新型香煙小包拉線檢測(cè)器的設(shè)計(jì)

劉慶偉 信明陽(yáng)

1.上海煙草（集團(tuán)）公司天津卷煙廠 300163 2.中國(guó)航空工業(yè)空氣動(dòng)力研究院 遼寧沈陽(yáng) 110034

新型香煙小包拉線檢測(cè)器的設(shè)計(jì)

劉慶偉1信明陽(yáng)2

1.上海煙草（集團(tuán)）公司天津卷煙廠 300163 2.中國(guó)航空工業(yè)空氣動(dòng)力研究院 遼寧沈陽(yáng) 110034

隨著透明拉線在煙草行業(yè)的普遍應(yīng)用，原來(lái)的檢測(cè)方式已經(jīng)無(wú)法對(duì)拉線的偏移和有無(wú)做出有效的檢測(cè)，在這種情況下，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種基于視頻成像原理的新型香煙小包拉線檢測(cè)器，本文對(duì)這種新型檢測(cè)器進(jìn)行了介紹。

煙草；透明拉線；新型拉線檢測(cè)器

中國(guó)分類號(hào)：TP332.1

一、概述

目前，隨著煙草業(yè)的發(fā)展，各煙草廠家在卷煙包裝方面不斷地推陳出新，使用各種新的卷煙材料以適應(yīng)市場(chǎng)求新求變的需要。在香煙小包拉線方面，透明拉線得到了廣泛的應(yīng)用。

這種情況下，原來(lái)各卷煙廠采用的透射檢測(cè)（如 TA30）或簡(jiǎn)單的光電傳感器檢測(cè)方式在日常生產(chǎn)中表現(xiàn)出了明顯的不足。在拉線高速運(yùn)行狀態(tài)下，對(duì)拉線的偏移和有無(wú)極易出現(xiàn)誤檢、漏檢甚至無(wú)法檢測(cè)，而且其檢測(cè)效果受到外界條件（灰塵、光線環(huán)境等）影響較大，需要時(shí)常擦拭和校準(zhǔn)，這些不足都嚴(yán)重影響了對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的控制。

針對(duì)上述情況，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種基于視頻成像技術(shù)原理的新型香煙小包拉線檢測(cè)器，該檢測(cè)器采用最新圖像分析法和DSP數(shù)字化信號(hào)處理技術(shù)，可以對(duì)透明拉線、白拉線、激光燙銀、金拉線以及不透明拉線的有無(wú)、偏移等進(jìn)行準(zhǔn)確的檢測(cè)，并通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口，控制卷包主機(jī)進(jìn)行自動(dòng)剔除，是原透射法拉線檢測(cè)器（如 TA30）和光電傳感方式的換代產(chǎn)品，可方便的應(yīng)用于GDX1/X2、FOCKE、B1等多種機(jī)型。

這種新型香煙小包拉線檢測(cè)器使用方便，工作可靠，免維護(hù)，而且適用面廣，可最大程度的保證香煙小包的包裝質(zhì)量。

下面試就這種新型小包拉線檢測(cè)器的結(jié)構(gòu)、原理、工作過(guò)程及性能指標(biāo)進(jìn)行簡(jiǎn)單的描述。

二、新型香煙小包拉線檢測(cè)器的結(jié)構(gòu)

新型香煙小包拉線檢測(cè)器主要由高速攝像頭、激光模組、圖像分析及處理模塊、標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出接口等組成。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖一所示。

三、新型香煙小包拉線檢測(cè)器的工作原理及工作過(guò)程

圖一

1、利用透明紙及拉線對(duì)激光的反射特性，由高速攝像頭對(duì)高速運(yùn)行中的拉線的圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)、連續(xù)的獲取，并將圖像傳回圖像分析及處理模塊。

2、信號(hào)處理模塊將視頻信號(hào)進(jìn)行處理，通過(guò)濾波網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)高低頻數(shù)字信號(hào)的分離。

