CN109515844B - 烟条姿态校正装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种烟条姿态校正装置及方法，涉及烟草自动控制领域，用以使得烟条按照设定的方向运输。该烟条姿态校正装置包括姿态判断装置和校正装置。姿态判断装置，被构造为用于判断烟条是否倾斜。校正装置被构造为在烟条倾斜时校正烟条的姿态。上述技术方案，实现了自动判断烟条的姿态、自动进行烟条姿态调整，防止了输送过程中出现倾斜的烟条输送至下一产品导致的堵塞等现象，保障了产品质量，增强了机器运行稳定性。

Description

烟条姿态校正装置及方法

技术领域

本发明涉及烟草自动控制领域，具体涉及一种烟条姿态校正装置及方法。

背景技术

包装机生产出来的烟条通过烟条输送装置输送至下游机进行包装。

烟条输送装置包括皮带电机、皮带轮、烟条输送皮带。由接触器控制的皮带电机驱动皮带轮转动、皮带轮通过摩擦力带动输送皮带。电机速度是固定的，因此皮带速度也是固定的。皮带通过摩擦力带动烟条，皮带和烟条保持同步，则烟条运行的速度是固定不变的。

发明人发现，现有技术中至少存在下述问题：烟条在输送过程中会歪斜，如果歪斜的烟条没有被及时发现而进入到下游机，会造成烟条堵塞挤坏，严重的会损坏机器，影响机器运行效率。

发明内容

本发明提出一种烟条姿态校正装置及方法，用以使得烟条按照设定的方向运输。

本发明提供了一种烟条姿态校正装置，包括：

姿态判断装置，被构造为用于判断烟条是否倾斜；以及

校正装置，被构造为在所述烟条倾斜时校正所述烟条的姿态。

在一些实施例中，烟条姿态校正装置还包括：

止挡装置，被构造为在所述烟条倾斜时停止所述烟条的运输。

在一些实施例中，烟条姿态校正装置还包括：

校正效果检测装置，用于检测所述烟条是否已被校正姿态。

在一些实施例中，所述姿态判断装置包括：

位移传感器，设于所述烟条附近，用于检测所述烟条与所述位移传感器之间的距离。

在一些实施例中，所述校正装置包括：

第一皮带，设于所述烟条的输送路径上，且所述第一皮带的宽度比所述烟条的宽度多1mm-15mm；以及

第二皮带，设于所述烟条的输送路径上，且所述第一皮带的宽度比所述烟条的宽度多1mm-15mm；

其中，所述第一皮带和所述第二皮带平行设置。

在一些实施例中，所述第一皮带设有第一驱动机构。

在一些实施例中，所述第二皮带设有第二驱动机构。

在一些实施例中，所述止挡装置包括伸缩缸。

在一些实施例中，烟条姿态校正装置还包括：

状态检测装置，被构造为用于检测所述伸缩缸处于伸出或回缩状态。

在一些实施例中，所述状态检测装置包括：

第一磁性开关，设于所述伸缩缸的无杆腔外壁；

第二磁性开关，设于所述伸缩缸的有杆腔外壁；以及

磁铁，设于所述伸缩缸的伸缩杆的端部。

在一些实施例中，烟条姿态校正装置还包括：

切换阀，包括第一开口、第二开口和第三开口，所述第一开口用于与外部流体源连通，所述第二开口与所述伸缩缸的无杆腔连通，所述第三开口与所述伸缩缸的有杆腔连通；

其中，所述第一开口择一与所述第二开口和所述第三开口连通。

在一些实施例中，所述校正效果检测装置包括：

第一传感器，设于所述止挡装置的上游；以及

第二传感器，设于所述第一传感器的上游。

在一些实施例中，所述第一传感器和所述第二传感器之间的距离比所述烟条的长度长1mm-10mm。

在一些实施例中，所述第一传感器和/或所述第二传感器包括光电传感器。

在一些实施例中，所述烟条姿态校正装置还包括：

输送装置，设于所述校正装置附近，用于将所述烟条输送至所述校正装置并接收所述校正装置校正姿态后的烟条。

在一些实施例中，所述输送装置包括：

第三皮带，设于所述校正装置的下游；以及

第四皮带，设于所述校正装置的上游。

本发明实施例还提供一种烟条姿态校正方法，包括以下步骤：

判断烟条在输送过程中是否出现倾斜；

若出现倾斜，则调整所述烟条的姿态直至其姿态满足要求；

继续输送所述烟条。

在一些实施例中，所述若出现倾斜，则调整所述烟条的姿态直至其姿态满足要求包括以下步骤：

判断所述烟条的倾斜姿态；

根据所述烟条的倾斜姿态，单独运动第一皮带或者第二皮带直至所述烟条的姿态满足要求。

上述技术方案提供的烟条姿态校正装置，实现了自动判断烟条的姿态、自动进行烟条姿态调整，防止了输送过程中出现倾斜的烟条输送至下一产品导致的堵塞等现象，保障了产品质量，增强了机器运行稳定性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例提供的烟条姿态校正装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的烟条姿态校正装置控制部分的连接关系示意图；

图3为本发明实施例提供的烟条姿态校正装置烟条输送部分的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的烟条姿态校正装置正常烟条位于第四皮带上的示意图；

