CN110963322B - 数字化铺叶摆把喂料方法及*** - Google Patents

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Abstract

数字化铺叶摆把喂料***,包括运输装置和多个铺料摆把工位,还包括云端数据处理模块、智能显示模块及人工辅助喂料模块；各个模块的功能分别为：云端数据处理模块用于实现铺叶摆把任务的分配；智能显示模块通过显示装置将云端数据处理模块发送的任务信息进行显示与提醒；人工辅助喂料模块受云端数据处理模块发送信号控制，进行定量喂料。本发明还公开了一种数字化铺叶摆把喂料方法。本发明提供了一种方便、高效、安全的人工辅助铺叶摆把***，对铺料摆把过程实现了定时、定量喂料的精确控制与投料追踪,提高了铺料摆把的效率和精度,提高了生产过程中的自动化程度,并方便对铺料摆把作业全过程进行监管和及时调整。

Description

数字化铺叶摆把喂料方法及***
技术领域
本发明属于烟草生产领域，涉及烟草工业生产线智能化管理技术，具体涉及一种数字化铺叶摆把喂料方法及***。
背景技术
随着国家对烟叶生产、销售管控力度的增加，烟草行业及市场对打叶复烤均质化生产的要求越来越高。目前，国内复烤企业投料主要包括整烟包投料、人工铺叶摆把投料及翻箱喂料三种形式，但通过铺叶摆把可降低同批次的质量波动，更有利于均质化生产。
传统的摆把投料即在出库备料后，人工将对应等级的烟叶以抖散、均匀平铺的方式放置到铺叶摆把线上，多个工位同时铺叶实现原料的一次混搭。然而，传统的摆把投料均质化出库方案大多通过工人经验制订，工作量大、效率低、可靠性差。铺叶摆把时，由于缺乏流量控制、投料监控等手段，实际投料的效果难以保证。
目前，国内外对智能复烤摆把投料方式的研究相对不足，相关研究大多以机器人或机械手进行抓取喂料，投料均匀性差、稳定性不足，也无法实现定量、定时的喂料。
发明内容
为克服现有技术存在的技术缺陷，本发明公开了一种数字化铺叶摆把喂料方法及***。
本发明所述数字化铺叶摆把喂料***,包括运输装置和多个铺料摆把工位,还包括云端数据处理模块、智能显示模块及人工辅助喂料模块；
各个模块的功能分别为：
云端数据处理模块用于实现铺叶摆把任务的分配；
智能显示模块通过显示装置将云端数据处理模块发送的任务信息进行显示与提醒；
人工辅助喂料模块受云端数据处理模块发送信号控制，进行定量喂料。
优选的，所述云端数据处理模块包括服务器，服务器上装载了数据库软件、数字化铺叶摆把喂料***中心软件；
所述数据库软件用于存储铺叶摆把的历史记录；
所述数字化铺叶摆把喂料中心软件包含多种用于原料出料的均质化配方分解、出库备料分解、投料摆把分解策略。
优选的，所述智能显示模块为定制化工控机，所述定制化工控机通过装载的智能铺叶摆把管理应用平台软件，可自动获取云端数据处理模块发送的数据，并显示在显示屏上。
优选的，所述人工辅助喂料模块包括人工辅助喂料机和PLC控制***，人工辅助喂料机包括与所述PLC控制***控制连接的静态皮带秤，所述PLC控制***还与各个铺料摆把工位的铺叶摆把线电控***通讯连接，可获取铺叶摆把线的运行参数。
优选的，所述人工辅助喂料机包括支架，安装在支架上的称重皮带和驱动皮带的电机，所述传送皮带的传送面下方设置有重力传感器，所述传送皮带附近安装有显示屏。
本发明所述数字化铺叶摆把喂料方法，包括如下步骤：
S1云端数据处理模块获取当前加工计划，并结合仓储信息计算出库备料方案;云端数据处理模块将出库备料方案分解成多个出库备料模块，生成多个出库任务序列，并存储在服务器数据库中;
S2运输工具自动获取数据库任务并予以显示,按照任务要求，运输工具从指定位置取走原料并放置到备料区;
S3云端数据处理模块根据分解方案，结合铺叶线参数，自动生成各工位的单次铺叶重量及铺叶时间限制，并下发到对应工位的智能显示模块上进行显示;
S4现场工人按照智能显示模块显示内容提示，完成铺叶摆把工作;
S5单次铺叶完成后，人工辅助喂料模块通过控制电机变频器功率，实现皮带机转速控制。烟叶通过皮带机，均匀的落在摆把线上;多个摆把工位同时进行喂料，最终实现铺叶摆把的均质化搭配投料。
