CN109701891A - 一种箱体底部破损检测装置及依据该检测装置剔除破损烟箱的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种烟箱底部破损检测装置及依据该检测装置剔除破损烟箱的方法，检测装置包括：底架；轴，固定安装于所述底架上；若干个摆动组件，间隔安装于所述轴上，每组摆动组件包括至少一片穿设在轴上可绕轴摆动的摆动片；测距传感器，安装于所述底架上且与所述摆动组件的摆动片一一对应；控制器，所有测距传感器接入该控制器。底架固定于制丝高架库输送机输送轨道上，轴垂直与烟箱输送方向安装，测距传感器位于沿烟箱输送方向的前侧；摆动组件为本发明微动部分的核心，将行进中箱子底部木板表面轮廓的信息转换成摆动组件摆动的角度，再通过后续测距传感器和控制器的实时采集和计算，实现烟箱底部破损检测的功能。

Description

一种箱体底部破损检测装置及依据该检测装置剔除破损烟箱 的方法

技术领域

本发明涉及一种检测设备，具体涉及一种应用于制丝高架库的烟箱底部破损检测装置及依据该检测装置自动剔除破损烟箱的方法。

背景技术

卷烟厂经过新一轮技改以后，普遍采用高架库式物料存储方式，而物料存储载体均采用可加去盖的不锈钢架构的箱式存储体,行业内简称为高架库烟箱。立体仓库及自动化配送物流***大生产厂家为烟草制丝定制的高架库***均采用统一标准，其定制的烟箱底部均采用相同的尺寸和材质。

公开号为CN207336381U的中国实用新型专利公开了一种四相机成品烟箱外观检测装置，包括四个检测CCD相机、LED光源、相机、光源触发开关和限位轨道，设烟箱输送带的输送方向为前、相反方向为后，利用相机、光源触发开关感应烟箱的到位情况，当烟箱检测到位后，触发四个检测CCD相机和LED光源工作，进行拍摄，四个检测CCD相机通过独立的相机支撑架分别设置在烟箱输送带的两侧，每侧设置两个、前后设置，四个检测CCD相机构成长方形结构，且每个检测CCD相机拍摄烟箱的一个上顶角的三面。

公开号为CN 204086162U的中国实用新型专利公开了一种烟箱外形检测装置，框架设置在入库前的辊道输送机上，左侧面检测机构及右侧面检测机构分别成对的安装在框架上下两横梁上，顶面检测机构彼此对置的安装在框架两立柱的上端，前后面检测机构竖直的安装在框架的两个立柱上，托盘检测机构彼此对置的安装在框架两立柱的下端，托盘检测机构的高度低于托盘在输送机上的高度。

目前申请人制丝车间共有两个烟丝高架库，共有10000多只符合烟草物流标准的烟丝箱投入使用。烟丝箱的底部是采用木质材料作为烟丝箱的支撑，该支撑直接作用于链式输送机的链条与棍道输送机的棍道表面，当该木质支撑出现破损，会引起输送机烟箱传输失败，严重的会损坏输送机的链条与棍道，甚至导致设备停机。针对该问题，目前只能采用被动预防的方法，当发现底部破损烟丝箱，人工记录箱号，该烟丝箱完成任务后，人工剔除出高架库***。由于该木质材料，机械强度低，容易造成破损，当底部破损烟丝箱在清洁、装箱、翻箱、存储的移动过程中，影响设备的正常运行，造成停机断料，影响产品质量。

因此，需要设计一种能自动检测烟箱底部破损情况并以此为依据剔除烟箱的检测剔除装置。

发明内容

本发明提供一种应用于制丝高架库的烟箱底部破损检测装置，利用机械原理和测距传感器，能自动检测烟箱底部破损情况并依次为依据剔除烟箱的检测剔除装置，以减少烟箱破损导致的高架库停机等现象。

一种烟箱底部破损检测装置，包括：

底架；

轴，固定安装于所述底架上；

若干个摆动组件，间隔安装于所述轴上，每组摆动组件包括至少一片穿设在轴上可绕轴摆动的摆动片；

测距传感器，安装于所述底架上且与所述摆动组件的摆动片一一对应；

控制器，所有测距传感器接入该控制器。

底架固定于制丝高架库输送机输送轨道上，轴垂直与烟箱输送方向安装，测距传感器位于沿烟箱输送方向的前侧；摆动组件为本发明微动部分的核心，将行进中箱子底部木板表面轮廓的信息转换成摆动组件摆动的角度，再通过后续测距传感器和控制器的实时采集和计算，实现烟箱底部破损检测的功能。

