CN112706974A - 一种基于光电动态扫描技术的烟包散包检测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于光电动态扫描技术的烟包散包检测装置及方法，包括传感器组件、机架、控制器、接近开关以及编码器。传感器组件包括上侧左传感器、上侧右传感器、下侧左传感器、下侧右传感器，各传感器包括驱动电路、放大电路、发光电路以及光敏电路，控制器包括核心控制单元、单片机、A/D采样电路以及输入输出电路。本发明装置根据包装机相位，动态的采集各传感器的电压值，不仅能够检测烟包透明纸是否存在缺失、褶皱等散包缺陷，还可以检测出透明纸的宽度，并将电压绘制成波形曲线，方便相关人员分析包装机运行状态，有效地避免了有散包缺陷的烟包流入市场，具有广泛的应用空间和市场价值。
Description
技术领域
本发明属于香烟包装检测领域，特别涉及一种基于光电动态扫描技术的烟包散包检测装置及方法。
背景技术
小盒包装透明纸包装是小盒包装的重要工序之一，卷烟生产企业一直注重对小盒透明纸散包检测。有多种原因能造成小包透明纸散包，如透明纸产生静电作用、小包透明纸机切割部件的磨损、扇型输送轮磨损、烟包成形六角轮和固定弧形挡板的间隙等。长期以来，小盒透明纸散包缺陷检测一直困扰着卷烟生产企业。
传统的检测方式主要有三种，分别为：机械式、视觉式、静态光电式(单点式)。机械式检测透明纸散包存在一定的局限性，它是通过散包透明纸触动机械式拨杆来进行检测，但无法覆盖小包正反两面的全部位置，若散包的位置未能触动拨杆或者未与拨杆接触，这时就容易出现漏检。视觉检测操作比较复杂，需要设置多个参数，并且当透明纸和小盒包装纸颜色比较接近时误检率较高，同时随着灰尘和照明灯亮度的变化也会导致误检和漏检。采用静态光电式检测，不仅安装要求较高，而且只能单点在某一时刻采集开关信号状态来判断是否散包，其易受外界环境、结构件等因素影响，误检率和漏检率也较高。
各卷烟生产企业将散包缺陷定为重大质量事故，如果不能准确检测出有散包缺陷的烟包而使其流入市场，则会对企业信誉造成不利影响。为提高散包检测的准确度，避免有散包缺陷的烟包误检、漏检，各个卷烟企业都在积极寻找、设计一种全新的、准确度高、性能稳定的小包透明纸散包检测装置和方法。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明公开了一种基于光电动态扫描技术的烟包散包检测装置及方法，克服了现有技术的不足，不仅能够实现多点检测烟包两端上下面透明纸的有无，而且还可以检测透明纸的宽度及部分透明纸是否存在褶皱、缺失等，从而更加准确、全面地判断烟包是否存在透明纸散包，避免有透明纸散包的烟包流入市场。
为了实现上述发明目的1，本发明采用如下技术方案：
一种基于光电动态扫描技术的烟包散包检测装置，由传感器组件、控制器、接近开关以及编码器组成；
优选地，传感器组件包括上侧左传感器、上侧右传感器、下侧左传感器、下侧右传感器，用于检测烟包两端上下两面透明纸的有无及位置；各传感器包括驱动电路、放大电路、发光电路以及光敏电路；其中，驱动电路与发光电路相连，放大电路与光敏电路相连；所述控制器包括核心计算机模块、单片机、A/D采样电路以及输入输出电路；其中，核心计算机模块用于操作***及检测软件的运行；单片机不仅负责执行检测软件下发的控制命令，而且还负责采集编码器相位、接近开关信号以及与包装机组控制***进行通讯等；A/D采样电路用于实时采集传感器的实时电压；输入输出电路用于采集包装机信号和对外输出控制信号。
优选地，上侧左传感器、上侧右传感器、下侧左传感器以及下侧右传感器与控制器中的A/D采样电路连接，所述接近开关以及编码器与控制器中的输入输出电路连接，接近开关与编码器结合用于实现本发明与整个包装机组控制***的相位同步。
优选地，在机架中，烟包上压板和烟包下撑板固定在左侧支架和右侧支架之间，上侧左传感器和上侧右传感器分别固定在烟包上压板上表面两端，且传感器收发头穿过烟包上压板露出，下侧左传感器和下侧右传感器固定在烟包下撑板下表面两端，且传感器收发头穿过烟包下撑板露出。
优选地，为避免上下光路相互干扰及感应头被烟包遮挡，上侧左传感器和下侧左传感器分别被错位安装在烟包上压板上表面和烟包下撑板下表面，下侧右传感器和下侧右传感器分别被错位安装在烟包上压板上表面和烟包下撑板下表面。
