CN218650243U - 一种烟支长度自动检测与调节装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于生产设备领域，尤其涉及烟支长度自动检测与调节装置，装置包括检测模块，获得烟支长度的偏移量；自动调节模块通过调节垫圈前后移动来调节烟支长度；总控模块驱动自动调节模块以实现调节烟支长度；电源模块提供电能；人机交互模块；总控模块与检测模块、自动调节模块和人机交互模块连接。通过检测模块获得烟支长度的偏移量以确定烟支的长度；通过自动调节模块，调节垫圈前后移动来调节烟支长度以确保烟支长度符合要求；通过总控模块，驱动自动调节模块以实现调节烟支长度，能够提高装置的自动化程度；通过电源模块提供电能；通过人机交互模块实现与总控模块的数据交互，并输出交互的数据，能够提高装置的数字化程度。

Description

一种烟支长度自动检测与调节装置

技术领域

本实用新型属于生产设备领域，尤其涉及烟支长度自动检测与调节装置。

背景技术

卷烟生产对于自动化技术的要求越来越高，伺服控制逐步占据工厂生产的各个环节。随着国家高质量发展的要求，卷烟生产企业也需要提高公司的品质管控能力。

卷烟的外包装较小，外包装内的卷烟的长度不一样时，会导致出现外观参差不齐以及卷烟压损的问题。因此，卷烟工艺生产过程中，烟支的长短是卷烟生产工艺的一个重要指标。为了实现智能制造、高质量发展的目标，在实际生产中以人工在现场手动调节短支烟的长度的方式，已经不能满足品质控制的精细化和智能制造的无人化的要求。

现有阶段对于烟支长度这一重要的物理指标的把控目前只停留在通过人工和机器离线检测的阶段。

实用新型内容

为了解决或者改善上述问题，本实用新型提供了一种烟支长度自动检测与调节装置，具体技术方案如下：

本实用新型提供一种烟支长度自动检测与调节装置，包括：检测模块2，用于检测烟支以获得烟支长度的偏移量；自动调节模块3，用于通过调节垫圈3.7前后移动来调节烟支长度；总控模块1，用于获取所述偏移量，驱动所述自动调节模块3以实现调节烟支长度；电源模块4，用于提供电能；人机交互模块5，用于实现与所述总控模块1的数据交互，并输出交互的数据；所述总控模块1分别与所述检测模块2、所述自动调节模块3和所述人机交互模块5连接；所述电源模块4分别与所述总控模块1、所述检测模块2、所述自动调节模块3和所述人机交互模块5电连接。

优选的，所述检测模块2包括：高速相机2.1，用于对烟支长度位置进行拍摄以获得烟支图像；图像处理器2.2，用于根据所述烟支图像与标准烟支长度的对比，得到烟支长度的偏移量；所述高速相机2.1连接所述图像处理器2.2，所述图像处理器2.2连接所述总控模块1。

优选的，烟支长度自动检测与调节装置，适用于设置有切割轮的卷烟生产系统，所述高速相机2.1安装在所述切割轮出口处的上方。

优选的，所述检测模块2还包括：照明单元2.4，用于提供照明功能；照明控制器2.3，用于控制所述照明单元2.4；所述照明控制器2.3分别与所述高速相机2.1、所述照明单元2.4和所述总控模块1连接。

优选的，所述照明单元2.4包括左照明2.41和右照明2.42；所述左照明2.41和所述右照明2.42分布在所述高速相机2.1的左右两侧；所述左照明2.41和所述右照明2.42输出的光线同时照射在所述高速相机2.1的拍照区域。

优选的，所述自动调节模块3包括步进电机3.1和传动机构；其中，所述传动机构，包括连接部件3.5、受力杆3.6、垫圈3.7、从动螺母3.8和螺纹调节杆3.9；所述垫圈3.7通过所述连接部件3.5固定在所述受力杆3.6上；所述受力杆3.6与所述从动螺母3.8转动设置于所述螺纹调节杆3.9上；所述螺纹调节杆3.9与所述步进电机3.1连接以实现旋转。

