CN105600356B - 烟支输送速度检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种烟支输送速度检测装置及方法。该装置包括：第一测距检测器、第二测距检测器和控制器。其中，第一测距检测器测量当烟支运行至其下方时其与该烟支的预定测量点的第一距离，并将该第一距离传输至控制器；第二测距检测器测量当该烟支运行至其下方时其与该烟支的预定测量点的第二距离，并将该第二距离传输至控制器；控制器根据接收到第一距离时的第一时刻、接收到第二距离时的第二时刻、以及第一测距检测器与第二测距检测器之间的距离计算得到烟支输送速度。本发明可以实现烟支速度的直接测量，能够避免打滑故障导致的测量误差，为烟支速度控制提供准确的速度信号。

Description

烟支输送速度检测装置及方法

技术领域

本发明涉及烟草自动化控制领域，特别涉及烟支输送速度检测装置及方法。

背景技术

图1是示意性地示出卷烟机生产出来的烟支示意图。该烟支1通过如图2和图3所示的烟支输送装置输送至包装机5。烟支1被放置在烟支输送带4上，伺服电机2带动驱动轮3运转，驱动轮3带动烟支输送带4运行，烟支输送带4带动烟支1。

在实际运行中，要控制烟支供给的速度，使得烟支供给的速度与包装机运行的速度匹配。包装机包装速度加快时，烟支供给的速度要加快，反之烟支供给的速度要变慢。

在烟支输送速度控制中，需要烟支输送速度作为其中的一个控制参量，因此需要准确测量出烟支输送速度，目前的设备中采用的测量方式为间接测量方式：

(1)通过伺服电机2内部的轴编码器测量出伺服电机2转动的角速度ω。

(2)驱动轮3是由伺服电机2带动的，于是伺服电机2的角速度ω即为驱动轮3的角速度，由于驱动轮的半径r是固定的，则可计算出驱动轮3的线速度v＝ωr。

(3)驱动轮3通过摩擦力带动烟支输送带4，驱动轮3和烟支输送带4没有打滑时，其速度是相同的，则驱动轮3的线速度v即为烟支输送带4的运行速度。

(4)烟支输送带4依靠摩擦力带动烟支1，当输送带4和烟支1没有打滑时，烟支输送带4的运行速度v即为烟支的运行速度。

但是该间接测量速度的方式会受到各个中间环节的影响。例如，当驱动轮3与烟支输送带4之间出现打滑时，驱动轮3的线速度不再等于输送带4的速度。又例如，当烟支输送带4与烟支1之间出现打滑现象时，烟支输送带4运行的速度也不等于烟支1运行的速度，即打滑故障会导致烟支速度的间接测量出现较大误差。

发明内容

本发明的发明人发现上述现有技术中存在的上述问题，并因此针对所述问题中的至少一个问题提出了一种新的技术方案。

本发明的目的之一是：提供一种烟支输送速度检测装置。本发明的目的之一是：烟支输送速度检测方法。应理解，本发明的不同实施例可以实现上述的以及其它的目的或效果中的一个或多个。

根据本发明的第一方面，提供了一种烟支输送速度检测装置，包括：第一测距检测器，用于测量当烟支运行至其下方时其与所述烟支的预定测量点的第一距离，并将所述第一距离传输至控制器；第二测距检测器，用于测量当所述烟支运行至其下方时其与所述烟支的所述预定测量点的第二距离，并将所述第二距离传输至所述控制器；以及控制器，用于根据接收到所述第一距离时的第一时刻、接收到所述第二距离时的第二时刻、以及所述第一测距检测器与所述第二测距检测器之间的距离计算得到烟支输送速度。

在一些实施例中，所述控制器计算所述烟支输送速度v的关系式为其中，t_i为接收到所述第一距离时的第一时刻，t_j为接收到所述第二距离时的第二时刻，L为所述第一测距检测器与所述第二测距检测器之间的距离。

在一些实施例中，所述第二时刻为在所述第一时刻之后的且所述控制器第一次接收到所述第二距离时的时间点，其中，所述第二距离等于所述第一距离。

在一些实施例中，所述第一测距检测器安装在烟支输送带的上方，其光束方向垂直于所述烟支的运行方向；以及所述第二测距检测器安装在所述烟支输送带的上方，其光束方向垂直于所述烟支的运行方向；其中，所述第一测距检测器与所述第二测距检测器之间的距离小于烟支直径。