优选的，所述步骤S1中还包括如下均质化配方分解策略，通过调用在库原料的质量数据、原料基本信息，结合人工智能、数据分析、区域划分等相关算法，以最优化求解的方式形成配方分解策略，确保在库烟叶的化学成分均值、配方烟叶的待出库部分化学成分均值的相对偏差≤2%。
优选的，所述步骤S1之前，在进料时的备料策略为：基于原料烟叶历史数据的频数正态分布情况的分析，按照频数等比例划分成多个连续分布主区间及位于主区间两端的两个副区间，定义烟碱值小于主区间下限的属于低烟碱区间，高于主区间上限的为高烟碱区间，所述步骤S1中，云端数据处理模块计算出库备料方案时，优先从各个主区间等比例取料。
优选的，所述步骤S5完成后，云端数据处理模块根据各工位铺叶情况，进行当日/历史作业情况统计，形成考核打分并储存记录
本发明所述数字化铺叶摆把喂料方法及***，提供了一种方便、高效、安全的人工辅助铺叶摆把***，对铺料摆把过程实现了定时、定量喂料的精确控制与投料追踪,提高了铺料摆把的效率和精度,提高了生产过程中的自动化程度,并方便对铺料摆把作业全过程进行监管和及时调整。
附图说明
图1是本发明所述数字化铺叶摆把喂料***的一种具体实施方式示意图;
图2是本发明所述数字化铺叶摆把喂料方法的一种具体实施方式示意图;
图3是本发明所述人工辅助喂料机的一种具体实施方式示意图;
图4是本发明对原料烟叶进行等比例划分的一种具体实施方式示意图;
图中附图标记名称为：1-显示屏、2-电机、3-称重皮带、4-重力传感器、5-支架。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
本发明所述数字化铺叶摆把喂料***，主要用于对烟草复烤中的铺料摆把作业进行数字化智能控制，根据任务进行铺料方案选择，并对各个铺料摆把工位的具体操作人员进行提示和辅助铺料。
所述数字化铺叶摆把喂料***包括运输装置和多个铺料摆把工位,，还包括云端数据处理模块、智能显示模块及人工辅助喂料模块；
各个模块的功能分别为：
云端数据处理模块用于实现铺叶摆把任务的分配；
智能显示模块通过显示装置将云端数据处理模块发送的任务信息进行显示与提醒；
人工辅助喂料模块受云端数据处理模块发送信号控制，进行定量喂料。
其中云端数据处理模块以服务器为核心，服务器装载了数据库软件、数字化铺叶摆把喂料***中心软件及其他辅助应用软件。数据库软件用于存储铺叶摆把的历史记录，包括原烟备料数据、投料数据及烟叶的基本信息等。数字化铺叶摆把喂料中心软件采用主流的组态软件开发，其中包含了多种用于原料出料的均质化配方分解、出库备料分解、投料摆把分解策略等。
云端数据处理模块软件为后台运行软件，可与铺料摆把厂内ERP***、数字化仓储***等进行数据共享，用于获取配方信息、原料信息及在库分布信息等。
所述均质化配方分解策略是以遗传算法为核心，通过调用在库原料的质量数据、原料基本信息，以最优化求解的方式形成配方分解策略，确保在库烟叶的化学成分均值、配方烟叶的待出库部分化学成分均值的相对偏差≤2%。
出库备料策略采用原料烟叶历史数据的正态分布情况，等比例划分成多个主区间和两个副区间。以烟碱值为例，定义烟碱值小于主区间下限的属于低烟碱区间，高于主区间上限的为高烟碱区间。如图4所示，某种原料划分为3个连续分布的主区间，分别有121,、125和123个烟框的原料，两个副区间的烟框数量分别为11和7；制定均质化配方分解策略时，优先从各个主区间等比例或近似等比例取料，这样每次取料都可以在大致等比例取料的情况下，同时取完全部主区间，副区间烟框数量很少，可以用于与主区间取料搭配，调节所述成分均值即烟碱含量的相对偏差，
主区间和副区间的划分便于投料搭配，尤其是在进行均质化配方分解时便于从各个主区间以比例接近或等比例方式出料，并更利于制定出将主副区间烟框原料同时取尽的策略，减少后续计算难度和运输工作量。
投料摆把分解策略通过获取摆把工位个数、配方组配及出库投料量，按照比例自动划分对应级别（同产地、不同分类区间的原料视为不同级别）进行合理的工位划分，并将任务显示在该摆把工位的液晶显示屏上。