图5为本发明实施例提供的烟条姿态校正装置未倾斜烟条位于第一皮带和第二皮带上的示意图；

图6为检测得到的图5所示姿态烟条的距离示意图；

图7为本发明实施例提供的烟条姿态校正装置倾斜90度烟条位于第四皮带上的示意图；

图8为图7所示倾斜烟条位于第一皮带和第二皮带上的示意图；

图9为检测得到的图8所示姿态烟条的距离示意图；

图10为本发明实施例提供的烟条姿态校正装置上倾斜烟条位于第四皮带上的示意图；

图11为图10所示倾斜烟条部分位于第一皮带和第二皮带上的示意图；

图12为图10所示倾斜烟条完全位于第一皮带和第二皮带上的示意图；

图13为检测得到的图10所示姿态烟条的距离示意图；

图14为本发明实施例提供的烟条姿态校正装置下倾斜烟条位于第四皮带上的示意图；

图15为图14所示倾斜烟条部分位于第一皮带和第二皮带上的示意图；

图16为图14所示倾斜烟条完全位于第一皮带和第二皮带上的示意图；

图17为检测得到的图14所示姿态烟条的距离示意图；

图18为上部倾斜姿态烟条的倾斜示意图；

图19为下部倾斜姿态烟条的倾斜示意图；

图20为本发明实施例提供的烟条姿态校正方法流程示意图；

图21为上倾斜烟条调整过程示意图一；

图22为上倾斜烟条调整过程示意图二；

图23为上倾斜烟条调整过程示意图三；

图24为上倾斜烟条调整完毕示意图；

图25为上倾斜烟条调整完毕准备继续运输的示意图；

图26为上倾斜烟条调整完毕止挡装置回缩的示意图；

图27为上倾斜烟条调整完毕第一皮带和第二皮带同步启动的示意图；

图28为上倾斜烟条调整完毕输送至第三皮带的示意图；

图29为下倾斜烟条调整过程示意图一；

图30为下倾斜烟条调整过程示意图二；

图31为只启动第一皮带进行调整的过程示意图；

图32为下倾斜烟条调整完毕示意图。

具体实施方式

下面结合图1～图32对本发明提供的技术方案进行更为详细的阐述。

参见图1，本发明提供了一种烟条姿态校正装置，包括姿态判断装置1和校正装置2。姿态判断装置1被构造为用于判断烟条8是否倾斜；校正装置2被构造为在烟条8倾斜时校正烟条8的姿态。

姿态判断装置1比如采用摄像头、红外传感器、图像识别、激光位移传感器等实现烟条8姿态的判断。

校正装置2比如采用机械手等。后文将给出一些实施例中所采用的具体实现方式。

参见图1，在一些实施例中，烟条姿态校正装置还包括止挡装置3，止挡装置3被构造为在烟条8倾斜时停止烟条8的运输。在需要停止烟条8时，止挡装置3能够挡住烟条8。

参见图1，在一些实施例中，烟条姿态校正装置还包括校正效果检测装置4，校正效果检测装置4用于检测烟条8是否已被校正姿态。校正效果检测装置4有多种实现方式，比如采用图像检测、采用位置传感器检测等。

参见图1，在一些实施例中，姿态判断装置1包括位移传感器，位移传感器设于烟条8附近，用于检测烟条8与位移传感器的距离。通过位移传感器检测到的距离，能够判断烟条8是否倾斜。

下面介绍校正装置2的具体实现方式。

参见图1和图8，在一些实施例中，校正装置2包括第一皮带21和第二皮带22。第一皮带21设于烟条8的输送路径上，且第一皮带21的宽度比烟条8的宽度多1mm-15mm。第二皮带22设于烟条8的输送路径上，且第一皮带21的宽度比烟条8的宽度多1mm-15mm。其中，第一皮带21和第二皮带22平行设置。烟条8的宽度指烟条8的短边。

第一皮带21和第二皮带22其中一个动作，或者两者不同步启动，能够使得烟条8的姿态改变，进而实现姿态校正。

参见图1，在一些实施例中，第一皮带21设有第一驱动机构23。第一驱动机构23比如采用电机，驱动第一皮带21运行。第一驱动机构23仅驱动第一皮带21动作，便于控制。

在一些实施例中，第二皮带22设有第二驱动机构24。第二驱动机构24比如采用电机，驱动第二皮带22运行。第二驱动机构24仅驱动第二皮带22动作，便于控制。

承上述，参见图1，在一些实施例中，止挡装置3包括伸缩缸。采用上述结构，便于控制和安装，且占用空间小。

在一些实施例中，烟条姿态校正装置还包括状态检测装置5，状态检测装置5被构造为用于检测伸缩缸处于伸出或回缩状态。

通过判断伸缩缸的状态，可以判断烟条8是否被停止。在一些实施例中，校正装置2在得到烟条8被停止的信号后，开始调整烟条8的姿态。

参见图1，状态检测装置5包括第一磁性开关51、第二磁性开关52和磁铁。第一磁性开关51设于伸缩缸的无杆腔外壁；第二磁性开关52设于伸缩缸的有杆腔外壁；磁铁设于伸缩缸的伸缩杆的端部。

伸缩缸的伸缩杆31处于伸出状态，第二磁性开关52能感应到磁铁，第二磁性开关52有信号输出。此状态下，第一磁性开关51不能感应到磁铁，第一磁性开关51没有信号输出。

伸缩缸的伸缩杆31处于回缩状态，第一磁性开关51能感应到磁铁，第一磁性开关51有信号输出。此状态下，第二磁性开关52不能感应到磁铁，第二磁性开关52没有信号输出。

参见图1，在一些实施例中，烟条姿态校正装置还包括切换阀6，切换阀6包括第一开口a、第二开口b和第三开口c。第一开口a用于与外部流体切换阀6源连通，第二开口b与伸缩缸的无杆腔连通，第三开口c与伸缩缸的有杆腔连通。其中，第一开口a择一与第二开口b和第三开口c连通。