在一些实施例中，所述第一测距检测器与所述第二测距检测器位于距离所述烟支输送带相同的高度，且位于沿所述烟支运行方向的同一直线上。

在一些实施例中，所述预定测量点为所述烟支外周轮廓的顶端。

根据本发明的第二方面，提供了一种烟支输送速度检测方法，包括：获取当烟支运行至第一测距检测器下方时所述第一测距检测器与所述烟支的预定测量点的第一距离，以及当所述烟支运行至第二测距检测器下方时所述第二测距检测器与所述烟支的所述预定测量点的第二距离；以及根据获取所述第一距离时的第一时刻、获取所述第二距离时的第二时刻、以及所述第一测距检测器与所述第二测距检测器之间的距离计算得到烟支输送速度。

在一些实施例中，计算所述烟支输送速度v的关系式为其中，t_i为接收到所述第一距离时的第一时刻，t_j为接收到所述第二距离时的第二时刻，L为所述第一测距检测器与所述第二测距检测器之间的距离。

在一些实施例中，所述第二时刻为在所述第一时刻之后的且第一次获取所述第二距离时的时间点，其中，所述第二距离等于所述第一距离。

在一些实施例中，在获取所述第一距离和所述第二距离之前，所述烟支输送速度检测方法还包括：将所述第一测距检测器安装在烟支输送带的上方，其光束方向垂直于所述烟支的运行方向；以及将所述第二测距检测器安装在所述烟支输送带的上方，其光束方向垂直于所述烟支的运行方向；其中，所述第一测距检测器与所述第二测距检测器之间的距离小于烟支直径。

在一些实施例中，在获取所述第一距离和所述第二距离之前，所述烟支输送速度检测方法还包括：将所述第一测距检测器与所述第二测距检测器安装在距离所述烟支输送带相同的高度，且安装在沿所述烟支运行方向的同一直线上。

在一些实施例中，所述预定测量点为所述烟支外周轮廓的顶端。

本发明可以实现烟支速度的直接测量，能够避免打滑故障导致的测量误差，为烟支速度控制提供准确的速度信号。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本发明的实施例，并且连同说明书一起用于解释本发明的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本发明，其中：

图1是示意性地示出卷烟机生产出来的烟支示意图。

图2是示意性地示出烟支输送装置的示意图。

图3是示意性地示出烟支输送过程中的局部放大图。

图4是示意性地示出根据本发明一些实施例的烟支输送速度检测装置的结构示意图。

图5是示意性地示出根据本发明一些实施例的烟支输送速度检测装置的第一测距检测器和第二测距检测器的安装示意图。

图6A是示意性地示出根据本发明一些实施例的烟支输送速度检测装置检测烟支输送速度过程中的一个阶段的示意图。

图6B是示意性地示出根据本发明一些实施例的烟支输送速度检测装置检测烟支输送速度过程中的一个阶段的示意图。

图7是示意性地示出本发明一些实施例的第一测距检测器和第二测距检测器的检测信号示意图。

图8A是示意性地示出第一测距检测器与第二测距检测器之间的距离大于烟支直径时的测量过程中的一个阶段的示意图。

图8B是示意性地示出第一测距检测器与第二测距检测器之间的距离大于烟支直径时的测量过程中的一个阶段的示意图。

图9A是示意性地示出第一测距检测器与第二测距检测器之间的距离小于烟支直径时的测量过程中的一个阶段的示意图。

图9B是示意性地示出第一测距检测器与第二测距检测器之间的距离小于烟支直径时的测量过程中的一个阶段的示意图。

图10是示出根据本发明一些实施例的烟支输送速度检测方法的流程图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

图4是示意性地示出根据本发明一些实施例的烟支输送速度检测装置的结构示意图。如图4所示，烟支输送速度检测装置40包括：第一测距检测器41、第二测距检测器42和控制器43。第一测距检测器41和第二测距检测器42分别与控制器43电连接。例如，第一测距检测器41和第二测距检测器42可以均为激光式测距检测器。控制器可以为可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)。