为了实现上述发明目的2，提出一种基于光电动态扫描技术的烟包散包检测方法，包括如下步骤：
步骤1：各传感器实时感应某一相位区间烟包透明纸有无，并以电压的形式传给控制器；
步骤2：控制器处理各传感器采集的数据并判断烟包是否存在透明纸缺陷，根据判断结果及接近开关与编码器状态向包装机组控制***发送相应剔除信号；因为检测时烟包处于单包状态，当到达剔除口时，烟包处于堆叠状态(两包烟堆叠在一起)，需要采集接近开关与编码器状态，以判断采集传感器信号相位及剔除相位。
优选地，在步骤2中，控制器根据接近开关状态与编码器采集的包装机相位，在指定相位区间实时采集各传感器的输出电压，经遍历、滤波算法计算出烟包从接触到离开传感器的相位差，通过烟包透明纸的标准宽度及通过传感器的相位差，由下式计算出烟包透明纸的宽度L，通过与标准透明纸宽度进行比较，判断当前烟包是否存在透明纸散包缺陷。
其中，T1为烟包刚接触传感器的相位,T2为烟包离开传感器的相位,LS为烟包的标准宽度，ΔTS为标准烟包通过传感器的相位差。
本发明所带来的益技术效果：
新颖性：本发明设计的动态扫描烟包散包检测装置区别于先前的散包检测装置，其不仅可以实现动态、多点检测烟包透明纸缺失、褶皱及部分缺失，还可以检测透明纸的宽度，能更加准确、全面地判断出烟包是否存在散包缺陷。
科学性：根据编码器相位及接近开关信号状态，在烟包到位后的相位区间动态的采集传感器输出电压，并将电压值绘制成波形曲线，不仅能直观的看出透明纸是否存在缺失、褶皱等散包类缺陷，而且还方便相关人员分析包装机运行状态。
实用性：本发明可适用于目前市场上大多数小包包装机上的烟包散包检测，可有效避免有散包缺陷的烟包流入市场，具有广泛的应用空间和市场价值。
附图说明
图1为本发明装置的组成框图；
图2为传感器机架示意图；
其中，1-上侧左传感器，2-上侧右传感器，3-下侧左传感器，4-下侧右传感器，5-烟包上压板，6-烟包下撑板，7-烟包，8-上透明纸，9-下透明纸，10-左侧支架，11-右侧支架，12-传感器收发头，13-固定螺钉；
图3为本发明所述装置的数据处理流程框图；
图4为香烟通过某传感器输出电压的原始波形图；
具体实施方式
为了便于本领域一般技术人员理解与实施本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明：
如图1本发明装置的组成框图所示，一种基于光电动态扫描技术的烟包散包检测装置，由传感器组件、控制器、接近开关以及编码器组成；
具体地，传感器组件包括上侧左传感器、上侧右传感器、下侧左传感器、下侧右传感器，用于检测烟包两端上下两面透明纸的有无及位置；各传感器包括驱动电路、放大电路、发光电路以及光敏电路；其中，驱动电路与发光电路相连，放大电路与光敏电路相连；所述控制器包括核心计算机模块、单片机、A/D采样电路、触摸显示屏以及输入输出电路；其中，核心计算机模块用于操作***及检测软件的运行；单片机不仅负责执行检测软件下发的控制命令，而且还负责采集编码器相位、接近开关信号以及与包装机组控制***进行通讯等；A/D采样电路用于实时采集传感器的实时电压；输入输出电路用于采集包装机信号和对外输出控制信号。
具体地，上侧左传感器、上侧右传感器、下侧左传感器以及下侧右传感器与控制器中的A/D采样电路连接，所述包装机组控制***、接近开关以及编码器与控制器中的输入输出电路连接，接近开关与编码器结合用于实现本发明与整个包装机组控制***的相位同步。
如图2所示的传感器机架示意图，烟包上压板5和烟包下撑板6固定在左侧支架10和右侧支架11之间，上侧左传感器1和上侧右传感器2分别固定在烟包上压板5上表面两端，且上侧左传感器收发头和下侧右传感器收发头穿过烟包上压板5露出，下侧左传感器3和下侧右传感器4固定在烟包下撑板6下表面两端，且下侧左传感器收发头和下侧右传感器收发头12穿过烟包下撑板6露出。
为避免上下光路相互干扰及感应头被烟包遮挡，上侧左传感器1和下侧左传感器2分别被错位安装在烟包上压板5上表面和烟包下撑板6下表面，下侧右传感器3和下侧右传感器4分别被错位安装在烟包上压板5上表面和烟包下撑板6下表面。
具体地，一种基于光电动态扫描技术的烟包散包检测方法，包括如下步骤：
步骤1：各传感器实时感应某一相位区间烟包透明纸有无，并以电压的形式传给控制器；