伸缩缸需要伸出时，第一开口a和第二开口b连通。伸缩缸需要回缩时，第一开口a和第三开口c连通。

在一些实施例中，校正效果检测装置4包括第一传感器41和第二传感器42。第一传感器41设于止挡装置3的上游；第二传感器42设于第一传感器41的上游。

第一传感器41和第二传感器42比如都采用光电传感器，当第一传感器41能检测到烟条8，而第二传感器42检测不到烟条8时，说明烟条8的姿态正确。若第一传感器41和第二传感器42均能检测到烟条8，则说明烟条8是倾斜的，没有调整到位。由上述分析可知，通过第一传感器41和第二传感器42的检测信号，能够判断烟条8的姿态是否正确。

参见图1，在一些实施例中，第一传感器41和第二传感器42之间的距离比烟条8的长度长1mm-10mm。

第一传感器41和第二传感器42的距离是指两者之间在第一皮带21输送方向上的距离，如图5箭头所示，图5中的箭头示意了各段皮带的运输方向。其他图中的箭头，也是示意箭头所在皮带的运输方向。

在一些实施例中，烟条姿态校正装置还包括输送装置7，输送装置7设于校正装置2附近，用于将烟条8输送至校正装置2并接收校正装置2校正姿态后的烟条8。

可以视为校正装置2将输送装置7分为两段，校正装置2位于中间。若输送装置7输送至校正装置2的烟条8出现倾斜，则启动校正装置2对烟条8进行姿态调整。若输送装置7输送至校正装置2的烟条8没有出现倾斜，则校正装置2就将烟条8直接输送至输送装置7的下一段。

在一些实施例中，输送装置7包括第三皮带71和第四皮带72。第三皮带71设于校正装置2的下游；第四皮带72设于校正装置2的上游。第四皮带72将烟条8输送至校正装置2，若烟条出现倾斜，则校正装置2将其姿态调整至设定的姿态；然后输送至第三皮带71。若烟条没有出现倾斜，则校正装置2将烟条8直接输送至第三皮带71。

下面介绍一些具体实施例。

首先，介绍烟条姿态修正装置各部分的具体结构。

1、先介绍输送结构的结构。

四个皮带电机采用和原机完全相同的电机，四个皮带轮的直径相同。为方便描述，以图1以及与图1具有相同方位的附图的上、下、左、右作为参照。整个输送带分为左、中、右三段区域，中间区域的长度大于一条烟的长度，按下述方式装设皮带：

(1)左区域装设第三皮带71。第三驱动机构73具体采用电机，第三驱动机构73驱动第三皮带轮转动，第三皮带轮带动第三皮带71运动。

(2)右区域装设第四皮带72——第四皮带72的宽度和原机输送皮带的宽度相同，第四驱动机构74具体采用电机，第四驱动机构74带动第四皮带轮，第四皮带轮带动第四皮带72。

(3)中间区域装设两条相同的皮带，即第一皮带21和第二皮带22的结构相同。两条皮带位于中间区域上下侧，两条皮带的宽度要略小于第四皮带72宽度的一半。第一驱动机构23具体采用电机，第一驱动机构23带动第一皮带轮，第一皮带轮带动第一皮带21。第二驱动机构24具体采用电机，第二驱动机构24带动第二皮带轮，第二皮带轮带动第二皮带22。

2、下面介绍姿态判断装置1的结构。

姿态判断装置1具体采用激光位移传感器。将激光位移传感器固定在第二皮带22和第四皮带72交接处的第一挡板9上，发出的激光束垂直于输送皮带的运行方向。当没有烟条8从激光位移传感器经过时，激光束照射到第二挡板10。当有烟条8从激光位移传感器经过时，激光束照射到烟条8上。

3、下面介绍止挡装置3的结构。

止挡装置3具体采用伸缩缸，比如为气缸。伸缩缸包括伸缩杆31和缸体32。伸缩杆31安装在缸体32中。伸缩缸的伸缩由切换阀6控制。切换阀6具体采用电磁阀。

伸缩缸的伸缩杆31固定有磁铁，该磁铁随着伸缩杆31一起运动，伸缩缸位于第一皮带21和第二皮带22和第三皮带71交接处的上方。

切换阀6的第一开口(即进气端)a通入压缩空气，切换阀6的第二开口(出气端)b连接至伸缩缸的无杆腔，切换阀6的第三开口(出气端)c连接至伸缩缸的有杆腔。当切换阀线圈15不得电时，c端出气，b端不出气，此时伸缩缸的伸缩杆缩回。反之，切换阀线圈15得电(24V的DC)时，c端不出气，b端出气，此时伸缩缸伸缩杆向前伸出，以挡住校正装置2上的烟条8。

第一磁性开关51和第二磁性开关52固定在伸缩缸的有杆腔和无杆外壁，即伸缩缸的上下侧，磁性开关的姿态满足下列条件：当伸缩缸的伸缩杆31完全缩回时，第一磁性开关51被磁铁感应到(输出24V的DC信号)，而第二磁性开关52不被磁铁感应到(无信号输出)。反之当伸缩缸的伸缩杆31完全伸出时，第一磁性开关51不被磁铁感应到，第一磁性开关51无信号输出；而第二磁性开关52被磁铁感应到，第二磁性开关52输出24V的DC信号。

4、下面介绍校正效果检测装置4的结构。

校正效果检测装置4包括第一传感器41和第二传感器42。第一传感器41对应设有第一反光板11，第二传感器42对应设有第二反光板12。在一些实施例中，第一传感器41和第二传感器42都采用光电传感器。