第一测距检测器41用于测量当烟支运行至其下方时其与该烟支的预定测量点的第一距离，并将该第一距离传输至控制器43。例如，预定测量点可以为烟支外周轮廓的顶端。

第二测距检测器42用于测量当上述烟支运行至其下方时其与该烟支的上述预定测量点的第二距离，并将该第二距离传输至控制器43。

控制器43用于根据接收到该第一距离时的第一时刻、接收到该第二距离时的第二时刻、以及第一测距检测器41与第二测距检测器42之间的距离计算得到烟支输送速度。

该实施例中，通过烟支输送速度检测装置对烟支速度的直接测量，可以避免打滑故障导致的测量误差，为烟支速度控制提供准确的速度信号。

在本发明的实施例中，控制器计算烟支输送速度v的关系式为其中，t_i为接收到第一距离时的第一时刻，t_j为接收到第二距离时的第二时刻，L为第一测距检测器与第二测距检测器之间的距离。

在一些实施例中，第二时刻为在第一时刻之后的且控制器第一次接收到第二距离时的时间点，其中，第二距离等于第一距离。

图5是示意性地示出根据本发明一些实施例的烟支输送速度检测装置的第一测距检测器和第二测距检测器的安装示意图。

如图5所示，第一测距检测器41安装在烟支输送带4的上方，其光束方向垂直于烟支的运行方向。如图5所示，第二测距检测器42安装在烟支输送带4的上方，其光束方向垂直于烟支的运行方向。第一测距检测器41和第二测距检测器42的测量光束垂直向下照射。优选地，第一测距检测器与第二测距检测器之间的距离L小于烟支直径。

在一些实施例中，如图5所示，第一测距检测器41与第二测距检测器42位于距离烟支输送带4相同的高度，且位于沿烟支运行方向的同一直线上。

在上述实施例中，在装设第一测距检测器和第二测距检测器时，两个测距检测器可以是相同的激光式测距检测器，其均固定在烟支输送带的上方。两个测距检测器的测量光束垂直向下照射，用于测量烟支与测距检测器的距离。沿着烟支运行的方向，两个测距检测器在同一直线上，这样可以使得两个测距检测器能够对同一根烟支的相同位置进行检测。两个测距检测器装设在同一高度上，这样可以使得两个测距检测器测量高度相同的烟支时，检测器的信号是相同或类似的。沿着烟支运行的方向，两个测距检测器的距离为L，该距离L小于烟支的直径。沿着烟支运行的方向，第一测距检测器41先检测到某一烟支的预定测量点，然后在烟支运行的过程中，第二检测器42检测到该烟支的该预定测量点。

在本发明的实施例中，烟支有如下特点：(1)每根烟支的横截面基本是圆形的；(2)当烟支组从一个位置运行至另一位置时，如果两个位置之间的距离比较小，则此过程中烟支组的运行是很稳定的，即烟支的高度不会发生变化，烟支之间的相对位置不会发生变化。基于上述两点，可以采用测距检测器对烟支组的表层烟支进行定位，从而计算出烟支输送速度。

图6A和图6B分别是示意性地示出根据本发明一些实施例的烟支输送速度检测装置检测烟支输送速度过程中的一个阶段的示意图。图7是示意性地示出本发明一些实施例的第一测距检测器和第二测距检测器的检测信号示意图。下面结合图6A、图6B和图7描述测量烟支输送速度的过程。

例如，如图6A和图7所述，在第一时刻t_i，第一测距检测器41检测到一个波谷信号，该信号为第一距离L_i，则可判定此时第一测距检测器41检测到了某根烟支C的预定测量点，在该实施例中，该预定测量点为烟支C的顶端，即第一测距检测器41的检测光束照射到烟支C的顶端，这里该烟支顶端即为烟支外周轮廓的顶端。

如图6B和图7所示，在t_i时刻之后，如果第一次出现这样的信号：第二测距检测器42检测到一个波谷信号，该信号为第二距离L_j，且L_i＝L_j，即此时第二测距检测器42检测到的烟支距离与第一测距检测器41在t_i时刻检测到的烟支距离相等，则可判定第二测距检测器42检测到了同一根烟支C的顶端。将该时刻记作第二时刻t_j。

因此，烟支C从图6A所示的第一测距检测器41正下方运行至图6B所示的第二测距检测器42正下方，所经过的距离为L，所使用的时间T_ij＝t_j-t_i，则可计算出在此过程中烟支C运行的速度为