步骤2：控制器处理各传感器采集的数据并判断烟包是否存在透明纸缺陷，根据判断结果及接近开关与编码器状态向包装机组控制***发送相应剔除信号；因为检测时烟包处于单包状态，当到达剔除口时，烟包处于堆叠状态(两包烟堆叠在一起)，需要采集接近开关与编码器状态，以判断采集传感器信号相位及剔除相位。
在步骤2中，控制器根据接近开关状态与编码器采集的包装机相位，在指定相位区间实时采集各传感器的输出电压，经遍历、滤波算法计算出烟包从接触到离开传感器的相位差，通过烟包透明纸的标准宽度及通过传感器的相位差，由下式计算出烟包透明纸的宽度L，通过与标准透明纸宽度进行比较，判断当前烟包是否存在透明纸散包缺陷。
其中，T1为烟包刚接触传感器的相位,T2为烟包离开传感器的相位,LS为烟包的标准宽度，ΔTS为标准烟包通过传感器的相位差。
如图3所示的数据处理流程框图，为了准确定位烟包刚接触和刚离开传感器时的相位，通过滤波算法排除干扰和临界数据，计算前后相位差，并根据公式计算出烟包透明纸的宽度。当所有传感器的数据都处理完成后，判断所有检测的烟包透明纸宽度是否在设定的范围内，若不在合格范围内，检测装置向包装机组控制***发送剔除信号，由包装机组的剔除机构在相应位置将有透明纸散包缺陷的烟包剔除，若都在合格范围内，则结束过程。
如图4所示的香烟通过某传感器输出电压的原始波形图，编码器采集包装机的相位，控制器在每个相位实时采集传感器的输出电压，并形成烟包通过传感器过程的电压曲线。根据电压曲线可以看出，没有透明纸或者透明纸部分缺失时传感器输出电压为低电平，有透明纸时传感器输出电压是高电平。烟包刚接触传感器时，传感器输出电压由低变高(上升沿)，对应一个相位，传感器输出高电压直到烟包离开传感器，此时光电传感器输出电压由高变低(下降沿)，对应另一个相位。通过计算高电平的宽度、相位差的大小及电压上升沿与下降沿的位置，可判断出烟包透明纸是否存在散包缺陷。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种基于光电动态扫描技术的烟包散包检测装置，其特征在于，由传感器组件、机架、控制器、接近开关以及编码器组成；所述传感器组件包括上侧左传感器、上侧右传感器、下侧左传感器、下侧右传感器；所述各传感器包括驱动电路、放大电路、发光电路以及光敏电路；其中，驱动电路与发光电路相连，放大电路与光敏电路相连；所述控制器包括核心控制单元、单片机、A/D采样电路、触摸显示屏以及输入输出电路；
所述上侧左传感器、上侧右传感器、下侧左传感器以及下侧右传感器与控制器中的A/D采样电路连接；所述接近开关以及编码器与控制器中的输入输出电路连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于光电动态扫描技术的烟包散包检测装置，其特征在于，在所述机架中，烟包上压板和烟包下撑板固定在左侧支架和右侧支架之间，上侧左传感器和上侧右传感器分别固定在烟包上压板上表面两端，且传感器收发头穿过烟包上压板露出，下侧左传感器和下侧右传感器固定在烟包下撑板下表面两端，且传感器收发头穿过烟包下撑板露出。
3.根据权利要求2所述的一种基于光电动态扫描技术的烟包散包检测装置，其特征在于，上侧左传感器和下侧左传感器分别错位安装在烟包上压板上表面和烟包下撑板下表面，下侧右传感器和下侧右传感器分别错位安装在烟包上压板上表面和烟包下撑板下表面。
4.一种基于光电动态扫描技术的烟包散包检测方法，其特征在于：采用如权利要求1所述的一种基于光电动态扫描技术的烟包散包检测装置，包括如下步骤：
步骤1：各传感器实时感应某一相位区间烟包透明纸有无，并以电压的形式传给控制器；
步骤2：控制器处理各传感器采集的数据并判断烟包是否存在透明纸缺陷，根据判断结果及接近开关与编码器状态向包装机组控制***发送相应剔除信号。
5.根据权利要求4所述的一种基于光电动态扫描技术的烟包散包检测方法，其特征在于：在步骤2中，控制器根据接近开关状态与编码器采集的包装机相位，在指定相位区间实时采集各传感器的输出电压，经遍历、滤波算法计算出烟包从接触到离开传感器的相位差，通过烟包透明纸的标准宽度及通过传感器的相位差，由下式计算出烟包透明纸的宽度L，通过与标准透明纸宽度进行比较，判断当前烟包是否存在透明纸散包缺陷；
其中，T1为烟包刚接触传感器的相位,T2为烟包离开传感器的相位，LS为烟包的标准宽度，ΔTS为标准烟包通过传感器的相位差。
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