在一些实施例中，第一传感器41和第二传感器42具体都采用相同的镜面反射式光电检测器。

第一传感器41固定在伸缩缸的伸缩杆31的右侧边缘的第一挡板9上。第二传感器42也固定在第一挡板9上，且位于第一传感器41的右侧(即烟条8输送的上游)。第一传感器41和第二传感器42的距离略大于一条烟的宽度。

在一些实施例中，第一传感器41和第二传感器42的检测光束都垂直于输送带运行方向。

第一反光板11和第二反光板12都固定在第二挡板10上。第一反光板11对准第一传感器41，第二反光板12对准第二传感器42。

当光电检测器和反光板之间没有任何物体时，光电检测器的信号端无信号输出，反之当有物***于光电检测器和反光板之间时，光电检测器输出24V的DC信号。

接下来，介绍烟条姿态校正装置2的电路连接。

参见图2和图3，将姿态判断装置1、第一传感器41、第二传感器42、第一磁性开关51、第二磁性开关52都与PLC电连接。姿态判断装置1、第一传感器41、第二传感器42、第一磁性开关51、第二磁性开关52输出的信号都输入到可编程逻辑控制器PLC13中。

PLC13的输出端连接至：切换阀线圈15、四个接触器K1线圈151、K2线圈152、K3线圈153、K4线圈154、报警灯155。

参见图2和图3，四个接触器K1、K2、K3、K4的主触点一端接入三相交流电，另一端分别连接至第三驱动机构73、第四皮带72电机、第一驱动机构23和第二驱动机构24。

参见图5，接下来，介绍检测控制过程。先定义以下参数：激光位移传感器前端和烟条8输送通道第二挡板10的距离为M。一条烟的宽度为X(短边)，长度为Y(长边)。

(一)测量激光位移传感器得到的信号个数m

PLC13控制四个接触器K1、K2、K3、K4吸合，四个电机运转并带动四条皮带运行。人为使得一条姿态正确的烟条8在输送皮带上运行，且从激光位移传感器经过。

激光位移传感器的距离信号从M值突变为小于M值，至距离信号从小于M的数值突变为M值的过程中，PLC13每隔时间T0获取一个激光位移传感器的距离信号，此过程中得到的距离信号个数为m。

上述测量过程只需要进行一次即可。

(二)测量出烟条8倾斜情况

实际运行时，激光位移传感器的距离信号从M值突变为小于M值，至距离信号从小于M的数值突变为M值的过程中，PLC13每隔时间T₀获取一个激光位移传感器的距离信号，此过程中获取得到的激光位移传感器的距离信号为Z₁、Z₂、Z₃……Z_N，信号个数为N。

计算出

然后计算出

然后将σ与σ₀比较得到以下判断结果。其中，σ₀为设定值，其值要取的很小，如0.001～0.03。

情况一：σ≤σ₀时，计算出烟条8运行距离

(1)L＜(X+Y)/2时，烟条8倾斜角α＝0°

(2)L＞(X+Y)/2时，烟条8倾斜角α＝90°

情况二：σ＞σ₀时，Z_n是Z₁、Z₂、Z₃……Z_N中的最小值，且是第n个信号，计算出：

根据上述计算结果，下面分类讨论各种情况。

(1)AC＜(X+Y)/2或BC＞(X+Y)/2时，烟条8上部前倾。

通过下述公式(S1)和公式(S2)计算得到倾斜角度α，通过α的大小判断是否校正。具体来说，分为三种情况。第一种，若α≤α₁时，烟条8只发生了轻微的歪斜，不需要对烟条8进行校正。第二种，若α≥α₂时，烟条8发生了非常严重的歪斜，通过校正装置无法对烟条8进行校正，此时PLC13使得接触器K4、K3失电，第一皮带21和第二皮带22同时停止运行，烟条8不能进入到下游机中，且PLC13驱动报警灯155发出报警信号，以提醒工作人员进行处理。第三种，若α₁＜α＜α₂时，烟条8发生了歪斜，且通过校正装置校正。其中，α₁和α₂为设定值。

或者

(2)AC＞(X+Y)/2或BC＜(X+Y)/2时，烟条8下部前倾。

通过下述公式(S3)和公式(S4)计算得到倾斜角度α，通过α的大小判断是否校正。具体来说，分为三种情况。第一种，若α≤α₁时，烟条8只发生了轻微的歪斜，不需要对烟条8进行校正。第二种，若α≥α₂时，烟条8发生了非常严重的歪斜，通过校正装置无法对烟条8进行校正，此时PLC13使得接触器K4、K3失电，第一皮带21和第二皮带22同时停止运行，烟条8不能进入到下游机中，且PLC13驱动报警灯155发出报警信号，以提醒工作人员进行处理。第三种，若α₁＜α＜α₂时，烟条8发生了歪斜，且通过校正装置校正。其中，α₁和α₂为设定值。

或者

(3)根据上述分析可知，无论烟条8的倾斜方向如何，可以根据上述计算结果得到的α，统一对烟条8按照以下策略判断是否需要进行姿态校正。

设定两个参数α₁和α₂，0°＜α₁＜α₂＜90°

1、α≤α₁时，烟条8只发生了轻微的歪斜，无须对烟条8校正。

2、α≥α₂时，烟条8歪斜严重，无法校正，而采用下述步骤：

(1)使第一皮带21和第二皮带22停止运行，将烟条8停留在第一皮带21和第二皮带22中；

(2)报警灯155发出报警信号。

3、α₁＜α＜α₂时，对烟条8按照下述步骤进行校正：

(1)挡住烟条8。切换阀6得电，驱动伸缩缸使得伸缩杆31伸出，当第一磁性开关51不被感应到，而第二磁性开关52被感应到时，表明伸缩缸伸缩杆31完全伸出。

(2)校正烟条8。第一传感器41被感应到时，表明烟条8已经和伸缩缸的伸缩杆31相接触了。如果烟条8上部前倾，则使得第一皮带21停止，第二皮带22继续运行。反之如果烟条8下部前倾，则使得第二皮带22停止，第一皮带21继续运行。