本发明检测装置的检测原理：当没有烟箱经过时，摆动机构在自重作用下，恢复初始状态，即摆动角度为零；当烟箱刚到来时，由于烟箱底部木板的接触，使得摆动机构上部向烟箱行进方向歪斜，致使整个摆动机构发生角度的偏转；若烟箱底部木质没有磨损，在烟箱行进整个过程中摆动机构始终保持同一个摆动角度，反应到与测距传感器之间的间距上即间距不发生变化；若烟箱底部木质有缺损，则摆动机构会发生反弹，无法保证始终保持一个摆动角度，因此，与测距传感器之间的间距也会发生对应的变化，控制器采集到间距的变化，以此判断烟箱底部是否存在破损。

优选地，所述底架包括：

两根相互平行的固定条；

沿固定条长度方向固定于两固定条上的至少两个支撑架，所述轴安装于该支撑架上。

固定条采用铝合金固定条，铝合金固定条为烟草物流常用的铝合金材质中空的固定条，主要用于将整个发明装置安装于制丝高架库输送机上。

所述支撑架带有一个与固定条固定的底板和一个用于支撑轴的支撑板；所述底板与固定条之间通过带垫片六角螺栓和底板固定螺母的固定，起到支撑和紧固作用；所述支撑板的顶部带有安装所述轴的安装槽。

优选地，还包括安装于所述底架上且位于相邻摆动组件之间的摆动片复位磁铁。

进一步优选地，所述摆动片复位磁铁为南北磁铁；所述南北磁铁设置为两组，每组南北磁铁均包括独立的S极和N极。通过磁铁安装组件进行安装。

南北磁铁的主要作用是利用磁铁的物理特性吸引摆动片恢复到初始位置，摆动片在其自身重力作用下可实现复位，增加复位磁铁可大大增强摆动片的复位速率。

摆动组件的设置数量与烟箱底部木质部分的底条相适应。例如，烟箱底部木质部分的底条有3条，对应的设置三组摆动组件，压箱底部的木质部分与对应的摆动组件相接处。优选地，每组摆动组件的摆动片数量为2～5片；每组摆动组件的摆动片数量可以相同也可以不同。

优选地，所述摆动组件还包括：

设于相邻摆动片之间的滚轮或尼龙隔套；

以及分别位于两个边侧摆动片外侧且穿套在所述轴上的锁紧套。

滚轮和尼龙隔套为尼龙材质的缓冲圈，作用是将各个摆动片隔离开来，保持相对独立，两者区别仅为安装位置与尺寸；锁紧套安装于摆动片、滚轮或尼龙隔套组合的两端，主要作用是将该微动机构体固定，防止其侧滑、偏离检测目标，即限制摆动组件沿轴的轴向滑动。