由于烟支组的运行是稳定的，即在运行的过程中，烟支之间的相对位置是基本不会发生变化的，因此烟支C的速度即为整个烟支组的运行速度，即

在一些实施例中，第一测距检测器41和第二测距检测器42的距离L小于烟支直径，分析原因如下：

如图8A和图8B所示，第一测距检测器41和第二测距检测器42的距离L大于烟支直径，烟支C和烟支D是相邻的且高度相同的两根烟支，如图8A所示，第一测距检测器41检测到烟支C的顶端，此时时刻为t_i，第一测距检测器41的信号为L_i。之后，如图8B所示，第二测距检测器42检测到烟支D的顶端，此时时刻为t_j，第二测距检测器42的信号为L_j。

在该过程中，烟支C和烟支D的高度相同，即L_i＝L_j，则按照上述实施例，该过程中烟支输送速度为但实际上烟支从图8A所示的位置运行至图8B所示的位置所经过的距离并不是L，而是小于L。

相反，如图9A和图9B所示，第一测距检测器41和第二测距检测器42的距离L小于烟支直径，烟支C和烟支D是相邻的且高度相同的两根烟支，如图9A所示，第一测距检测器41检测到烟支C的顶端，此时时刻为t_i，第一测距检测器41的信号为L_i。之后，当第一次出现这样的信号：第二测距检测器42检测到一根烟的顶端(即波谷信号)，该信号为L_j，且L_i＝L_j时，第二测距检测器42检测到的烟支为烟支C，而不会是烟支D，则可以通过计算出烟支输送速度。

在该实施例中，当第一测距检测器41和第二测距检测器42的距离L大于烟支直径时，两个测距检测器不容易区分出相邻的且高度相同的烟支，而当L小于烟支直径时，可以准确定位烟支，从而计算出烟支输送速度。

在另一些实施例中，第一测距检测器41和第二测距检测器42的距离L也可以大于烟支直径，这时需要先计算出烟支实际所经过的距离，例如，在t_i时刻，第一测距检测器41检测到烟支C的顶端，以烟支C为第1根烟支，沿烟支运行方向，这里以向左为烟支运行方向为例，分为两种情况，如下：

(1)第二测距检测器42的光束在第n根烟支的顶端的左边，并且第1根至第n根烟支的高度均相同，则经过一段时间，在t_j时刻，第二测距检测器42检测到第n根烟支的顶端，则烟支实际所经过的距离为L-(n-1)×d，其中d为烟支直径，则烟支输送速度为这里，n为大于或等于1的正整数。

(2)第二测距检测器42的光束在第n根烟支的顶端的右边，并且第1根至第n根烟支的高度均相同，则经过一段时间，在t_j时刻，第二测距检测器42检测到第n-1根烟支的顶端，则烟支实际所经过的距离为L-(n-2)×d，其中d为烟支直径，则烟支输送速度为这里，n为大于或等于2的正整数。

图10是示出根据本发明一些实施例的烟支输送速度检测方法的流程图。

在步骤S101，获取当烟支运行至第一测距检测器下方时该第一测距检测器与该烟支的预定测量点的第一距离，以及当该烟支运行至第二测距检测器下方时该第二测距检测器与该烟支的该预定测量点的第二距离。

在步骤S102，根据获取第一距离时的第一时刻、获取第二距离时的第二时刻、以及第一测距检测器与第二测距检测器之间的距离计算得到烟支输送速度。

在本发明的实施例中，计算烟支输送速度v的关系式为其中，t_i为接收到第一距离时的第一时刻，t_j为接收到第二距离时的第二时刻，L为第一测距检测器与第二测距检测器之间的距离。

在本发明的实施例中，第二时刻为在第一时刻之后的且第一次获取第二距离时的时间点，其中，第二距离等于第一距离。

在本发明的实施例中，在获取第一距离和第二距离之前，该烟支输送速度检测方法还可以包括：将第一测距检测器安装在烟支输送带的上方，其光束方向垂直于烟支的运行方向；以及将第二测距检测器安装在烟支输送带的上方，其光束方向垂直于烟支的运行方向；其中，第一测距检测器与第二测距检测器之间的距离小于烟支直径。

在本发明的实施例中，在获取第一距离和第二距离之前，该烟支输送速度检测方法还可以包括：将第一测距检测器与第二测距检测器安装在距离烟支输送带相同的高度，且安装在沿烟支运行方向的同一直线上。