(3)静止烟条8。当第一传感器41被感应到，而第二传感器42没有被感应到时，表明烟条8已经校正成功，于是同时停止第一皮带21和第二皮带22，使得烟条8静止。

(4)不再挡住烟条8。切换阀6失电，伸缩缸的伸缩杆31缩回，当第一磁性开关51被感应到，而第二磁性开关52不被感应到时，表明伸缩缸伸缩杆已经完全缩回。

(5)放行烟条8。第一皮带21和第二皮带22同时运行，校正后的烟条8继续往前运行至下游机。

下面介绍几种具体的调整情形。

1、介绍输送带的相关内容。

输送皮带区域分割为左、中、右三段区域，中间区域的长度要大于一条烟的长度，以便中间区域能够完整的覆盖一条烟。四条输送皮带的机构和原机类似，即电机带动皮带轮，皮带轮带动输送皮带：

(1)左区域装设第三皮带71。第三驱动机构73带动第三皮带轮转动，第三皮带轮带动第三皮带71工作。

(2)右区域装设第四皮带72。第四皮带72电机带动第四皮带轮转动，第四皮带轮带动第四皮带72工作。

(3)中间区域装设两条相同的皮带，即第一皮带21和第二皮带22。两条皮带位于上下侧，两条皮带的宽度要略小于原机输送皮带宽度的一半，第一驱动机构23带动第一皮带轮，第一皮带轮带动第一皮带21。第二驱动机构24带动第二皮带轮转动，第二皮带轮带动第二皮带22工作。

2、下面介绍激光位移传感器的相关内容。

激光位移传感器用于检测该检测器前端与该检测器发出的激光束照射到的物体的距离。

将激光位移传感器固定在第一皮带21和第二皮带22和第四皮带72交接处的第一挡板9上，发出的激光束垂直于输送皮带的运行方向。

3、下面介绍伸缩缸、切换阀6和磁性开关的相关内容。

伸缩缸位于第一皮带21、第二皮带22和第三皮带71交接处的上方。

压缩空气进入切换阀6的第一开口a，切换阀6的第二开口b通过气管连接至伸缩缸的上端，切换阀6的第三开口c通过气管连接至伸缩缸的下端。当切换阀6的线圈不得电时，第三开口c和第一开口a连通，伸缩缸的有杆腔连通，此时伸缩缸伸缩杆将缩回。反之，当切换阀6的线圈得电24V的DC信号时，第一开口a与第二开口b连通，伸缩缸的无杆腔进气，此时伸缩缸伸缩杆将向前伸出。

伸缩缸采用这种类型的伸缩缸——伸缩缸内部的的伸缩杆上固定有磁铁(图中未示出)，该磁铁会随着伸缩杆的运行而运行。将第一磁性开关51和第二磁性开关52固定在伸缩缸的上下侧，使得当伸缩缸伸缩杆31完全缩回时，第一磁性开关51被磁铁感应到，而第二磁性开关52不被磁铁感应到，此时第一磁性开关51的信号端输出24V的DC信号，而第二磁性开关52信号端无信号输出。反之，当伸缩缸伸缩杆完全伸出时，第一磁性开关51不被磁铁感应到，而第二磁性开关52被磁铁感应到，此时第一磁性开关51的信号端无信号输出，而第二磁性开关52信号端输出24V的DC信号。

4、下面介绍光第一传感器41和第二传感器42的结构。

在一些实施例中，第一传感器41和第二传感器42均采用两个相同的镜面反射式光电检测器。

第一传感器41固定在伸缩缸伸缩杆的右侧边缘的第一挡板9上，该第一传感器41的检测光束垂直于输送带运行方向，第一反光板11固定在第二挡板10上并对准第一传感器41，当第一传感器41和第一反光板11之间没有任何物体时，第一传感器41的信号端无信号输出，反之当有物***于第一传感器41和第一反光板11之间时，第一传感器41输出24V的DC信号。

第二传感器42也固定第一挡板9上，该第二传感器42的检测光束也垂直于输送带运行方向，该第二传感器42位于第一传感器41的右侧，且和第二传感器42的距离要略大于一条烟的宽度。第二反光板12固定在第二挡板10上并对准第二传感器42，当第二传感器42和第二反光板12之间没有任何物体时，第二传感器42的信号端无信号输出，反之当有物***于第二传感器42和第二反光板12之间时，第二传感器42输出24V的DC信号。

二、下面介绍电路连接的相关内容。

如图2和图3所示，将激光位移传感器、第一传感器41、第二传感器42、第一磁性开关51、第二磁性开关52的信号输入到可编程逻辑控制器PLC13中。PLC13的输出端连接至：切换阀6的线圈、四个接触器K1、K2、K3、K4线圈、报警灯。

四个接触器K1、K2、K3、K4的主触点一端接入三相交流电，另一端分别连接至第三驱动机构73、第四皮带72电机、第一驱动机构23和第二驱动机构24，于是PLC13就可以通过控制四个接触器K1、K2、K3、K4来控制四个电机的运行和停止。

三、下面介绍检测控制过程。

定义烟条8输送皮带上烟条8的倾斜角α为：烟条8的长边所在直线与输送皮带运行方向的垂线的夹角。0°≤α≤90°，倾斜角α越大，则烟条8歪斜越严重。PLC13每隔时间T₀获取1个激光位移传感器的距离信号并存储起来。