优选地，所述摆动片在不受外力的状态下位于轴上方的部分轻于位于轴下方的部分。进一步地，位于轴上方的部分小于于位于轴下方的部分且位于轴上方的部分带有镂空孔。

摆动片为摆动组件的核心部分，其形状设置为“上轻下重、上小下大、上空下实”，在没有烟箱通过时，可通过自身重力作用复位至摆动角度为零。

进一步优选地，设置三组摆动组件，每组摆动组件包括2～4片摆动片；各摆动组件的摆动片可以相同也可以不同。

进一步地，本发明的装置还设有检测通过物体是否烟箱的判断组件。

优选地，还包括判断通过物体是否为烟箱的判断组件，所述判断组件包括：

设于相邻摆动组件之间且穿套于所述轴上并与轴之间可相对转动的安装架，该安装架带有位于穿套于轴上的轴连接部、位于轴上方的板连接部和位于轴下方的摆臂；

与所述板连接部可调连接的竖向板，竖向板的外轮廓小于烟箱底部的内凹；

以及安装于所述安装架下方的限位开关，限位开关的探头朝向所述摆臂底部，该限位开关接入所述控制器。

摆动片复位磁铁采用南北磁铁，包括独立的S极和N极；所述摆动片复位磁铁通过磁铁安装组件安装于相邻摆动片之间且位于判断组件的安装架的下方。

每组摆动片复位磁铁包括两组南北磁铁，分别对应于两侧的摆动片。

进一步优选地，所述磁铁安装组件包括：

固定安装于两个所述固定条之间的磁铁支撑板，两组南北磁铁的N极均固定于该支撑板上；

以及固定安装于所述摆臂底部两侧的强磁固定座，两组南北磁铁的S极对应固定于该强磁固定座的底部。

磁铁的S和N极分别采用螺钉或螺栓固定于对应的支架上。

磁铁N级固定在支撑底板上，固定不动，磁铁S级安装于摆臂底部，跟随摆臂摆动。

所述限位开关的探头竖向贯通所述磁铁支撑板并固定于所述磁铁支撑板上；固定方式可采用上下两个螺母固定。限位开关选用本领常用限位开关，例如，可选用选用倍加福公司产的NBB2-12GM50-E0。

竖向板外轮廓略小于烟箱底部无木质底板的内凹，优选地，竖向板采用不锈钢板，不锈钢钢板配合下方的限位开关能鉴别正在通过的物体是否为烟箱，检测时，若经过物体为烟箱，则不锈钢板位于烟箱底部相邻木质部分中的凹槽中但不与烟箱底部接触，安装架相对于轴不摆动，摆臂不动，下方限位开关始终处于检测有效状态；若经过物体不是烟箱，则不锈钢板触碰到非烟箱物体，安装架相对于轴摆动，摆臂摆动一定角度，导致下方限位开关处于检测无效状态。

进一步优选地，所述板连接部上设置横向条孔；每个安装架上对应连接两块所述竖向板，所述竖向板上设置用于与板连接部连接的竖向条孔和用于两块竖向板互相连接的横向条孔。不锈钢板的竖向条孔对应钢板连接部上的横向条孔，通过紧固螺栓固定连接，两块不锈钢板相互衔接，通过穿管两个钢板的横向条孔的螺栓固定。实现不锈钢板的可调安装，不锈钢板的高度及宽度均可微调，以适应不同尺寸的烟箱。

优选地，还包括传感器插座，所述传感器插座通过底座固定于所述底架上；所述传感器插座上带有传感器卡槽，所述测距传感器安装于对应的传感器卡槽中，所述测距传感器的探头端正对对应的摆动片。

进一步地，插座底座固定在固定条上。测距传感器插座安装于测距传感器底座上，测距传感器底座通过螺栓固定在铝合金固定条上，测距传感器插座上多个椭圆孔适合安装多个测距传感器。

优选地，还包括执行模块，所述执行模块包括接入并受控于所述控制器的报警显示灯和硬件连锁信号线，所述硬件连锁信号线连接至烟箱输送机PLC。

电气控制部分包括测距传感器、限位开关、控制器模块、执行模块。以每组摆动组件设置3个摆动片为例，装置共安装九个测距传感器，每个均对应测距传感器插座上的一个长孔，三个安装于左侧插座，三个安装于右侧插座，三个安装于中间插座，分别用于检测烟箱底部三条木质底板破损情况；由于采用长槽设计可对测距传感器的位置进行微调；测距传感器可选用倍加福公司产的UB400-12GM-I-V1测距传感器，该型号为探测距离可编程、模拟量4-20mA输出型测距传感器，可将核心微动部件摆动片的转动角度转换为摆动片尾部与测距传感器探头间的相对位移，通过位移改变的差值估算出烟箱底部破损情况。限位开关主要配合机械部分安装架和不锈钢板使用，用于鉴别正在通过的物体是否为烟箱：当摆臂摆动时，说明上面不锈钢钢板动作，限位开关检测不到信号，说明不是烟箱经过；当摆臂不摆动，说明上面不锈钢钢板未动作，限位开关检测到信号，说明是烟箱经过。

控制器采用PLC，选用西门子S7-200系列PLC，并拓展两个8通道模拟输入模块，用于将测距传感器检测到的信号输入至控制器内；拓展一个数字信号输入模块，两个数字输入信号分别接收来自输送机PLC的烟箱到达和烟箱离开信号；再拓展一个数字信号输出模块，用于将检测结果输出。数字信号输出模块直接将输出信号传递给执行模块，执行模块包括报警显示灯和硬件连锁信号线。报警显示灯用于直接将检测结果显示给现场操作人员，若烟箱未破损或破损程度在允许范围内，则报警显示灯不闪烁，硬件连锁信号线无输出信号；若烟箱破损达到一定程度，则报警显示灯闪烁并发出警报声，提示现场操作人员进行剔除处理，同时硬件连锁信号线输出24V电压，传递给输送机PLC，以便输送机能进行后续烟箱剔除的执行指令。