所述智能显示模块通常为定制化的工控机，具有处理器、存储器、显示器和网络接口等设备，智能显示模块开机后自动打开预先存储的智能铺叶摆把管理应用平台，智能铺叶摆把管理应用平台采用组态软件开发，可自动获取云端数据处理模块发送的数据，包括摆把工位基本信息、投料烟框信息、单次投料重量、投料周期及作业考核状态等，并以可视化友好界面的形式展现各个工位的液晶显示屏上。
其中,工控机可安装独立的操作***，上电开机后自动启动平台软件，软件自动加载包括原料基本信息、投料基本信息、放料倒计时、实时投料进度及投料人信息汇总等内容。其中，投料基本信息包括委托单位、物料名称、烟框编号信息等，投料基本信息包括配方单号、配方比例及投料进度，放料倒计时为放料周期，实时投料进度包括实时重量、应投重量及投料精度误差，投料人信息汇总包括投料人姓名、准确率排名、投料位编号及投料重量历史波动曲线。
工控机还可以通过网线与交换机相连，与服务器组成局域网。通过合理的网络管理，各工控机、PLC控制***、云端数据处理模块之间均可独立进行通讯，实现数据的单点对多点的共享。工控机在连接局域网后自动与云端数据处理模块的服务器进行通讯，请求获取烟叶的基本信息、化学成分信息、烟框信息、单次铺叶重量及铺叶周期等。
人工辅助喂料模块包括人工辅助喂料机和PLC控制***，人工辅助喂料机的核心为静态皮带秤，用于对铺叶摆把的烟叶进行称重，进而实现定量喂料的目的。PLC控制***与铺叶摆把线电控***通讯连接，可获取铺叶摆把线的铺叶线转速、流量要求等参数。云端数据处理模块根据加工流量、摆把工位分配情况，通过变频器自动控制皮带机转速及投料周期。
人工辅助摆把喂料机的一种具体实施方式可如图4所示，包括支架5，安装在支架上的称重皮带3和驱动皮带的电机2，所述传送皮带的传送面下方设置有重力传感器4，所述传送皮带附近安装有显示屏1。
人工辅助摆把喂料机的主要作用是辅助操作人员实现定量、定时喂料。该模块包括称重皮带机、电动机、变频器及辅材支架等。人工辅助摆把喂料机大小接近于摆把工位，通过辅材及支架安装在铺叶摆把线对应工位的上方。安装位置在不影响投料的情况下，尽可能的满足人性化设计，减少工人铺叶的劳动强度。
一个具体实施方式为;称重皮带机最大承重量程100Kg，重力传感器的精度误差为0.1Kg，响应速度小于500ms。称重皮带机通过电机提供动力，通过PLC控制变频器输出的频率，可控制电机的转速，进而达到皮带转速的要求。电动机及变频器用于给称重皮带机提供动力,电动机转速可通过调节变频器的的输出频数控制。
人工辅助摆把喂料机通过辅材支架安装，具有良好的承重、抗弯、抗扭曲能力。支架通过螺母，直接固定在摆把铺叶线上，辅材支架可以采用钢化结构，具有良好的承重、抗弯、抗扭曲能力;并喷塑和铺叶线相同的油漆，以确保良好的视觉效果。人工辅助摆把喂料机大小尺寸可设计为接近于摆把工位，通过辅材及支架安装在铺叶摆把线对应工位的上方。安装位置在不影响投料的情况下，尽可能的满足人性化设计，减少工人铺叶摆把的劳动强度。
为了实现各***及模块的数据共享，通过互联网技术构建局域网***，服务器数据库和云端数据处理中心软件可部署于同一台服务器中，实现直接数据共享。
云端数据处理模块可通过网络交换机，能与各铺料摆把工位的智能显示模块及其安装的智能铺叶摆把管理应用平台进行数据共享，包括***处理数据的获取、投料结果的执行等。
智能铺叶摆把管理应用平台基于PLC控制***，可对称重皮带机的点击进行控制，包括启停和转速等，进而实现对人工辅助喂料平台的控制。
基于以上数字化铺叶摆把喂料***，可以采用以下数字化铺叶摆把喂料方法：
S1云端数据处理模块获取当前加工计划，并结合仓储信息计算出库备料方案;云端数据处理模块将出库备料方案分解成多个出库备料模块，生成多个出库任务序列，并存储在服务器数据库中;
云端数据处理模块自动获取当前加工计划，包括组配、投料重量、复烤流量等数据，并结合数字化仓储的原料库质量及货位分布信息，以最优化求解算法计算出最佳的出库备料方案，即划定各产地、等级及区间的出库货位及出库数量。