激光位移传感器前端和烟条8输送通道第二挡板10的距离为M，当激光位移传感器没有检测到烟条8时，激光束照射到烟条8输送通道的第二挡板10，此时激光位移传感器检测到的距离信号为M，当有烟条8从激光位移传感器中经过时，激光束照射到烟条8上，此时检测到的距离信号要小于M。

当激光位移传感器检测到的距离信号从M突变为小于M的数值时，表明此时激光位移传感器刚开始检测到一条烟，此时激光束所照射到的烟条8上的点称为烟条8的左顶点A。

当激光位移传感器检测到的距离信号从小于M的数值突变为M时，表明一条烟即将离开激光位移传感器，此时激光束所照射到的烟条8上的点称为烟条8的右顶点B。

从激光位移传感器检测到烟条8的左顶点A至检测到烟条8的右顶点B，即烟条8从激光位移传感器经过的过程中，PLC13获取得到的激光位移传感器的距离信号分别为Z₁、Z₂、Z₃……Z_N，每相邻两个信号的时间间隔为T₀，信号的个数为N，第一个信号Z1和左顶点A对应，最后一个信号Z_N和右顶点B对应。在各附图中，顶点A是激光位移传感器检测到的第一个顶点，顶点B是激光位移传感器检测到的最后一个顶点。

(一)测量m

PLC13控制四个接触器K1、K2、K3、K4吸合，四个电机运转并带动四条皮带运行，由于四个电机的速度相同，且四个皮带轮的直径也是相同的，因此四条皮带的速度也是完全相同的。

如图4、图5和图6，使得一条没有歪斜的烟在输送皮带上运行，且从激光位移传感器经过，从激光位移传感器检测到烟条8的左顶点A至检测到烟条8的右顶点B的过程中，PLC13每隔时间T₀获取得到的激光位移传感器的距离信号的个数N＝m。

烟条8的宽度为X(短边长度)，于是这个过程中烟条8运行的距离L＝X；每相邻两个信号的时间间隔为T₀，因此该过程所用的时间T_AB＝(m-1)T₀；于是烟条8运行的速度

上述过程只需要进行一次即可，如第一次装设本装置时进行上述过程获取m值。

(二)实际运行时，测量出烟条8倾斜情况

实际运行时，如图4至图17，从激光位移传感器检测到烟条8的左顶点A至检测到右顶点B的过程中，PLC13获取得到的激光位移传感器的距离信号为Z₁、Z₂、Z₃……Z_N，信号个数为N，每相邻两个信号的时间间隔为T₀。

计算出Z₁、Z₂、Z₃……Z_N的算数平均值：

然后计算出Z₁、Z₂、Z₃……Z_N的标准差

σ₀是个设定值，该值要取的很小，如0.01。

1、当σ≤σ₀时。如图7至图12，Z₁、Z₂、Z₃……Z_N之间的偏差非常小，于是判断该过程中激光位移传感器只检测到了一条烟的短边或长边，倾斜角α＝0°或α＝90°。

该过程所用的时间T_AB＝(N-1)T₀

烟条8运行速度为：

于是烟条8运行的距离为：

其中，一条烟的宽度为X(短边)，长度为Y(长边)。

如果烟条8的短边从激光位移传感器中经过，烟条8运行的距离L就等于烟条8宽度X。反之，如果烟条8的长边从激光位移传感器中经过，烟条8运行的距离L就等于烟条8的长度Y，因此比较L的大小就可以判断出此时烟条8的状态，具体判断方法为：

(1)第一种情形为：L＜(X+Y)/2。

如图4、图5和图6，激光位移传感器检测到烟条8的短边，于是烟条8倾斜角α＝0°。

(2)第二种情形为：L＞(X+Y)/2。

如图7、图8和图9，激光位移传感器检测到烟条8的长边，于是烟条8倾斜角α＝90°。

2、当σ＞σ₀时。如图10至图17，Z₁、Z₂、Z₃……Z_N之间的偏差很大，于是判断该过程中烟条8的短边和长边都被激光位移传感器检测到了，该烟条8发生了倾斜，倾斜角0°＜α＜90°。

如图10至图17，烟条8的短边和长边的交界点称为中顶点C。

如图18和图19，按照以下方式建立烟条8参数计算模型：

A、C、B是烟条8的左、中、右三个顶点，AC垂直于BC，AC先于BC出现。AC是烟条8中先被激光位移传感器检测到的边，BC是烟条8随后被激光位移传感器检测到的边。

参见图18和图19，DEF是激光位移传感器沿着烟条8运行的方向所在的直线，AD、EC、FB和直线DEF垂直。C垂直DA于G，CH垂直FB于H。

激光位移传感器检测到左顶点A时，距离信号为Z₁，则DA＝Z₁。

激光位移传感器检测到右顶点B时，距离信号为Z_N，则FB＝Z_N。

Z₁、Z₂、Z₃……Z_N中的最小值为Z_n，Z_n是N个信号中的第n个信号，信号Z_n对应于烟条8上的中顶点C，于是EC＝Z_n；

于是有下述两个公式：

GA＝DA-DG＝DA-EC＝Z₁-Z_n

HB＝FB-FH＝FB-EC＝Z_N-Z_n

从激光位移传感器检测到左顶点A至检测到中顶点C的过程中，获得的距离信号个数为n，每相邻的两个信号之间的时间间隔为T₀，于是这个过程持续的时间T_AC＝(n-1)T₀，烟条8运行的速度