以9个摆动片及9个测距传感器为例，在PLC控制器中，程序以固定周期为单位、顺序循环扫描的方式执行，程序开始后，将最初标定9个测距初始值赋值给数组A[a1,a2...a9]，然后记录当前扫描周期的9个测距传感器测量值并保存至数组B[b1,b2...b9]，接着判断数字输入DI模块是否接收到来自输送机PLC烟箱到达的信号，若是则进入烟箱破损检测子程序；若否则结束本扫描周期的程序。进入烟箱破损检测子程序后，首先判断限位开关是否检测有效，若是则继续进入下一步程序，若否则输出结果-非烟箱。进入下一步程序后先计算出2个扫描周期距离测量值差值，即传感器测距差值，并赋值给数组C[c1,c2...c9]＝A[a1,a2...a9]-B[b1,b2...b9]，若c1至c9的9个差值中有7个以上的值大于设定的摆动片摆动形成的距离值(需现场实际测定)，则认定烟箱刚刚进入检测区域；若否则继续等待烟箱进入检测状态。当烟箱刚刚进入检测区域时，每个扫描周期内均累加c1至c9值，形成数组D[Σc1,Σc2...Σc9]。(即d1＝Σc1,d2＝Σc2...d9＝Σc9)。整个累加差值过程直至接收到烟箱离开信号才能结束，并保存累计值至数组D[Σc1,Σc2...Σc9]，并复制数组至DB数组块1。若d1至d9的9个累加值均大于设定值1(根据现场实际未完全破损的烟箱试验测得)，再计算两者差值并赋值给数组E[d1-d2,d2-d3,d3-d4...d9-d1]，即e1＝d1-d2,e2＝d2-d3,e3＝d3-d4...e9＝d9-d1，并复制两两的差值至DB数组块2。判断e1至e9的9个值是否均小于设定值2(根据现场实际未完全破损的烟箱试验测得)，若上述两个条件均符合，则输出结果-烟箱未破损。若有任何一个条件不符，则输出结果-烟箱破损，并通过硬件连锁信号线24传递给输送机PLC，等待***重新检测或人工处理。

本发明还提供一种基于.所述烟箱底部破损检测装置剔除破损烟箱的方法，包括如下步骤：

(1)所述烟箱底部破损检测装置安装于烟箱输送轨道的输送辊之间，所述轴垂直于烟箱输送方向安装，测距传感器位于沿烟箱输送方向的前侧；摆动片在其自身重力作用下摆动角度为0，摆动片的顶边与输送辊顶面齐平或略高于输送辊顶面；

(2)烟箱沿输送轨道运行，烟箱底部的木质部分与摆动组件接触，摆动片的底部向逆烟箱输送方向摆动一定角度，摆动片与对应测距传感器之间的间距发生变化并由测距传感器传输给控制器；

(3)烟箱底部无破损时，在烟箱通过的过程中测距传感器所检测到的间距信号无变化；烟箱底部有破损时，在烟箱通过的过程中测距传感器所检测的间距信号发生变化，此时控制器通过执行模块提示工作人员或发送剔除信号至烟箱输送机PLC，人工或自动将破损烟箱剔除。

进一步地，还包括检测通过物体是否为烟箱的判断步骤：

若经过物体为烟箱时，则判断组件的竖向板不触碰箱体，安装架相对于轴不摆动，下方的限位开关始终处于检测有效状态并将该信号传输给控制器；若经过物体不是烟箱，则判断组件的竖向板触碰到非烟箱物体，安装架相对于轴摆动导致下方的限位开关处于检测无效状态，并将该信号传输给控制器。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明型由于使用了以摇摆机构为微动开关的机械原理，分九个点将烟箱木质底座轮廓信息转化为摇摆机构转动角度，再转换为摇摆机构尾部与测距传感器之间产生的位移，最终通过距离检测与控制器中的算法计算出木箱整体破损情况，不仅实现了设备的自动检测，也提高了烟箱底部破损检测的准确性和覆盖程度。本发明型由于借助高性能CPU采用了差值累加的算法，能根据生产的实际需求，可自定义何种破损程度的烟箱该被剔除。

