滤棒圆周在线检测控制系统研制.pdf

机械工程师 潮 C H A N I C A LE N G lN E E R 林河 王林 陈甫明 安徽中烟工业公司 合肥2 3 0 0 0 0 摘要 雪前国内滤捧成型枧在敛圜周检测时 大多采用的是人工抽取滤棒的检测方法 这种方法费时费力 误检漏检率高 并且为滞后检测 产品质量无法保薄 能否及时准确地检测滤棒匿周和自动调节成为了提高生产效率 改善滤棒质量 降低误 检漏检几率等问题的重要课题 基于国家标 佳 G B 5 6 0 61 2 0 0 5 卷烟第1 部分 抽样疋以保障生产 提高生产效率 提高严 品质量等要求作为指导思路 设计了滤棒圆周在线检测控制系统 能够有效地解决滤棒圆周检测的效率和漏检问题 关键词 滤棒圆周检测质量 精度 中图分类号 T S4 7文献标志码 B文章编号 0 0 2 2 3 3 3 2 0 1 6 0 7 0 1 3 7 0 2 0 引言 滤棒成型机在生产过程中 由于成型纸搭口胶会逐渐 累积 若长时间没有清理残胶 滤棒搭口处翘边越来越严 重 滤棒外形越来越差 如果长时间没有调节压板 滤棒通 过小压板时 滤棒对压板的力作用下 压板与导槽间隙越 来越大 最终可能产生粘接口不平和粘接不牢 甚至导致 停机现象和滤棒圆周和吸阻 圆周 指标间接影响 吸阻 指标 质量问题 为了解决滤棒成型过程中上述几种质量 缺陷 有的烟厂安装了气压式圆周在线检测系统 该装置 是利用滤棒经过时气压改变的原理检测圆周的大小 由于 气压式检测的精度低 检测速度较慢 且检测后只能显示 没有自动控制功能 无法从根本上解决问题 设计新的安 全 准确 高效的检测装置是各烟厂紧迫需求 1 改造背景 人工抽取滤棒的检测方法 属滞后检测 费时费力 误 检漏检率高 气压式圆周在线检测系统精度低 稳定差 我 们结合本厂的实际情况 分析了各方面的因素 决定研制 激光式滤棒圆周在线检测系统 并安装在微波重量检测装 置前 该设计思路主要考虑以下几方面的问题 1 滤棒圆 周在线检测系统有体积小巧 长宽不超过3 5 0m m 厚度不 超过1 0 0m m 可以装在微波重量检测装置之前 不用对机 器本身进行大改造 2 根据设计原理初步估算检测设备所 需投资约2 5 万元 3 在本厂的滤棒成型机上加装滤棒圆周 在线检测系统需要2 2 0V 单相电源供电 功率为2 0 0W 左 右 滤棒成型机本身有2 2 0V 电源 供电能力在8 0 0 0W 以 上 实际使用的不到5 0 所以无需外部接人电源 综合以上因素 我们决定研制激光式滤棒圆周在线 检测系统对滤棒成型机进行改造 2 原理分析 滤棒圆周在线检测控制系统采用进口激光及C C D 构 成非接触测量方案 通过平行光垂直照射滤棒 线阵C C D 进行实时检测滤棒遮挡阴影得到模拟信号 再把检测所 得的模拟信号转换为数字信号交给处理器分析 处理器 根据当前圆周的大小判断自动调节圆周的大小 C C D 原 理参见图1 C C D 是 一种高速高 精度距离测 量设备 它由 一个平行光 发射器和一 个C C D 线性 接收器组成 发射器发射出红外平行光 C C D 线性排列的受光组 件在发射器对面接收平行光 当滤棒通过发射器和C C D 之间时 C C D 上会形成阴影 通过检测亮到暗以及暗到亮 的转变 传感器得以精确地检测目标的数值 进口的激光 C C D 传感器精度可以达到5I x m 甚至更高 可以用来进行 滤棒圆周检测 C C D 传感器被安装在一个可以18 0 往返旋转的机构 里 运转时 由伺服电机带动旋转机构 使C C D 传感器对滤 棒进行全角度的圆周检测 旋转机构测量原理参考图2 C C D 检测滤棒的直接得到一个4 2 0m A 模拟信号 这 