于是烟条8运行的距离

从激光位移传感器检测到中顶点C至检测到右顶点B的过程中，获得的距离信号个数为N-n，每相邻的两个信号之间的时间间隔为T₀，于是这个过程持续的时间T_CB＝(N-n)T₀，烟条8运行的速度

于是烟条8运行的距离

于是有下述公式：

(1)AC＜(X+Y)/2或BC＞(X+Y)/2时，如图18，AC是短边，BC是长边，则判断烟条8的上部向前倾斜。由此采用下述公式可以计算出倾角的大小。

或者

(2)AC＞(X+Y)/2或BC＜(X+Y)/2时。如图19，AC是长边，BC是短边，则判断烟条8的下部向前倾斜。由此采用下述公式可以计算出倾角的大小。

或者

α的检测流程见图20所示。

(三)对烟条8进行校正

由于计算时间很短，且中间区域皮带的长度要大于一条烟的长度，因此通过上述方式判断出烟条8的倾斜情况后，烟条8还是位于中间区域，此时根据烟条8的倾斜情况对烟条8进行校正，具体如下：

设定两个参数α₁和α₂，0°＜α₁＜α₂＜90°，如α₁＝10°，α₂＝70°。

1、α≤α₁时，烟条8只发生了轻微的歪斜，无须对烟条8校正。

2、α≥α₂时，烟条8发生了非常严重的歪斜，通过校正装置无法对烟条8进行校正，此时PLC13使得接触器K4、K3失电，第一皮带21和第二皮带22同时停止运行，烟条8不能进入到下游机中，且PLC13驱动报警灯发出报警信号，以提醒工作人员进行处理。

3、α₁＜α＜α₂时，烟条8发生了歪斜，且通过校正装置校正。

情况一、如果烟条8上部前倾，则以下述方式对烟条8进行校正。

1)如图21所示，使切换阀6得电，切换阀6驱动伸缩缸，伸缩缸伸缩杆伸出，当第一磁性开关51不被感应到，而第二磁性开关52被感应到时，表明伸缩缸的伸缩杆已经完全伸出。

2)如图22所示，当第一传感器41被感应到时，表明烟条8已经和伸缩缸的伸缩杆31相接触了。于是如图23所示，使得第一皮带21停止，第二皮带22继续带动烟条8的下部向前运行。

3)如图24所示，当第一传感器41被感应到，而第二传感器42没有被感应到时，表明烟条8已经校正成功。于是，如图25，同时停止第一皮带21和第二皮带22，使得烟条8静止，静止的目的是为了防止伸缩缸伸缩杆缩回过程中烟条8再次发生歪斜。

4)如图26所示，使切换阀6失电，伸缩缸伸缩杆缩回，当第一磁性开关51被感应到，而第二磁性开关52不被感应到时，表明伸缩缸伸缩杆已经完全缩回；

5)如图27和图28所示，第一皮带21和第二皮带22同时运行，校正后的烟条8继续往前运行至下游机，校正过程结束。

情况二、如果烟条8下部前倾，则通过下述方式对烟条8进行校正。

1)如图29所示，使切换阀6得电，切换阀6驱动伸缩缸，伸缩缸伸缩杆伸出，当第一磁性开关51不被感应到，而第二磁性开关52被感应到时，表明伸缩缸伸缩杆已经完全伸出。

2)如图30所示，当第一传感器41被感应到时，表明烟条8已经和伸缩缸伸缩杆相接触了，于是如图31所示，使得第二皮带22停止，第一皮带21继续带动烟条8的上部向前运行。

3)如图32所示，当第一传感器41被感应到，而第二传感器42没有被感应到时，表明烟条8已经校正成功。于是，如图25所示，同时停止第一皮带21和第二皮带22，使得烟条8静止，静止的目的是为了防止伸缩缸伸缩杆缩回过程中烟条8再次发生歪斜。

4)如图26所示，使切换阀6失电，伸缩缸伸缩杆缩回，当第一磁性开关51被感应到，而第二磁性开关52不被感应到时，表明伸缩缸伸缩杆已经完全缩回。

5)如图27和图28所示，第一皮带21和第二皮带22同时运行，校正后的烟条8继续往前运行至下游机，校正过程结束。

本发明实施例的技术方案，实现了歪斜烟条8的检测和校正，可减少由于烟条8歪斜导致的烟条8挤压、机器停机等故障，保障了产品质量，提高了机器运行稳定性。

本发明另一实施例还提供一种烟条姿态校正方法，其比如采用上述任一实施例提供的烟条姿态校正装置实现。该方法包括以下步骤：

首先、判断烟条8在输送过程中是否出现倾斜。

其次、若出现倾斜，则调整烟条8的姿态直至其姿态满足要求。

可选地，只有在烟条8的倾角满足上述的α的限定条件时，才进行姿态调整。关于此内容，具体请参见上文介绍，此处不再赘述。

最后、继续输送烟条8。

在一些实施例中，采用以下步骤判断烟条8是否出现倾斜：

首先，判断烟条8的倾斜姿态；

其次，根据烟条8的倾斜姿态，单独运动第一皮带21或者第二皮带22直至烟条8的姿态满足要求。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (16)

1.一种烟条姿态校正方法，其特征在于，包括以下步骤：

采用烟条姿态校正装置的姿态判断装置(1)判断烟条(8)是否倾斜；其中，所述姿态判断装置(1)包括激光位移传感器，所述激光位移传感器固定在所述校正装置(2)的第二皮带(22)和第四皮带(72)交接处的第一挡板(9)上，所述激光位移传感器发出的激光束垂直于输送皮带的运行方向；在所述激光位移传感器的距离信号从M值突变为小于M值，至距离信号从小于M的数值突变为M值的过程中，每隔时间T₀获取一个激光位移传感器的距离信号，此过程中获取得到的所述激光位移传感器的距离信号为Z₁、Z₂、Z₃……Z_N，信号个数为N；计算出