附图说明

图1是本发明的主视结构示意图(为显示清楚，拆分成底架部分和轴部分两部分显示，图中底架中的虚线所示轴6即为轴部分实线所示的轴6)。

图2是本发明的左视图。

图3和图4是固定条结构示意图。

图5～图8是支撑架结构示意图。

图9～12是磁铁固定架结构示意图。

图13是南北磁铁的S极结构示意图。

图14是轴结构示意图。

图15～17是锁紧套结构示意图。

图18～20是摆动片结构示意图。

图21～22是滚轮结构示意图。

图23～26是判断组件机械部分的安装支架结构示意图。

图27～29是强磁铁固定座结构示意图。

图30是不锈钢板结构示意图。

图31～33是传感器插座结构示意图。

图34～35是插座底座结构示意图。

图36是控制部分示意图。

图37是无烟箱通过时摆动片与测距传感器位置示意图。

图38是有烟箱通过时检测原理图。

图39是PLC控制器中执行的流程图。

图中所示附图标记如下：

1-固定条 2-支撑架 3-N极磁铁固定架

41-N极磁铁 42-S极磁铁 5-带垫片六角螺栓

6-轴 7-锁紧套 8-摆动片

9-滚轮 10-安装架 11-尼龙套

12-强磁固定座 13-不锈钢板 14-底板固定螺母

15-传感器插座 16-插座底座 17-测距传感器

18-控制模块 19-执行模块 20-8通道模拟输入模块

AI

21-数字信号输出模块 22-数字信号输出模块 23-报警显示灯

DO DI

24-硬件连锁信号线 25-烟丝桶

201-支撑板 202-底板

301-N极磁铁固定部 302-连接部 303-限位开关探头安装

孔

801-轴套 802-镂空孔

1001-轴连接部 1002-板连接部 1003-摆臂

1201-S极磁铁卡槽 1202-连接孔

1301-竖向条孔 1302-横向条孔

1501-传感器卡槽 1502-底座连接部

具体实施方式

为叙述方便，文中所称的“上”“下”“左”“右”仅与本装置使用状态下的方位一致。

一种烟箱底部破损检测装置，包括机械部分和电气部分。

机械部分整体图如图1、图2所示，包括底架、轴、摆动组件、判断组件和复位磁铁组件。

底架包括两根相互平行的固定条1和沿固定条长度方向分布固定于固定条上的支撑架2，固定条1的结构如图3和图4所示，固定条采用铝合金固定条，铝合金固定条为烟草物流常用的铝合金材质中空的固定条，主要用于将整个装置安装于制丝高架库输送机上。其长度可随输送机宽度进行调整，安装时主要以牢固、保证安装面水平为标准。支撑架2的结构如图5～图8所示，包括支撑板201和底板202，支撑板与底板相垂直，连接处焊接固定，底板202通过带垫片六角螺栓5和底板固定螺母14固定安装于铝合金固定条条上，起到支撑、紧固作用。支撑板垂直于固定条顶面，支撑板顶部开设凹槽，用于安装轴6，支撑架的数量根据轴的长度及摆动组件的设置数量确定，如图1所示的实施方式中，设置4个支撑架。底架技术要求为：各边打磨修剪；表面焊接部位打磨圆滑；表面镀锌。

轴6的结构如图14所示，轴6固定安装于支撑架上，与支撑架之间不相互转动。轴6是整个装置摆动部件旋转的中心，其贯穿整个装置。轴表面镀锌。

摆动组件安装于轴6上，摆动组件设置若干组，设置数量根据待检测烟箱底部的木质部分数量而定，如图1所示的实施方式中，摆动组件设置为3组，每组摆动组件包括若干摆动片8、将相邻摆动片间隔开的滚轮9或尼龙套11以及限制摆动组件沿轴的轴向滑动的锁紧套7，本实施方式中，每组摆动组件中设置3片摆动片，位于两侧的摆动组件的摆动片之间采用滚轮9间隔，位于中间的摆动组件的摆动片之间采用尼龙套间隔。

摆动片的结构如图18～20所示，摆动片的整体结构为“上轻下重、上大下小、上空下实”，摆动片上带有轴孔，轴孔内设置轴套801，轴套材料为黑尼龙，位于轴孔以上的部分小于位于轴孔以下的部分，轴孔以上部分设置镂空孔802，此处所说的“上”和“下”是以摆动片在自身重力作用下摆动角度为0时为例说明。摆动片的轴孔穿套在轴上，轴套位于轴孔和轴之间，摆动片与轴之间可相对转动。