优选的，所述传动机构还包括：联轴器3.4，安装在所述步进电机3.1的输出轴上，与所述螺纹调节杆3.9连接；从动螺母3.8，同轴安装于所述螺纹调节杆3.9上，并与所述螺纹调节杆3.9相互啮合。

本实用新型的有益效果为：通过检测模块获得烟支长度的偏移量，以确定烟支的长度；通过自动调节模块，调节垫圈前后移动来调节烟支长度以确保烟支长度符合要求；通过总控模块，驱动所述自动调节模块以实现调节烟支长度，能够提高装置的自动化程度；通过电源模块提供电能；通过人机交互模块实现与所述总控模块的数据交互，并输出交互的数据，能够提高装置的数字化程度。

附图说明

图1是根据本实用新型的一种烟支长度自动检测与调节装置的示意图；

图2是根据本实用新型的装置获取图像原理的结构示意图的示意图；

图3是根据本实用新型的检测烟支的细节示意图；

图4是根据本实用新型的检测模块检测烟支的整体示意图；

图5是根据本实用新型的自动调节模块的细节图；

图6是根据本实用新型的实际图像和标准图像的对比图；

图7是根据本实用新型的烟支长度自动检测与调节装置的实际工作流程示意图。

附图标记说明：

1-总控模块，2-检测模块，2.1-高速相机，2.2-图像处理器，2.3-照明控制器，2.4-照明，2.41-左照明，2.42-右照明，3-自动调节装置，3.1-步进电机，3.2-固定板，3.3-散热板，3.4-联轴器，3.5-连接部件，3.6-受力杆，3.7-浮圈，3.8-从动螺母，3.9-螺纹调节杆，3.10-墙板，4-电源模块，5-人机交互模块，A-烟支，B-轮毂，C-浮圈。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在本实用新型说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本实用新型。如在本实用新型说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本实用新型说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

为了解决或者改善烟支长度控制问题，提出如图1所示的一种烟支长度自动检测与调节装置，包括：检测模块2，用于检测烟支以获得烟支长度的偏移量；自动调节模块3，用于通过调节垫圈3.7前后移动来调节烟支长度；总控模块1，用于获取所述偏移量，驱动所述自动调节模块3以实现调节烟支长度；电源模块4，用于提供电能；人机交互模块5，用于实现与所述总控模块1的数据交互，并输出交互的数据；所述总控模块1分别与所述检测模块2、所述自动调节模块3和所述人机交互模块5连接；所述电源模块4分别与所述总控模块1、所述检测模块2、所述自动调节模块3和所述人机交互模块5电连接。

检测模块用于检测指定位置或者经过指定位置的烟支的长度，同时，根据已有的标准中标准烟的长度，确定实际检测的烟支与标准烟之间的差值，及偏移量。检测模块的工作原理可以包括信号阻挡检测和图像分析，其中，信号阻挡检测的原理是设置信号发射器和接收器，信号发射器输出无线信号，接收器接收无线信号，烟支的本体会阻挡在信号发射器和接收器之间，使一部分无线信号无法传递到接收器，接收器根据接收到的信号的强度和位置，可以计算烟支的本体的长度，此时无线信号可以包括声波信号和光信号。图像分析的原理是设置固定的摄像头，拍摄烟支的图像，由于摄像头位置固定，拍摄到的图像的物体比例固定，此时，根据拍摄到的烟支的实物图像和已有的标准图像，可以根据两个图像中，物体（本实施例中主要指代烟支）占图像的比例，可以计算烟支的长度。检测模块储存有烟支的标准尺寸，该标准尺寸为人工设定。根据实物的烟支长度和标准尺寸，可以加减计算得到烟支长度的偏移量。

自动调节模块，能够调节使垫圈前后移动，以调节烟支长度，具体可以是垫圈移动以推动原始的烟支，然后在通过切割的方式切开原始的烟支得到成品的烟支，推动原始的烟支的前后可以改变切割后的成品的烟支的长度。