3、高頻信號(hào)部分通過(guò)視頻輸出口輸出至視頻顯示終端（顯示器）。低頻信號(hào)通過(guò)濾波整形獲得表示圖像明亮度的電平信號(hào)，此信號(hào)與設(shè)定的電平閥值進(jìn)行比較，從而判斷拉線是否缺失或跑偏（注：拉線本身帶膠，因此會(huì)對(duì)激光產(chǎn)生較強(qiáng)的漫反射，反映到視頻顯示終端，會(huì)產(chǎn)生一條亮帶，使整體圖像亮度增加，而此時(shí)，視頻信號(hào)整體電平會(huì)升高。另一方面，如果沒(méi)有拉線，則透明紙對(duì)激光的透過(guò)性較強(qiáng)，圖像偏暗，視頻信號(hào)整體電平會(huì)降低）。

4、表示拉線缺失或跑偏的信號(hào)由放大器經(jīng)輸出信號(hào)接口輸出，不合格的產(chǎn)品將在“CH”口被剔除。

四、新型香煙小包拉線檢測(cè)器的技術(shù)指標(biāo)

1、供電電源：24VDC 電流：小于200mA

2、輸出方式：NPN

3、工作方式：連續(xù)

4、環(huán)境溫濕度：-10℃～40℃、35%～85%

5、可分辨拉線丟失長(zhǎng)度：10±1mm

圖二

6、可分辨拉線跑偏距離：3.5mm

五、新型拉線檢測(cè)器的安裝與

調(diào)試

1、新型拉線檢測(cè)器的安裝：

新型拉線檢測(cè)器保留了原光電檢測(cè)方式所用接口，因此安裝簡(jiǎn)便，只需直接替換即可。

2、新型拉線檢測(cè)器的調(diào)試。

①通過(guò)視頻輸出口將拉線檢測(cè)器與顯示器連接。

②左右移動(dòng)檢測(cè)器，觀察顯示器，找到拉線，并使拉線反射激光所形成的光帶顯示在屏幕顯示區(qū)域的中間位置。此時(shí)，檢測(cè)器后方表示拉線狀態(tài)是否正常的綠色指示燈應(yīng)為點(diǎn)亮狀態(tài)。如果光帶偏出屏幕顯示區(qū)域，則視為拉線跑偏或不存在，綠色指示燈會(huì)熄滅，不合格煙包會(huì)從CH口剔除。

調(diào)試結(jié)果圖如圖二所示。

③在保證圖像位置不被移動(dòng)的情況下，固定拉線檢測(cè)器。

④安裝調(diào)試完畢，拔除顯示器。

圖三

六、新型香煙小包拉線檢測(cè)器設(shè)計(jì)中濾波網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)

在新型香煙小包拉線檢測(cè)器設(shè)計(jì)當(dāng)中，濾波網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)尤為重要，它關(guān)系到拉線有無(wú)信號(hào)的提取。濾波器采用RC濾波方式，視頻信號(hào)由高通濾波網(wǎng)絡(luò)輸出至顯示終端，而表示圖像整體亮度的低頻信號(hào)則通過(guò)二極管另外輸出，并整流。其示意圖如圖三所示。

在濾波網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)中應(yīng)注意R、C的選擇，除二者與視頻信號(hào)頻率相匹配外，R的選擇不可過(guò)低，因外，在此電路中，電阻R事實(shí)上已經(jīng)成為視頻信號(hào)的負(fù)載，R過(guò)低，會(huì)導(dǎo)致向二極管D方向輸出的信號(hào)電平過(guò)低。實(shí)際應(yīng)用中，二極管D負(fù)端的點(diǎn)位以不低于0.6V為佳。

七、GD-LD香煙小包拉線及透明紙搭接檢測(cè)器的應(yīng)用及前景

本產(chǎn)品自推出以來(lái)，已經(jīng)在各地卷煙廠成功裝機(jī)使用，運(yùn)行良好，得到了各地客戶的充分肯定，市場(chǎng)前景看好。

[1]趙鴻章.數(shù)字視頻處理.北京師范大學(xué)出版社.2009-08

[2]林春方.高頻電子線路.電子工業(yè)出版社.2010-01-01

[3]姚年春，侯玉杰. 電路基礎(chǔ). 人民郵電出版社. 2010-08-01

B

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.005.044