然后计算出

其中，σ₀为设定值；所述烟条(8)运行距离

其中，当σ≤σ₀时，如果L＜(X+Y)/2，所述烟条(8)倾斜角α＝0°，如果L＞(X+Y)/2，则所述烟条(8)倾斜角α＝90°；

如果σ＞σ₀，所述烟条(8)处于倾斜状态，计算得到的所述烟条(8)的倾角α满足下述关系时：α₁＜α＜α₂，采用所述烟条姿态校正装置的校正装置(2)在所述烟条(8)倾斜时校正所述烟条(8)的姿态；其中，如果所述烟条(8)的上部前倾，则根据下述公式(S1)或者公式(S2)计算所述烟条(8)的倾角α；如果所述烟条(8)的下部前倾，则根据下述公式(S3)或者公式(S4)计算所述烟条(8)的倾角α；

其中，公式(S1)为：

公式(S2)为：

公式(S3)为：

公式(S4)为：

上述各个公式中：所述烟条(8)的顶点A对应的距离信号为Z₁；所述烟条(8)的顶点B对应的距离信号为Z_N；所述烟条(8)的中顶点C对应的距离信号为Z_n；从所述烟条(8)的顶点A至检测到中顶点C的过程中获得的距离信号个数为n；从所述烟条(8)的中顶点C至检测到右顶点B的过程中获得的距离信号个数为N-n；检测到的距离信号在两次突变过程中，得到的距离信号个数为m；α₁和α₂为设定值；所述烟条(8)的中顶点C位于所述烟条(8)的顶点A和顶点B之间；所述烟条(8)的宽度为X，长度为Y，M为所述激光位移传感器前端和烟条输送通道的第二挡板(10)的距离。

2.根据权利要求1所述的烟条姿态校正方法，其特征在于，所述烟条姿态校正装置还包括：

止挡装置(3)，被构造为在所述烟条(8)倾斜时停止所述烟条(8)的运输。

3.根据权利要求2所述的烟条姿态校正方法，其特征在于，所述烟条姿态校正装置还包括：

校正效果检测装置(4)，用于检测所述烟条(8)是否已被校正姿态。

4.根据权利要求1所述的烟条姿态校正方法，其特征在于，所述校正装置(2)包括：

第一皮带(21)，设于所述烟条(8)的输送路径上，且所述第一皮带(21)的宽度比所述烟条(8)的宽度多1mm-15mm；以及

所述第二皮带(22)，设于所述烟条(8)的输送路径上，且所述第一皮带(21)的宽度比所述烟条(8)的宽度多1mm-15mm；

其中，所述第一皮带(21)和所述第二皮带(22)平行设置。

5.根据权利要求4所述的烟条姿态校正方法，其特征在于，所述第一皮带(21)设有第一驱动机构(23)。

6.根据权利要求4所述的烟条姿态校正方法，其特征在于，所述第二皮带(22)设有第二驱动机构(24)。

7.根据权利要求2所述的烟条姿态校正方法，其特征在于，所述止挡装置(3)包括伸缩缸。

8.根据权利要求7所述的烟条姿态校正方法，其特征在于，所述烟条姿态校正装置还包括：

状态检测装置(5)，被构造为用于检测所述伸缩缸处于伸出或回缩状态。

9.根据权利要求8所述的烟条姿态校正方法，其特征在于，所述状态检测装置(5)包括：

第一磁性开关(51)，设于所述伸缩缸的无杆腔外壁；

第二磁性开关(52)，设于所述伸缩缸的有杆腔外壁；以及

磁铁，设于所述伸缩缸的伸缩杆的端部。

10.根据权利要求7所述的烟条姿态校正方法，其特征在于，所述烟条姿态校正装置还包括：

切换阀(6)，包括第一开口、第二开口和第三开口，所述第一开口用于与外部流体源连通，所述第二开口与所述伸缩缸的无杆腔连通，所述第三开口与所述伸缩缸的有杆腔连通；

其中，所述第一开口择一与所述第二开口和所述第三开口连通。

11.根据权利要求3所述的烟条姿态校正方法，其特征在于，所述校正效果检测装置(4)包括：

第一传感器(41)，设于所述止挡装置(3)的上游；以及

第二传感器(42)，设于所述第一传感器(41)的上游。

12.根据权利要求11所述的烟条姿态校正方法，其特征在于，所述第一传感器(41)和所述第二传感器(42)之间的距离比所述烟条(8)的长度长1mm-10mm。

13.根据权利要求11所述的烟条姿态校正方法，其特征在于，所述第一传感器(41)和/或所述第二传感器(42)包括光电传感器。

14.根据权利要求1所述的烟条姿态校正方法，其特征在于，还包括：

输送装置(7)，设于所述校正装置(2)附近，用于将所述烟条(8)输送至所述校正装置(2)并接收所述校正装置(2)校正姿态后的烟条(8)。

15.根据权利要求14所述的烟条姿态校正方法，其特征在于，所述输送装置(7)包括：

第三皮带(71)，设于所述校正装置(2)的下游；以及

第四皮带(72)，设于所述校正装置(2)的上游。

16.根据权利要求1所述的烟条姿态校正方法，其特征在于，所述校正所述烟条(8)的姿态包括以下步骤：

判断所述烟条的倾斜姿态；

根据所述烟条的倾斜姿态，单独运动第一皮带或者第二皮带直至所述烟条的姿态满足要求。

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