滚轮的结构如图21和图22所示，穿套在轴上，位于相邻摆动片之间，滚轮9为尼龙材质的缓冲圈，作用是将各个摆动片隔离开来，保持相对独立。此外，尼龙隔套11与滚轮9的区别仅为安装位置与尺寸，需尖角倒钝。锁紧套的结构如图15～图17所示，锁紧套7安装于摆动片8、滚轮9或尼龙隔套11组合的两端，主要作用是将该微动机构体固定，防止其侧滑、偏离检测目标，锁紧套需尖角倒钝、表面镀、配M16X8柱头螺栓。

判断组件设置在相邻摆动组件之间，本实施方式中设置两组判断组件，分别位于相邻摆动组件之间，判断组件包括机械部分和电气部分，机械部分包括安装架10和不锈钢板13，安装架10的结构如图23～26所示，包括轴连接部1001、位于轴一侧的板连接部1002和位于轴另一侧的摆臂1003，轴连接部1001为套筒，套筒穿套在轴上，与轴之间可相对转动，轴套一侧连接板连接部1002、与板连接部相对的另一侧连接摆臂1003，如图1所示状态下，板连接部位于轴的上方、摆臂位于轴的下方。板连接部为条形板，其板面平行于套筒的轴向安装，连接处焊接固定，条形板上开设横向(与套筒轴向一致)的条形孔，用于连接不锈钢板13，不锈钢板13的结构如图30所示，靠近其中一个侧边处设置竖向条孔1301、靠近与之相邻的另一个侧边处设置横向条孔1302，每组判断组件中设置两块钢板，钢板与钢板之间能通过贯穿横向条孔的螺栓固定，钢板与安装架之间通过贯穿钢板的竖向条孔以及安装架的横向条孔的螺栓固定，实现钢板外轮廓的可调安装。

摆臂采用竖向条板，其板面垂直于套筒的轴向安装，摆臂的底端带有通孔，用于安装强磁固定座12。判断组件的电气部分包括限位开关，限位开关安装于安装架下方，限位开关的探头正对摆臂底部，可选用选用倍加福公司产的NBB2-12GM50-E0。

相邻摆动组件之间且位于判断组件下方设置复位磁铁，本实施方式中采用两组南北磁铁，两组南北磁铁分别为于摆臂1003的两侧，每组南北磁铁包括N极磁铁41和S极磁铁42，S极磁铁42如图13所示，N极磁铁的形状与S极磁铁的形状大体相同。S极磁铁42通过强磁固定座12固定安装于摆臂1003底部的两侧，强磁固定座12如图27～29所示，强磁固定座整体呈圆柱形，轴心设置连接孔1202，该连接孔通过连接件与摆臂1003上的通孔连接，两侧各对称设置一个强磁固定座12，强磁固定座朝向下方的一面设置S极磁铁卡槽1201，S极磁铁通过螺钉固定在该卡槽中。N极磁铁41通过N极磁铁固定架3安装于对应S极磁铁的正下方，N极磁铁固定架3的结构如图9～图12所示，包括N极磁铁固定部301和连接部302，连接部位于磁铁固定部其中一端的两侧，由不锈钢片弯折而成，两个连接部分别与两侧对应的固定条固定，使N极磁铁固定部301位于两固定条之间且略低于固定条底部。两个N极磁铁41固定于N极磁铁固定部301上，固定于固定部的顶面或底面均可，通过螺栓固定，N极磁铁41位于对应S磁铁的正下方。

N极磁铁固定部301上且位于摆臂底部正下方开设限位开关探头安装孔303，为条形孔，限位开关的探头由下至上贯通该条形孔上下用螺母固定，探头端部朝向摆臂底部，限位开关接入控制。

固定条的其中一侧(沿烟箱输送方向的前侧)设置传感器插座15，传感器插座15如图31～图33所示，传感器插座上设有若干传感器卡槽1501，卡槽开口朝上，通过插座底座16固定于固定条上，插座底座16如图34和35所示，卡槽位于与摆动片底部高度对应位置处。底座通过螺栓固定在铝合金固定条上，测距传感器插座上多个椭圆空适合安装多个测距传感器。

