ZB25/ZB45型包裝機條盒反包檢測裝置的研發(fā)

【摘 要】為了避免反包條煙直接流入消費者市場，消除條煙反包質(zhì)量問題，利用具有光潔度（粗糙度）識別的檢測器對ZB25型軟盒硬條包裝機和ZB45型硬盒硬條包裝機原有的檢測系統(tǒng)進(jìn)行完善改造。介紹了光潔度（粗糙度）檢測器的工作原理以及條盒反包檢測的電路設(shè)計。增加條盒反包檢測后，在生產(chǎn)過程中反包條煙能自動識別并被剔除，消除了條煙反包質(zhì)量問題，取得了很好的效果。

【關(guān)鍵詞】光潔度（粗糙度）檢測器；條盒反包檢測器

0.前言

目前，我廠所使用的包裝機為ZB25型軟盒硬條包裝機和ZB45型硬盒硬條包裝機，它是中國煙草總公司在20世紀(jì)90年代初從意大利GD公司引進(jìn)全套技術(shù)，通過上海煙草工業(yè)機械廠進(jìn)行吸收消化后國產(chǎn)化的卷煙包裝設(shè)備，是當(dāng)前我國煙草行業(yè)包裝機的主力機型。其電控系統(tǒng)是在早期FZ系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，稱為MICROⅡ系統(tǒng)，它以GD公司自行設(shè)計的微機系統(tǒng)為核心，采用GD語言進(jìn)行軟件設(shè)計，其中央處理器為intel公司386/486芯片。但是當(dāng)前ZB25/ZB45包裝機檢測系統(tǒng)本身并不具備條盒反包識別功能，一旦材料供應(yīng)廠家的條盒堆疊反向放置或操作工加料時不小心反向放置，就會出現(xiàn)條煙反包現(xiàn)象，反包煙條直接流入消費者市場，對產(chǎn)品信譽造成極其惡劣影響。因此要消除條煙反包質(zhì)量問題，就必須對原有的檢測系統(tǒng)進(jìn)行完善改造，使其在生產(chǎn)過程中能自動被識別出來并被剔除。

1.方案設(shè)計

1.1選擇適合的傳感器

目前，用于包裝紙商標(biāo)印刷檢測的傳感器大多是光電傳感器，其工作類型有兩種，一是色標(biāo)傳感器，它通過將被檢測物的圖像區(qū)分為由黑到白的不同等級（灰度值），并以此來鑒別物體；二是RGB（紅綠藍(lán)）顏色傳感器，它檢測目標(biāo)物體對三基色的反射比率。這兩種類型都不是直接測量顏色，其靈敏度有限，受外界環(huán)境影響大，會導(dǎo)致誤檢、漏檢，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量，同時，每次更換卷煙牌號時，由于條盒包裝紙商標(biāo)印刷不同，就必須對檢測器重新對位、調(diào)試，從而耽誤生產(chǎn)。相比之下，光潔度（粗糙度）檢測方式更能準(zhǔn)確鑒別商標(biāo)條盒的正反面，采用激光聚焦法以一個聚光帶（約20X4mm）入射到被檢測表面，模擬機械觸針進(jìn)行測量，由于表面粗糙度的存在，光電探測器上的接收信號會發(fā)生變化，通過測量信號的變化量可計算出表面粗糙度。條盒商標(biāo)紙的正反面粗糙度有很明顯的區(qū)別（條盒反面無商標(biāo)印刷），可以用光潔度（粗糙度）檢測器檢測出正反面。使用光潔度（粗糙度）檢測，更換卷煙牌號時無需重新對位、調(diào)試，節(jié)省換牌時間，提高生產(chǎn)效率。

據(jù)此，我們選擇了光潔度（粗糙度）檢測器（檢測器型號：RGM24PVS12G1），當(dāng)檢測到商標(biāo)紙正面時，指示燈亮，檢測到商標(biāo)紙反面時指示燈滅。

1.2“條盒反包”信號的同步處理

傳感器的輸出信號是實時的，使得在檢測過程中其輸出信號必定會隨著條盒移動而改變，因此必須采取同步的方式來讀取傳感器的輸出信號，否則就會造成誤檢。同時，如果要將“反包”煙條剔除的話，還必須跟蹤“反包”煙條，待其運動到機器的剔除口后再觸發(fā)設(shè)備執(zhí)行剔除動作。

“條盒反包”同步信號的獲取，可以依靠機器本身軸編碼器的相位信號獲取。在選擇條盒反包檢測器的安裝位置時，我們發(fā)現(xiàn)在ZB25/ZB45包裝機原有的缺包檢測旁有足夠的空間，安裝在缺包檢測同一位置，就可以利用原有的“缺包檢測”同步信號，作為“條盒反包”的同步信號，不需要再另外安裝傳感器獲取同步信號。此外，“條盒反包”的移位和剔除，也可與原有的缺包檢測器共用。

1.3利用原有“缺包檢測”剔除信號實現(xiàn)反條盒的剔除

ZB25/ZB45包裝機原有的缺包檢測是由五個電容式傳感器組成，分別對應(yīng)于硬條煙盒里的五堆煙包。在正常情況下，五個傳感器均檢測到煙包存在時，同時輸出高電平信號+24V給缺包信號處理板，再由缺包信號處理板經(jīng)過邏輯運算后輸出+24V送給電柜PLC，PLC的N9板19點常亮表示條盒不缺包。當(dāng)五個電容式傳感器中任何一個檢測到缺包時，缺包信號處理板無+24V輸出，PLC的N9板19點燈滅表示條盒缺包，當(dāng)該缺包條盒移動時經(jīng)過位移檢測在CT剔除口將其剔除。利用五個電容式傳感器只要有一個無+24V輸出就會剔除的特點，將條盒反包檢測器的輸出信號+24V作為缺包檢測器的電容式傳感器電源輸入，沒有缺包時反包檢測器輸出+24V，電容式傳感器正常工作，缺包檢測器輸出+24V；當(dāng)檢測到反包時，反包檢測器無+24V輸出，電容式傳感器無電源不能正常工作，缺包檢測亦無+24V輸出，此時PLC“認(rèn)為缺包”，經(jīng)過位移檢測作出條盒剔除，從而實現(xiàn)反條盒的剔除。相關(guān)控制原理如下圖。

將條盒反包檢測與原有的缺包檢測安裝在同一機器相位，使用原有條盒缺包同步信號，并將條盒反包的輸出信號作為缺包檢測的輸入信號，不需要作機器程序的改動，只需增加一個光潔度（粗糙度）檢測器，便實現(xiàn)了條盒反包的檢測和剔除。

2.使用效果

根據(jù)以上所述設(shè)計方案，在經(jīng)過可行性試驗后，我廠已于2014年8月份對ZB25/ZB45包裝機上的“條盒缺包”檢測器進(jìn)行了改進(jìn)，使其同時具備“條盒缺包”和“條煙反包”兩項檢測功能，現(xiàn)經(jīng)過5個月的運行，取得了很好的效果。

【參考文獻(xiàn)】

[1]ZB25型軟盒硬條包裝機電氣原理圖.

[2]ZB45型硬盒硬條包裝機電氣原理圖.