在本发明的实施例中，预定测量点为烟支外周轮廓的顶端。

本发明的烟支输送速度检测方法可以实现烟支速度的直接测量，可避免打滑故障导致的间接测量误差，为烟支速度控制提供准确的速度信号。

至此，已经详细描述了本发明。为了避免遮蔽本发明的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

可能以许多方式来实现本发明的方法和***。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本发明的方法和***。用于所述方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本发明的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本发明实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本发明的方法的机器可读指令。因而，本发明还覆盖存储用于执行根据本发明的方法的程序的记录介质。

虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种烟支输送速度检测装置，其特征在于，包括：

第一测距检测器，用于测量当烟支运行至其下方时其与所述烟支的预定测量点的第一距离，并将所述第一距离传输至控制器；

第二测距检测器，用于测量当所述烟支运行至其下方时其与所述烟支的所述预定测量点的第二距离，并将所述第二距离传输至所述控制器；以及

控制器，用于根据接收到所述第一距离时的第一时刻、接收到所述第二距离时的第二时刻、以及所述第一测距检测器与所述第二测距检测器之间的距离计算得到烟支输送速度；

其中，所述第一测距检测器安装在烟支输送带的上方，其光束方向垂直于所述烟支的运行方向；以及所述第二测距检测器安装在所述烟支输送带的上方，其光束方向垂直于所述烟支的运行方向；其中，所述第一测距检测器与所述第二测距检测器之间的距离小于烟支直径。

2.根据权利要求1所述烟支输送速度检测装置，其特征在于，

所述控制器计算所述烟支输送速度v的关系式为其中，t_i为接收到所述第一距离时的第一时刻，t_j为接收到所述第二距离时的第二时刻，L为所述第一测距检测器与所述第二测距检测器之间的距离。

3.根据权利要求2所述烟支输送速度检测装置，其特征在于，

所述第二时刻为在所述第一时刻之后的且所述控制器第一次接收到所述第二距离时的时间点，其中，所述第二距离等于所述第一距离。

4.根据权利要求1所述烟支输送速度检测装置，其特征在于，

所述第一测距检测器与所述第二测距检测器位于距离所述烟支输送带相同的高度，且位于沿所述烟支运行方向的同一直线上。

5.根据权利要求1所述烟支输送速度检测装置，其特征在于，

所述预定测量点为所述烟支外周轮廓的顶端。

6.一种烟支输送速度检测方法，其特征在于，包括：

获取当烟支运行至第一测距检测器下方时所述第一测距检测器与所述烟支的预定测量点的第一距离，以及当所述烟支运行至第二测距检测器下方时所述第二测距检测器与所述烟支的所述预定测量点的第二距离；以及

根据获取所述第一距离时的第一时刻、获取所述第二距离时的第二时刻、以及所述第一测距检测器与所述第二测距检测器之间的距离计算得到烟支输送速度；

其中，在获取所述第一距离和所述第二距离之前，所述方法还包括：

将所述第一测距检测器安装在烟支输送带的上方，其光束方向垂直于所述烟支的运行方向；以及

将所述第二测距检测器安装在所述烟支输送带的上方，其光束方向垂直于所述烟支的运行方向；

其中，所述第一测距检测器与所述第二测距检测器之间的距离小于烟支直径。

7.根据权利要求6所述烟支输送速度检测方法，其特征在于，

计算所述烟支输送速度v的关系式为其中，t_i为接收到所述第一距离时的第一时刻，t_j为接收到所述第二距离时的第二时刻，L为所述第一测距检测器与所述第二测距检测器之间的距离。

8.根据权利要求7所述烟支输送速度检测方法，其特征在于，

所述第二时刻为在所述第一时刻之后的且第一次获取所述第二距离时的时间点，其中，所述第二距离等于所述第一距离。

9.根据权利要求6所述烟支输送速度检测方法，其特征在于，

在获取所述第一距离和所述第二距离之前，还包括：

将所述第一测距检测器与所述第二测距检测器安装在距离所述烟支输送带相同的高度，且安装在沿所述烟支运行方向的同一直线上。

10.根据权利要求6所述烟支输送速度检测方法，其特征在于，

所述预定测量点为所述烟支外周轮廓的顶端。