电气部分模块图如图36所示，电气控制部分包括测距传感器17、限位开关、控制模块18、执行模块19。装置共安装九个测距传感器17，每个均对应测距传感器插座15上的一个长孔，三个安装于左侧插座，三个安装于右侧插座，三个安装于中间插座，分别用于检测烟箱底部三条木质底板破损情况；由于长槽设计可对测距传感器17的位置进行微调；测距传感器17可选用倍加福公司产的UB400-12GM-I-V1测距传感器，该型号为探测距离可编程、模拟量4-20mA输出型测距传感器。该器件在使用前，可通过简单的标定步骤自定义其测量范围，分别设定最小测量距离(对用4mA输出)和最大测量距离(对用20mA输出)。

限位开关主要配合机械部分摆臂焊接组件10和不锈钢板13使用，用于鉴别正在通过的物体是否为烟箱。

通过可调节功能使可调不锈钢板13外轮廓略小于烟箱底部无木质底板的内凹，该设计配合下方安装的限位开关能鉴别正在通过的物体是否为烟箱，若经过物体为烟箱，则不锈钢板13不会触碰到箱体，摆臂相对于轴6不摆动，下方限位开关始终处于检测有效状态；若经过物体不是烟箱，则不锈钢板13触碰到非烟箱物体，摆臂相对于轴6摆动导致下方限位开关处于检测无效状态。

控制器模块18选用西门子S7-200系列PLC，并拓展两个8通道模拟输入模块20，用于将九个测距传感器17检测到的信号输入至控制器内；PLC拓展一个数字信号输入模块22，两个数字输入信号分别接收来自输送机PLC的烟箱到达和烟箱离开信号；再拓展一个数字信号输出模块21，用于将检测结果输出。数字信号输出模块21直接将输出信号传递给执行模块19，执行模块19包括报警显示灯23和硬件连锁信号线24。报警显示灯23用于直接将检测结果显示给现场操作人员，若烟箱未破损或破损情况在允许范围内，则报警显示灯23不闪烁，硬件连锁信号线24无输出信号；若烟箱破损达到一定程度，则报警显示灯23闪烁并发出警报声，提示现场操作人员进行剔除处理，同时硬件连锁信号线24输出24V电压，传递给输送机PLC，以便输送机能进行后续烟箱剔除的执行指令。

本本发明的检测原理如图37和图38所示，如图37所示，当没有烟箱经过时，摆动片8在南北极磁铁磁力作用以及自身“上轻下重”的自重作用下，恢复初始状态，即摆动角度为零，此时摆动片8下部与测距传感器17之间的距离最远，测量出来的值最大；如图38所示，当烟箱刚到来时，由于烟箱底部木板的接触，使得摆动片8上部向烟箱行进方向歪斜，致使真个摆动片8发生角度的偏转，摆动片8下部与测距传感器17之间的距离变得最小。在烟箱进行过程中，通过监测摆动片8下部与测距传感器17之间的距离，从而可得到烟箱底部木质材料的轮廓信息，再经PLC控制器即可得出破损程度的结果。

在PLC控制器中，执行的程序流程如图39所示，程序以固定周期为单位、顺序循环扫描的方式执行，程序开始后，将最初标定9个测距初始值赋值给数组A[a1,a2...a9]，然后记录当前扫描周期的9个测距传感器测量值并保存至数组B[b1,b2...b9]，接着判断数字输入DI模块是否接收到来自输送机PLC烟箱到达的信号，若是则进入烟箱破损检测子程序；若否则结束本扫描周期的程序。进入烟箱破损检测子程序后，首先判断限位开关17-2是否检测有效，若是则继续进入下一步程序，若否则输出结果-非烟箱。进入下一步程序后,先计算出2个扫描周期距离测量值差值，即传感器测距差值，并赋值给数组C[c1,c2...c9]＝A[a1,a2...a9]-B[b1,b2...b9]，若c1至c9的9个差值中有7个以上的值大于设定的摇摆机构摆动形成的距离值(需现场实际测定)，则认定烟箱刚刚进入检测区域；若否则继续等待烟箱进入检测状态。当烟箱刚刚进入检测区域时，每个扫描周期内均累加c1至c9值，形成数组D[Σc1,Σc2...Σc9]。(即d1＝Σc1,d2＝Σc2...d9＝Σc9)。整个累加差值过程直至接收到烟箱离开信号才能结束，并保存累计值至数组D[Σc1,Σc2...Σc9]，并复制数组至DB数组块1。若d1至d9的9个累加值均大于设定值1(根据现场实际未完全破损的烟箱试验测得)，再计算两者差值并赋值给数组E[d1-d2,d2-d3,d3-d4...d9-d1]，即e1＝d1-d2,e2＝d2-d3,e3＝d3-d4...e9＝d9-d1，并复制两两的差值至DB数组块2。判断e1至e9的9个值是否均小于设定值2(根据现场实际未完全破损的烟箱试验测得)，若上述两个条件均符合，则输出结果-烟箱未破损。若有任何一个条件不符，则输出结果-烟箱破损，并通过硬件连锁信号线24传递给输送机PLC，等待***重新检测或人工处理。