总控模块包括控制器，用于根据预设的代码实现一定的功能。例如，简单的情况下总控模块为单片机，单片机有若干引脚，外部的偏移量以电平信号的方式借由引脚输入到单片机，单片机根据预设的代码，根据电平信号得到对应的偏移量，然后根据偏移量输出控制信号，控制信号用于驱动自动调节模块以实现调节烟支长度。至于复杂的情况，则总控模块可以包括处理器、储存器等元部件，通过预设的算法，根据获取的外部输入的偏移量，输出控制指令以驱动自动调节模块以实现调节烟支长度。

电源模块包括工业电源、市电电源、储电池和发电机等电源；辅助的外部电路，例如电线、插座等。电源通过电线和插座为其他模块供应电能。

人机交互模块，主要目的是接收输出并显示数据，可以包括显示器和数据处理芯片，显示器可以包括液晶显示器和LED显示器；数据处理芯片的功能主要是将模拟信号转换成数字信号然后将数字信号通过显示器输出，或者将不同格式的数据转换格式，以供显示器输出。人机交互模块可以通过提供机械按键的方式，实现人机交互，也可以通过提供触摸屏的方式实现人机交互，例如，通过机械按键（键盘），输入数据，通过触摸屏输入/输出数据；其中，市面上提供了很多第三方程序，可以实现借助触摸屏输入数据，甚至一些触摸屏本身就具备OS（生产厂家提供的内置操作系统），可以满足数据输入/输出的功能。具体来说人机交互模块，以ErthNet通讯方式将所述总控模块的控制信息与烟支长度信息显示，同时实现可操调整实现人机交互功能。

如图2所示的装置获取图像原理的结构示意图，所述检测模块2包括：高速相机2.1，用于对烟支长度位置进行拍摄以获得烟支图像；图像处理器2.2，用于根据所述烟支图像与标准烟支长度的对比，得到烟支长度的偏移量；所述高速相机2.1连接所述图像处理器2.2，所述图像处理器2.2连接所述总控模块1。

如图3所示的检测烟支的细节示意图，图4所示的检测模块检测烟支的整体示意图，卷烟生产中，卷烟产量大且流水线移动速度快，因此，需要设置高速相机来实现对烟支a、烟支b和烟支A的拍摄，烟支会在跟随流水线（通过轮毂B带动浮圈C进行传动）不停的经过高速相机；烟支长度位置为指定的位置，高速相机可以获得该烟支长度位置中，烟支的全部图像或者一部分图像。图像处理器根据烟支的全部图像或者一部分图像，结合已有的标准图像，计算烟支长度的偏移量。其中，由于高速相机设置的位置固定，因此，可以选择一个人工测量确认过符合标准长度的烟支，放置在烟支长度位置中，然后高速相机获取该标准长度的烟支的图像，作为标准图像。根据标准图像和实际图像中烟支的位置和长度，可以计算得到烟支长度的偏移量。

烟支长度自动检测与调节装置，适用于设置有切割轮的卷烟生产系统，所述高速相机2.1安装在所述切割轮出口处的上方。

切割轮用于切割烟支使其长度符合一定的要求。高速相机设置在切割轮出口处的上方，能够实时监测切割轮的切割效果。如果放在流水线中比较靠后的位置，则在监测到异常长度时，已有大量的异常烟支出现，带来不必要的损失。

所述检测模块2还包括：照明单元2.4，用于提供照明功能；照明控制器2.3，用于控制所述照明单元2.4；所述照明控制器2.3分别与所述高速相机2.1、所述照明单元2.4和所述总控模块1连接。

卷烟生产的流水线，有时候会设置有外壳，以保证生产的安全，例如切割轮处，此时，由于外壳的遮蔽，导致光线不足，使高速相机拍照效果不佳，需要进行补光。设置照明单元，可以提供照明功能。照明单元可以包括灯具和辅助电路，照明控制器可以是简单的机械开关/电子开关，或者是单片机、处理器、芯片等复杂的控制元器件。通过照明控制器可以控制照明单元的开关。

所述照明单元2.4包括左照明2.41和右照明2.42；所述左照明2.41和所述右照明2.42分布在所述高速相机2.1的左右两侧；所述左照明2.41和所述右照明2.42输出的光线同时照射在所述高速相机2.1的拍照区域。

