一種光纖式FLO煙支檢測(cè)器設(shè)計(jì)

喬建軍 房庭棟 孫開

（河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司黃金葉生產(chǎn)制造中心，河南 鄭州 450000）

一種光纖式FLO煙支檢測(cè)器設(shè)計(jì)

喬建軍 房庭棟 孫開

（河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司黃金葉生產(chǎn)制造中心，河南 鄭州 450000）

隨著生活水平的提高，消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量要求越來(lái)越高。當(dāng)前，卷煙機(jī)器上也加了松頭、缺嘴及煙支外形檢測(cè)器，但該檢測(cè)器工作不穩(wěn)定，經(jīng)常有誤剔和漏剔現(xiàn)象，不能較好地保證產(chǎn)品質(zhì)量。本文設(shè)計(jì)了一種光纖式FLO煙支檢測(cè)器，該檢測(cè)器檢測(cè)靈敏，免維護(hù)，工作穩(wěn)定。

光纖；煙支松頭；外形；檢測(cè)

1 概述

卷煙是通過(guò)卷煙機(jī)將煙絲卷成煙條，再用刀切成煙支的過(guò)程。由于煙條的形成方式不同，在生產(chǎn)過(guò)程中，由于煙絲含絲率變化和風(fēng)室調(diào)整不到位及風(fēng)壓的變化等，可能造成煙支松頭。嘴棒質(zhì)量不穩(wěn)定和搓煙輪保養(yǎng)不到位，會(huì)造成缺嘴和煙支外形變化。

2 原檢測(cè)系統(tǒng)存在的問題

根據(jù)質(zhì)檢人員反映的情況，原FLO檢測(cè)系統(tǒng)主要存在以下問題。①原檢測(cè)系統(tǒng)采用電容式檢測(cè)，價(jià)格便宜，但輸出具有非線性，影響檢測(cè)精度。②容易產(chǎn)生寄生電容和分布電容，對(duì)檢測(cè)靈敏度有較大影響。③外圍連接電路較復(fù)雜。④部分松頭煙檢測(cè)不到，無(wú)法剔除；錯(cuò)誤剔除，把好的煙支當(dāng)成松頭煙檢測(cè)并剔除；有些翹邊的煙支無(wú)法檢測(cè)與剔除。

3 光纖式FLO煙支檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 工作原理

光纖式FLO煙支檢測(cè)器主機(jī)的硬件原理如圖1所示。

圖1 光纖式FLO煙支檢測(cè)器主機(jī)的原理框圖

光纖式FLO煙支檢測(cè)器主機(jī)主要由三部分組成，分別為缺嘴檢測(cè)、松頭檢測(cè)［1］、外形檢測(cè)，均由煙支質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)（CIS）提供電源，煙支在線檢測(cè)［2］后輸出的三種電壓信號(hào)均送入煙支質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)（CIS），進(jìn)行后續(xù)的信號(hào)處理及不合格煙支的判斷和剔除。

其中，缺嘴檢測(cè)主要由非接觸式的反射式光電傳感器組成；松頭檢測(cè)主要由光纖檢測(cè)頭和光電傳感器、松頭檢測(cè)板負(fù)責(zé)的后級(jí)放大處理電路組成；外形檢測(cè)主要由光發(fā)射和光接收組成的對(duì)射式光路、光源調(diào)節(jié)及I/V變換放大電路組成。

3.2 煙支缺嘴檢測(cè)

缺嘴檢測(cè)主要檢測(cè)成型煙支的濾嘴端缺失情況，利用濾嘴端平滑端面對(duì)光的反射較強(qiáng)的特性進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)機(jī)組上的鼓輪傳遞煙支經(jīng)過(guò)反射式光電傳感器的檢測(cè)窗口時(shí)，進(jìn)行缺嘴檢測(cè)。光電傳感器向煙支濾嘴端面發(fā)射光線，并接收其反射光，通過(guò)接收反射光的多少來(lái)判斷濾嘴是否缺失。煙支有濾嘴時(shí)、無(wú)濾嘴時(shí)光電傳感器分別對(duì)應(yīng)輸出低電平、高電平的開關(guān)量信號(hào)。

3.3 煙支松頭檢測(cè)

松頭檢測(cè)主要檢測(cè)成型煙支的點(diǎn)煙端煙絲松密程度。當(dāng)機(jī)組上的鼓輪傳遞煙支經(jīng)過(guò)光纖檢測(cè)頭時(shí)，進(jìn)行松頭檢測(cè)。由光電傳感器發(fā)射紅外光線，在光纖束中傳輸，經(jīng)光纖檢測(cè)頭的中心發(fā)射窗口照射煙支的點(diǎn)煙端，呈矩形排列的四個(gè)接收窗口接收穿透煙紙發(fā)射過(guò)來(lái)的紅外光線，并經(jīng)光纖束送回光電傳感器，轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，再經(jīng)松頭檢測(cè)板電路進(jìn)行放大，由單片機(jī)［3］處理后輸出。通過(guò)接收的紅外光線信號(hào)大小即可判定煙支點(diǎn)煙端煙絲的疏密程度，填充良好的煙支點(diǎn)煙端所吸收的紅外光線比裝填疏松的煙支點(diǎn)煙端多。由于與電容式松頭傳感器輸出信號(hào)特性不同，為兼容機(jī)組原有CIS系統(tǒng)，該輸出信號(hào)還需經(jīng)過(guò)松頭信號(hào)轉(zhuǎn)換板模塊進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以保證轉(zhuǎn)換后信號(hào)的幅值和相位正確。

