实现。在本发明中采用了一采样开关6，它与信号放大器3连接，并接收旋转编码器5送来的模拟量采样信号的同步脉冲序列，它将该信号送入与其连接的模拟量输入模块7，而模拟量输入模块7将放大的烟条20密度电压信号经过旋转编码器5和采样开关6的送来的信号进行A/D模数转换，并送入CPU模块8，形成一个采样值数据队列，经过CPU模块8中的可编程控制器的高速运算处理后，判断烟支紧头位置的偏移量是否在正常范围内，如果超出，则输出劈刀盘步进电机调整步数控制信号，经步进电机功率放大器9放大后驱动步进电机10对劈刀盘调整机构11进行精确调整；劈刀盘调整机构11对劈刀盘进行调整后，形成烟支紧头的凹槽位置发生了相位方面的变化，这样，成型的烟支紧头位置也随着发生了变化，当紧头位置进入了设定的允许区后，步进电机的输出停止，达到了紧头调整的目的。

在系统的外围还设置了一个触摸屏12，该触摸屏12的建立提供了一个人机交换信息的界面，触摸屏12上显示了烟支密度分布曲线或棒图，在本发明中，触摸屏12通过通讯接口与CPU模块8连接且交换数据，用以直观监视烟条密度的曲线与参数的输入，该通讯接口可以采用RS485通讯接口，由此与CPU模块8中的可编程控制器交换数据，从而可以形象直观的监视烟支密度曲线，并提供方便的参数输入手段；此外，如有报警情况产生，也可立即在触摸屏12上显示出来，大大地方便了维修人员对故障的判断处理；在操作权限方面，对于一些重要的参数及操作设置了口令密码，防止了误操作；并且在用触摸屏12显示烟支密度分布曲线或棒图时，对紧密段和切刀相位关系的调整还可由人工或自动完成，人工或自动方式的选定及操作在触摸屏上实现。

在本实施例中，对系统的操作也提供了灵活的手段，设置有“自动”、“手动”两种模式，可视操作实际情况的不同而采用。在“自动”模式下，系统无须人工干预，即可对烟支紧头位置进行自动跟踪与调整；在“手动”模式下，可通过观察显示屏上的密度曲线进行操作，从而对劈刀盘相位作人工调整。

请参见图2所示，这是本发明卷烟机烟支紧头控制系统的第二实施例，在本实施例中，所述的模拟量输入模块7采用高速数据采集模块13；还包括：一工业控制计算机14；工业控制计算机14接收来自高速数据采集模块13和旋转编码器5送来的信息，经处理后送至CPU模块8，并接收CPU模块8送来的数据；这样，对于烟支各微单元的密度数据化、数据处理、紧密段同切刀相位系统的判别、发出调整指令，提供步进机动作的信号以及将烟支密度分布作成曲线或棒图并显示等工作，均由CPU模块8及其中的可编程控制器PLC和一个高速模拟量转化模块完成。

如图3所示，这是本发明卷烟机烟支紧头控制系统的第三实施例。在本实施例中，所述的模拟量输入模块7采用高速数据采集模块13，所述的CPU模块8采用工业控制计算机13，该工业控制计算机13接收来自旋转编码器5和高速数据采集模块13的信息，经处理后分别与高速数据采集模块13和触摸屏12交换数据，并将处理后的信号送功率放大器9；这样，对于烟支各微单元的密度数据化、数据处理、紧密段同切刀相位系统的判别、发出调整指令，提供步进机动作的信号以及将烟支密度分布作成曲线或棒图并显示等工作，就由工业控制计算机13和一个高速模拟量转化模块完成。

综上所述，本发明卷烟机烟支紧头控制系统由于在机械上增加一套带步进电机驱动的靠弹簧张紧力控制的烟支紧头相位调整执行机构，在控制上，旋转刀头上安装有一个增量式旋转编码器，由此产生的脉冲序列可作为刀头的同步脉冲信号和在可编程控制器程序中作为采样模拟信号的启动与终止信号；同时，由于旋转编码器的开关作用及模拟量输入模块的模数转换，形成一采样值数据队列，经处理后，可判断烟支紧头位置并可作出对紧头位置的调整；另外，由于在系统外围设置一触摸屏，由此可以形象直观的监视烟支密度曲线，并提供方便的参数输入手段；由此提高了现有卷烟机设备的自动化程度，使之能控制烟支质量，减少废品增加和辅料消耗。

Claims (4)

1.一种卷烟机烟支紧头控制系统，包括：

放射源(1)，该放射源(1)将测量烟支平均重量的锶90作为信号源；

电离室(2)，位于放射源(1)后部，用于将烟支平均重量测量的锶90信号源进行烟支密度测量，以此采集一组烟支密度的电压信号；

一信号放大器(3)，它与电离室(2)连接，将电离室(2)采集的烟条密度信号进行放大；

一旋转刀头(4)，用于切割烟条(20)；

其特征在于还包括：

一旋转编码器(5)，它安装在旋转刀头(4)上，用以产生模拟量采样信号的同步脉冲序列；

一采样开关(6)，它与信号放大器(3)连接，并接收旋转编码器(5)送来的模拟量采样信号的脉冲序列；

模拟量输入模块(7)，它与采样开关(6)连接，用以对模拟信号进行数字信号的模数转换；

一CPU模块(8)，用以对模数转换后的信号进行分析处理；

功率放大器(9)，它与CPU模块(8)连接，用以将经CPU处理后送出的信号进行放大，以驱动电机运转；

一步进电机(10)，它与功率放大器(9)连接，并由功率放大器(9)驱动其运转。

2.如权利要求1所述的卷烟机烟支紧头控制系统，其特征在于还包括：

一触摸屏(12)，它通过通讯接口与CPU模块(8)连接且交换数据，用以直观监视烟条密度的曲线与参数的输入。

3.如权利要求1所述的卷烟机烟支紧头控制系统，其特征在于：

所述的模拟量输入模块(7)采用高速数据采集模块(13)；还包括：

一工业控制计算机(14)，它接收来自旋转编码器(5)和高速数据采集模块(13)送来的信息，经处理后送至CPU模块(8)，并接收CPU模块(8)送来的数据。

4.如权利要求1所述的卷烟机烟支紧头控制系统，其特征在于：

所述的模拟量输入模块(7)采用高速数据采集模块(13)，

所述的CPU模块(8)采用工业控制计算机(13)，该工业控制计算机(13)接收来自旋转编码器(5)和高速数据采集模块(13)的信息，经处理后分别与高速数据采集模块(13)和触摸屏(12)交换数据，并将处理后的信号送功率放大器(9)。

Images