设置左右照明，且同时照射在拍照区域，可以提高光照强度且使拍照区域两侧亮度一致，使拍摄到图像不会出现阴影或者其他影响图像清晰度的问题，提高测量偏移度的精度。

如图5所示的自动调节模块3的细节图，包括：步进电机3.1和传动机构；其中，步进电机分别两端设置有固定板3.2和散热板3.3，所述传动机构，包括连接部件3.5、受力杆3.6、垫圈3.7、从动螺母3.8和螺纹调节杆3.9；所述垫圈3.7通过所述连接部件3.5固定在所述受力杆3.6上；所述受力杆3.6与所述从动螺母3.8转动设置于所述螺纹调节杆3.9上；所述螺纹调节杆3.9与所述步进电机3.1连接以实现旋转。

所述传动机构还包括：联轴器3.4，安装在所述步进电机3.1的输出轴上，与所述螺纹调节杆3.9连接；从动螺母3.8，同轴安装于所述螺纹调节杆3.9上，并与所述螺纹调节杆3.9相互啮合。

本实用新型提供一种烟支长度自动检测与调节方法，适用于上述装置，包括：检测烟支以获得烟支长度的偏移量；获取所述偏移量，驱动所述自动调节模块3以实现调节烟支长度。

烟支长度自动检测与调节装置，还可以设置有计算模块，通过烟支实际长度与预设的检测值作比较，得到烟支长度的偏移量，将根据偏移量所产生的信号转换为电信号。输出的电信号包不仅限于线性电压模式、线性电流模式、串口现场总线通讯模式。检测模块输出的电信号传递给总控模块；总控模块输出的电信号用于控制自动调节模块。

总控模块，可以基于单片机或PLC等形式结构。

卷烟生产系统对应的生产流水线包括自动接料循环装置。总控模块，通过电信号与计算模块连接，同时以电信号的方式控制自动接料循环装置，在所述人机交互模块的配合下，通过所述总控模块实现自动控制。

所述垫圈上的螺纹孔，可转动的设置在支撑结构上，与螺纹孔螺纹连接的调节杆，设置在所述步进电机上；步进电机相关的结构还包括设置在机与所述调节杆之间，驱动所述调节杆旋转的中间传动机构。

所述支撑结构包括墙板3.10，两端固定设置在所述墙板上的连接板，主要支撑承载。

支撑结构还包括固定在所述墙板上的固定板，所述步进电机固定安装在所述固定板上，所述步进电机末端设有散热板。

烟支长度自动检测与调节装置对应的工作流程，包括：

检测步骤：高速相机对烟支长度与预设检测宽度进行实时监控，当超出预设范围时拍照取样,取样的照片传送给图像处理器（即上述计算模块），图像处理器对照片进行处理得出烟支长度偏移量，并将烟支偏移量传送出。

调节步骤：总控模块接收到图像处理器传送过来的烟支偏移量，向自动调节模块发送调节指令，对垫圈进行相应的调节。

调节步骤还包括：当烟支长度持续超出范围，且经过调整后，烟支长度仍不在预设范围时，总控模块将发出停止信号让设备停机，同时发出停机信号给人机交互界面，人机交互界面将提醒操作人员做相应的维护检查。

如图6所示的实际图像和标准图像的对比图。所述检测步骤中图像处理器对照片的处理方式为：在图像处理器中设置标准图像，标准图像是前道标准长度烟支在检测窗口中所检测出的标准图像a1，后道标准长度烟支在检测窗口中所检测出的标准图像b1，实时图像是实际生产过程中的前道烟支长度在检测窗口所检测出的实时图像A1，后道烟支长度在检测窗口所检测出的实时图像B1，图像处理器将标准图像与实时图像进行对比，如果实时图像与标准图像不同，则认定烟支长度发生偏移，并在人机交互模块显示烟支长度偏离，然后计算出相应的A1-a1值的偏移量X、B1-b1值的偏移量Y；当偏移量X、Y不等于零时，图像处理器将偏移量X、Y传输给总控模块，总控模块发送指令给自动调节模块带动垫圈移动，垫圈带动双倍长度烟支移动|X|的行程；从而将a1值修正到指定范围。如果这个偏移量X、Y持续到规定的时间并且没有减小的趋势，总控模块将发出信号让设备停止，并在人机交互模块显示烟支长度偏离。