云端数据处理模块根据分解的组配方案，将整体组配出库方案分解成多个出库备料模块，每个模块的化学成分均值与组配分解方案的化学成分均值相对偏差≤5%，且每个备料模块的基本符合各区间的比例。
S2运输工具自动获取数据库任务并予以显示,按照任务要求，运输工具从指定位置取走原料并放置到备料区;
运输工具可以采用人工驾驶的叉车或无人搬运车等, 智能车载终端自动获取数据库任务并予以显示，显示内容包括叉车作业的起始位置、路径规划、原料信息等。
叉车工人按照车载终端显示的任务要求，从指定位置取走原料烟框，并放置到备料区。备料区原则上采用一用一备的形式。
S3云端数据处理模块根据分解方案，结合铺叶线参数，自动生成各工位的单次铺叶重量及铺叶时间限制，并下发到对应工位的智能显示模块上进行显示;
S4现场工人按照智能显示模块显示内容提示，完成铺叶摆把工作;
S5单次铺叶完成后，人工辅助喂料模块通过控制电机变频器功率，实现皮带机转速控制。烟叶通过皮带机，均匀的落在摆把线上;多个摆把工位同时进行喂料，最终实现铺叶摆把的均质化搭配投料。
云端数据处理模块根据各工位铺叶情况，进行当日/历史作业情况统计，形成考核打分等。
送料时，各个料包上可以粘贴条形码或二维码，链接指向存储在数据库中的料包信息，所述数字化铺叶摆把管理平台，通过现场的手持终端对料包上的条形码或二维码扫描实现投料的确认，并将每次投料的情况汇总记录，并形成实时的考核排名。所有投料数据，平台会实时更新到服务器数据库中。
本发明所述数字化铺叶摆把喂料方法及***，提供了一种方便、高效、安全的人工辅助铺叶摆把***，对铺料摆把过程实现了定时、定量喂料的精确控制与投料追踪,提高了铺料摆把的效率和精度,提高了生产过程中的自动化程度,并方便对铺料摆把作业全过程进行监管和及时调整。
前文所述的为本发明的各个优选实施例，各个优选实施例中的优选实施方式如果不是明显自相矛盾或以某一优选实施方式为前提，各个优选实施方式都可以任意叠加组合使用，所述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明人的发明验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.数字化铺叶摆把喂料方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、云端数据处理模块获取当前加工计划，并结合仓储信息计算出库备料方案;云端数据处理模块将出库备料方案分解成多个出库备料模块，生成多个出库任务序列，并存储在服务器数据库中；
所述步骤S1中还包括如下均质化配方分解策略，通过调用在库原料的质量数据、原料基本信息，结合人工智能、数据分析、区域划分等相关算法，以最优化求解的方式形成配方分解策略，确保在库烟叶的化学成分均值、配方烟叶的待出库部分化学成分均值的相对偏差≤2%；
S2、运输工具自动获取数据库任务并予以显示,按照任务要求，运输工具从指定位置取走原料并放置到备料区；
S3、云端数据处理模块根据分解方案，结合铺叶线参数，自动生成各工位的单次铺叶重量及铺叶时间限制，并下发到对应工位的智能显示模块上进行显示；
S4、现场工人按照智能显示模块显示内容提示，完成铺叶摆把工作；
S5、单次铺叶完成后，人工辅助喂料模块通过控制电机变频器功率，实现皮带机转速控制;烟叶通过皮带机，均匀地落在摆把线上；多个摆把工位同时进行喂料，最终实现铺叶摆把的均质化搭配投料；
所述步骤S1之前，在进料时的备料策略为：基于原料烟叶历史数据的频数正态分布情况的分析，按照频数等比例划分成多个连续分布主区间及位于主区间两端的两个副区间，定义烟碱值小于主区间下限的属于低烟碱区间，高于主区间上限的为高烟碱区间，所述步骤S1中，云端数据处理模块计算出库备料方案时，优先从各个主区间等比例取料。
2.如权利要求1所述的数字化铺叶摆把喂料方法, 其特征在于，所述步骤S5完成后，云端数据处理模块根据各工位铺叶情况，进行当日/历史作业情况统计，形成考核打分并储存记录。
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