3.4 煙支外形檢測(cè)

外形檢測(cè)也稱OTIS，主要檢測(cè)成型煙支的翹邊、爆口、歪嘴等外形缺陷，通過(guò)檢測(cè)煙支端面遮擋光路導(dǎo)致光接收量的大小變化來(lái)實(shí)現(xiàn)外形檢測(cè)。當(dāng)機(jī)組上的鼓輪傳遞煙支通過(guò)對(duì)射式的外形檢測(cè)光路時(shí)，進(jìn)行外形檢測(cè)。外形檢測(cè)的光發(fā)射部分將平行光束垂直照射到煙支端面上，光束直徑比煙支直徑大一圈，光接收部分則通過(guò)透鏡組將接收到的光匯聚到光敏管的光敏面上，轉(zhuǎn)換為光電流信號(hào)，經(jīng)內(nèi)部電路將光電流信號(hào)放大轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)輸出。形狀有缺陷的煙支或者翹起的部分會(huì)減少接收的光線量，被外形缺陷擋住的光線部分就是外形缺陷大小的尺度，光線被擋住的部分越大，煙支的缺陷也就越大。

4 光纖式FLO煙支檢測(cè)檢測(cè)器的特點(diǎn)

光纖式FLO煙支檢測(cè)器可在線檢測(cè)成型煙支的濾嘴端缺失、煙絲端空松及外形翹邊缺陷等不合格情況。

光纖式FLO煙支檢測(cè)器具有以下特點(diǎn)：①松頭檢測(cè)采用非接觸式的光電檢測(cè)，無(wú)磨損、壽命長(zhǎng)、易維護(hù)；②松頭檢測(cè)采用光纖束中心發(fā)射紅外光，四周光纖接收的結(jié)構(gòu)形式，大大提高了檢測(cè)精度；③松頭檢測(cè)靈敏度現(xiàn)場(chǎng)可調(diào)，調(diào)節(jié)方便，無(wú)須拆蓋；④松頭信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊完全兼容原有CIS系統(tǒng)，插拔式裝配，無(wú)須接線，不破壞機(jī)組原有接線，后期維護(hù)方便；⑤缺嘴檢測(cè)沿用原有方案，裝配簡(jiǎn)單，更換方便，維護(hù)簡(jiǎn)單；⑥外形檢測(cè)（OTIS）采用綠光檢測(cè)，提升了發(fā)光強(qiáng)度，增加了遮光片，大大提高了檢測(cè)分辨率；⑦外形檢測(cè)（OTIS）靈敏度現(xiàn)場(chǎng)可調(diào)，調(diào)節(jié)方便，無(wú)須拆蓋；⑧安裝尺寸兼容原機(jī)組，配置安裝支架，現(xiàn)場(chǎng)可直接裝配，調(diào)整方便。

5 結(jié)語(yǔ)

加裝該新型檢測(cè)后，誤剔和漏剔煙支現(xiàn)象明顯減少。據(jù)3-6月的月報(bào)顯示，因松頭的煙支剔除率下降了0.03%，缺嘴剔除率下將了0.015%，煙支外形剔除率下降了0.01%，包裝機(jī)的松頭和缺嘴剔除率下降了0.02%，較好地保證了煙支質(zhì)量。

［1］ 任煒，馮麗輝，許勝善.煙支松頭檢測(cè)裝置的研發(fā)與實(shí)現(xiàn)［J］.重慶工學(xué)院學(xué)報(bào)，2007（10）：97-99.

［2］ 杜勁松，高潔.基于DSP的煙支在線檢測(cè)及調(diào)整系統(tǒng)［J］.微計(jì)算機(jī)信息，2007（23）：167-168.

［3］ 孫軍.單片機(jī)在煙支質(zhì)量測(cè)控裝置中的應(yīng)用［J］.沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2004（1）：65-67。

An Optical Fiber Type FLO Cigarette Detector

Qiao JianjunFang TingdongSun Kai
（Henan Tobacco Industry Co.,Ltd.Golden Leaf Manufacturing Center，Zhengzhou Henan 450000）

With the improvement of living standards,the quality of consumer demand for products is get?ting higher and higher.At present,the cigarette machine also added a loose head,mouth and cigarette shape detector,but the detector is not stable,often mistakenly tick and tick the leakage phenomenon,can not guarantee the quality of products.In this paper,an optical fiber FLO cigarette detector is designed,which is sensitive,free of maintenance and stable in operation.

optical fiber；cigarette filter；shape；detection

TS47；TP216；TP212

A

1003-5168（2017）11-0068-02

2017-10-09

喬建軍（1968-），男，本科，高級(jí)工程師，研究方向：設(shè)備管理與電氣維修；房庭棟（1981-），男，本科，助理工程師，研究方向：信息化管理與應(yīng)用；孫開（1978-），女，本科，工程師，研究方向：煙草工藝。