如图7所示的烟支长度自动检测与调节装置的实际工作流程示意图，包括：

启动电源；设备运行；高速相机进行拍照取样；图像处理器对照片进行处理；总控模块接收图像处理的实时数据与标准数据对比，判断烟支长度是否合格；合格，则设备继续生产，不合格则进入下一个步骤；在设定时间内，总控模块发出电信号给自动调节装置，自动调节装置通过调节浮圈位置对烟支长度进行调节，然后在重新进行拍照取样；同时，人机交互界面发出不合格报警信号；超出设定时间，则总控模块发出信号停机，人机交互界面发出停机报警信号。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本实用新型的范围。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元可结合为一个单元，一个单元可拆分为多个单元，或一些特征可以忽略等。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (7)

1.一种烟支长度自动检测与调节装置，其特征在于，包括：

检测模块(2)，用于检测烟支以获得烟支长度的偏移量；

自动调节模块(3)，用于通过调节垫圈（3.7）前后移动来调节烟支长度；

总控模块(1)，用于获取所述偏移量，驱动所述自动调节模块(3)以实现调节烟支长度；

电源模块(4)，用于提供电能；

人机交互模块(5)，用于实现与所述总控模块(1)的数据交互，并输出交互的数据；

所述总控模块(1)分别与所述检测模块(2)、所述自动调节模块(3)和所述人机交互模块(5)连接；

所述电源模块(4)分别与所述总控模块(1)、所述检测模块(2)、所述自动调节模块(3)和所述人机交互模块(5)电连接。

2.根据权利要求1所述烟支长度自动检测与调节装置，其特征在于，所述检测模块(2)包括：

高速相机(2.1)，用于对烟支长度位置进行拍摄以获得烟支图像；

图像处理器(2.2)，用于根据所述烟支图像与标准烟支长度的对比，得到烟支长度的偏移量；

所述高速相机(2.1)连接所述图像处理器(2.2)，所述图像处理器(2.2)连接所述总控模块(1)。

3.根据权利要求2所述烟支长度自动检测与调节装置，其特征在于，适用于设置有切割轮的卷烟生产系统，所述高速相机(2.1)安装在所述切割轮出口处的上方。

4.根据权利要求2所述烟支长度自动检测与调节装置，其特征在于，所述检测模块(2)还包括：

照明单元(2.4)，用于提供照明功能；

照明控制器(2.3)，用于控制所述照明单元(2.4)；

所述照明控制器(2.3)分别与所述高速相机(2.1)、所述照明单元(2.4)和所述总控模块(1)连接。

5.根据权利要求4所述烟支长度自动检测与调节装置，其特征在于，所述照明单元(2.4)包括左照明(2.41)和右照明(2.42)；

所述左照明(2.41)和所述右照明(2.42)分布在所述高速相机(2.1)的左右两侧；

所述左照明(2.41)和所述右照明(2.42)输出的光线同时照射在所述高速相机(2.1)的拍照区域。

6.根据权利要求1所述烟支长度自动检测与调节装置，其特征在于，所述自动调节模块(3)包括步进电机(3.1)和传动机构；

其中，所述传动机构，包括连接部件（3.5）、受力杆（3.6）、垫圈（3.7）、从动螺母(3.8)和螺纹调节杆（3.9）；

所述垫圈（3.7）通过所述连接部件（3.5）固定在所述受力杆（3.6）上；

所述受力杆（3.6）与所述从动螺母(3.8)转动设置于所述螺纹调节杆（3.9）上；

所述螺纹调节杆（3.9）与所述步进电机(3.1)连接以实现旋转。

7.根据权利要求6所述烟支长度自动检测与调节装置，其特征在于，所述传动机构还包括：

联轴器（3.4），安装在所述步进电机(3.1)的输出轴上，与所述螺纹调节杆(3.9)连接；

从动螺母(3.8)，同轴安装于所述螺纹调节杆(3.9)上，并与所述螺纹调节杆(3.9)相互啮合。

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