以上所述仅为本发明型的较佳实施例，凡依本发明型申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明型专利的涵盖范围。本发明型的使用范围不仅局限于烟草高架库烟箱破损的检测，可应用于日常生活及其他箱体破损的检测。

Claims (10)

1.一种烟箱底部破损检测装置，其特征在于，包括：

底架；

轴，固定安装于所述底架上；

若干个摆动组件，间隔安装于所述轴上，每组摆动组件包括至少一片穿设在轴上可绕轴摆动的摆动片；

测距传感器，安装于所述底架上且与所述摆动组件的摆动片一一对应；

控制器，所有测距传感器接入该控制器。

2.根据权利要求1所述烟箱底部破损检测装置，其特征在于，所述底架包括：

两根相互平行的固定条；

沿固定条长度方向固定于两固定条上的至少两个支撑架，所述轴安装于该支撑架上。

3.根据权利要求1所述烟箱底部破损检测装置，其特征在于，还包括安装于所述底架上且位于相邻摆动组件之间的摆动片复位磁铁。

4.根据权利要求1所述烟箱底部破损检测装置，其特征在于，所述摆动组件还包括：

设于相邻摆动片之间的滚轮或尼龙隔套；

以及分别位于两个边侧摆动片外侧且穿套在所述轴上的锁紧套。

5.根据权利要求1所述烟箱底部破损检测装置，其特征在于，所述摆动片在不受外力的状态下位于轴上方的部分轻于位于轴下方的部分。

6.根据权利要求1所述烟箱底部破损检测装置，其特征在于，还包括判断通过物体是否为烟箱的判断组件，所述判断组件包括：

设于相邻摆动组件之间且穿套于所述轴上并与轴之间可相对转动的安装架，该安装架带有位于穿套于轴上的轴连接部、位于轴上方的板连接部和位于轴下方的摆臂；

与所述板连接部可调连接的竖向板，竖向板的外轮廓小于烟箱底部的内凹；

以及安装于所述安装架下方的限位开关，限位开关的探头朝向所述摆臂底部，该限位开关接入所述控制器。

7.根据权利要求6所述烟箱底部破损检测装置，其特征在于，所述板连接部上设置横向条孔；每个安装架上对应连接两块所述竖向板，所述竖向板上设置用于与板连接部连接的竖向条孔和用于两块竖向板互相连接的横向条孔。

8.根据权利要求1所述烟箱底部破损检测装置，其特征在于，还包括传感器插座，所述传感器插座通过底座固定于所述底架上；所述传感器插座上带有传感器卡槽，所述测距传感器安装于对应的传感器卡槽中，所述测距传感器的探头端正对对应的摆动片。

9.根据权利要求1所述烟箱底部破损检测装置，其特征在于，还包括执行模块，所述执行模块包括接入并受控于所述控制器的报警显示灯和硬件连锁信号线，所述硬件连锁信号线连接至烟箱输送机PLC。

10.一种基于权利要求1～9任一项权利要求所述烟箱底部破损检测装置剔除破损烟箱的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)所述烟箱底部破损检测装置安装于烟箱输送轨道的输送辊之间，所述轴垂直于烟箱输送方向安装，测距传感器位于沿烟箱输送方向的前侧；摆动片在其自身重力作用下摆动角度为0，摆动片的顶边与输送辊顶面齐平或略高于输送辊顶面；

(2)烟箱沿输送轨道运行，烟箱底部的木质部分与摆动组件接触，摆动片的底部向逆烟箱输送方向摆动一定角度，摆动片与对应测距传感器之间的间距发生变化并由测距传感器传输给控制器；

(3)烟箱底部无破损时，在烟箱通过的过程中测距传感器所检测到的间距信号无变化；烟箱底部有破损时，在烟箱通过的过程中测距传感器所检测的间距信号发生变化，此时控制器通过执行模块提示工作人员或发送剔除信号至烟箱输送机PLC，人工或自动将破损烟箱剔除。