个信号处理器不能直接使用 必须将它转换为处理器能 控机床领域发展不可缺少的一部分 它与传统的继电器 控制系统相比大大提高了机床系统运行效率 在维修人 员查找故障等方面占据举足轻重的位置 参考文献 1 朱楠 浅谈P L C 在数控机床中的运用 J 制造业自动化 2 0 1 2 9 9 6 9 7 2 闫存富 P L C 在数控机床故障诊断中的应用 J 煤矿机械 2 0 1 1 1 2 2 6 0 2 6 2 编辑昊天 作者简介 王振国 1 9 8 8 一 男 助理工程师 从事电气维修工作 收稿日期 2 0 1 6 0 1 2 l 网址 W W W j x g c s c o m 电邮 h r b e n g in e e r 16 3c o m2 0 16 年第7 期 i 13 7 机械工程师 麓莲e H A N C A LE N G I N E E R 够使用的数字信号 模数转 换的原理参见图3 并行比较型舳转换器 由电阻分压器 寄存器及编 码器组成 图3 中的电阻将参 考电压平均分成8 级 每一级 作为比较器的参考电压 输 入电压的大小决定了各比较 器的输出电平 根据各比较 器的输出状态 经编码器编 码 就可以得到数字量的输 模拟信号转换为数字信号以后 处理器就可以分析 数据 然后控制电机调节滤棒成型机的圆周调节压板 这 样就可以自动调节滤棒圆周了 数据处理系统参见图4 数据处理是整个系统的重要组成部分 由于圆周在 线检测要求检测时间短 检测次数多 实时性要求较高 德国倍福嵌人式P C 具有速度快 功耗低 扩展性强 性能 稳定 抗干扰强等优点 同时接E l丰富 各扩展模块之间 通过E t h e r n e t 进行连接 3 方案改进 基于上述方案的原理 我们进行了设计和安装试验 试运行一个月 效果良好 完全能达到设计要求 但是使 用中发现倍福嵌入式P c 虽然性能强大 但是价格较高 体 积较大 不利于安装和维护 发现这些问题之后 我们又 重新进行了优化设计 用高性能的微处理器c o r t e x M 3 取 代了倍福嵌入式P C c o r t e x M 3 微处理器参见图5 与初始设计相比 此次改进后有以下优点 1 成本进 一步降低 2 检测速度更快 精确度更高 3 功耗降低 电 气接线更加简洁 4 测试结果 改进后 运行期间测试的数据如表l所示 从表1 数据 可看出 滤棒圆周检测的精度 控制精度均达到了 O 0 3 m m 完全符合烟厂的质量要求 表1 测试数据 嚣度 嚣度黼跏M周C ram r a m嚣嚣 s 静态 动态 周期 s次一 O 0 0 1 0 0 3 0 0 3 m m2 02 0 0 0 5 结语 基于国家标准 G B 5 6 0 6 1 2 0 0 5 卷烟第l部分 抽 样 以提高产品质量 提高效率 降低漏检误检等要求作 为指导思路 设计了激光式滤棒圆周在线检测控制系统 本设计通过C D D 激光测距传感器测量圆周 利用高性能 微处理器分析数据并自动调节圆周大小 低能耗 体积 小 成本相对较低 通过将近一年的运行 效果良好 提高 了产品质量 有效地解决了由于人工检测 气压式检测的 问题 精度低 检测速度较慢 况且检测后只能显示 不能 自动控制 无法从根本上解决滤棒检测的漏检 误检问 题 此检测系统可在兄弟卷烟厂推广应用 参考文献 1 卷烟 G B T5 6 0 6 1 2 0 0 4 G B5 6 0 6 2 5 6 0 6 6 2 0 0 5 S 2 董祥云 张惠敏 高同启 等 全国烟草行业统编教材卷接机组 M 北京 中国科学技术出版社 2 0 0 1 3 林凌 李刚 实用电子技术1 0 0 0 问 M 北京 电子工业出脓L 2 0 0 8 5 刘卫列 T w in C A TP L C