煙箱缺條金屬檢測(cè)裝置

黃天強(qiáng) 李繼波 施長(zhǎng)喜

【摘? 要】在卷煙產(chǎn)品的裝箱過(guò)程中，由于設(shè)備的高速運(yùn)行和檢測(cè)器之間的相互干擾，條煙裝箱過(guò)程中缺條情況的出現(xiàn)不可避免。論文采用金屬檢測(cè)的方式，設(shè)計(jì)雙側(cè)面全金屬檢測(cè)裝置，同時(shí)，增設(shè)頂部金屬檢測(cè)結(jié)構(gòu)，通過(guò)采用掃描檢測(cè)算法極大地提高了缺條檢測(cè)裝置的準(zhǔn)確性，保障了卷煙產(chǎn)品質(zhì)量，維護(hù)企業(yè)聲譽(yù)。

【Abstract】In the packing process of cigarette products， due to the high-speed operation of the equipment and the mutual interference between the detectors， it is inevitable that the cigarette cartons are missing in the packing process. The paper adopts the method of metal detection to design a double-sided all-metal detection device. At the same time， the top metal detection structure is added. By adopting the scanning detection algorithm， the accuracy of the detection device for carton-missing is greatly improved， the quality of cigarette products is guaranteed， and the enterprise reputation is maintained.

【關(guān)鍵詞】煙箱缺條;金屬檢測(cè);電感檢測(cè)器

【Keywords】carton-missing in cigarette box; metal detection; inductance detector

【中圖分類(lèi)號(hào)】TS43? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號(hào)】1673-1069（2021）06-0190-02

1 引言

在卷煙生產(chǎn)中，由卷煙生產(chǎn)及包裝設(shè)備連續(xù)高速運(yùn)行，執(zhí)行、檢測(cè)及計(jì)數(shù)機(jī)構(gòu)不可避免地會(huì)出現(xiàn)差錯(cuò)或受到干擾，導(dǎo)致在條煙裝封箱過(guò)程中或裝封箱之后，偶爾會(huì)出現(xiàn)缺條（煙箱內(nèi)實(shí)際數(shù)量少于規(guī)定數(shù)量）的情況。本文介紹了一種全金屬檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)裝箱后的煙箱進(jìn)行缺條實(shí)時(shí)檢測(cè)，利用聲光報(bào)警器提醒操作人員，有效剔除缺條煙箱，保障卷煙產(chǎn)品入庫(kù)無(wú)缺條現(xiàn)象。

2 背景介紹

2.1 設(shè)備簡(jiǎn)介

YP11型裝封箱機(jī)的技術(shù)廣泛吸收國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品的先進(jìn)技術(shù)，是額定生產(chǎn)能力為5.6箱/min的裝封箱機(jī)。它實(shí)現(xiàn)了從條煙的收集、整理到裝箱、封箱等系列過(guò)程的全自動(dòng)化程序操作。

2.2 技術(shù)背景

卷煙制造最后的工序是將制造完成的煙條封裝在紙箱里，每個(gè)紙箱50條;該50條煙條按5×2×5排成長(zhǎng)方體形狀，每條煙條與輸送帶垂直，共5層，每層中沿輸送帶方向?yàn)?條，垂直輸送帶方向?yàn)?條。在封裝的過(guò)程中，設(shè)備和人為因素都會(huì)造成箱裝缺條的現(xiàn)象，從而影響產(chǎn)品聲譽(yù)。為避免上述問(wèn)題，卷煙廠需要進(jìn)行箱裝缺條檢測(cè)。

3 設(shè)計(jì)方案

3.1 檢測(cè)方式分析及確定

目前，主流檢測(cè)方式主要分為重量檢測(cè)法、射線檢測(cè)法、電容檢測(cè)法、金屬測(cè)量法和機(jī)器視覺(jué)法。

其中，金屬測(cè)量法采用電渦流的原理，在煙箱經(jīng)過(guò)的地方安裝金屬檢測(cè)陣列，檢測(cè)每一層煙條是否存在含有金屬的煙包，如果某層缺條，該層的檢測(cè)器檢測(cè)不到，就認(rèn)為存在缺條，這種方法簡(jiǎn)單，但容易漏檢。如果煙箱內(nèi)缺條且煙條“打橫”，即煙條與輸送帶平行，“打橫”的煙條靠近煙箱兩側(cè)內(nèi)壁，此時(shí)，位于煙箱兩側(cè)的金屬傳感器由于能夠檢測(cè)到信號(hào)而依然判定箱裝合格，無(wú)法檢測(cè)該種缺條情況，發(fā)生漏檢。類(lèi)似地，中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)CN202609150U公開(kāi)了一種煙條缺包的金屬檢測(cè)方法，方法簡(jiǎn)單，卻容易漏檢。

因此，本文所介紹的是能夠有效避免漏檢的采用金屬檢測(cè)法的箱裝缺條檢測(cè)系統(tǒng)。

3.2 設(shè)計(jì)要求

①要保證技術(shù)先進(jìn)、檢測(cè)準(zhǔn)確、性能可靠，切實(shí)起到有效避免缺條煙箱流入市場(chǎng)的作用。②要能滿(mǎn)足成品煙箱自動(dòng)輸送系統(tǒng)對(duì)檢測(cè)速度提出的高要求。③要盡量適應(yīng)現(xiàn)有工藝流程和生產(chǎn)設(shè)備的相關(guān)要求，避免對(duì)現(xiàn)有流程和設(shè)備做過(guò)多的修改。

3.3 裝置硬件設(shè)計(jì)

本文所介紹的箱裝缺條檢測(cè)系統(tǒng)包括全金屬檢測(cè)器和控制器，所述全金屬檢測(cè)器與控制器電連接，所述全金屬檢測(cè)器包括設(shè)置于輸送帶兩側(cè)用于檢測(cè)煙箱內(nèi)各層煙條的側(cè)面全金屬檢測(cè)器和用于檢測(cè)煙箱頂層中部煙條的頂面全金屬檢測(cè)器。

該裝置不僅通過(guò)側(cè)面全金屬檢測(cè)器檢測(cè)煙箱內(nèi)各層煙條，還通過(guò)增設(shè)頂面全金屬檢測(cè)器從而檢測(cè)煙箱頂層中部，當(dāng)煙箱內(nèi)缺條且煙條“打橫”時(shí)也能準(zhǔn)確檢測(cè)出煙箱缺條的情況。為保證煙箱能夠正確定位到達(dá)檢測(cè)位置，在輸送帶兩側(cè)安裝導(dǎo)煙板。裝置示意圖如圖1所示。

其中，位于輸送帶同一側(cè)的用于檢測(cè)煙箱內(nèi)相鄰兩層煙條的2個(gè)側(cè)面全金屬檢測(cè)器沿輸送帶輸送方向前后設(shè)置。此時(shí)，豎直方向上相鄰的2個(gè)側(cè)面全金屬檢測(cè)器必然間隔一層以上，呈間隔設(shè)置，能夠防止全金屬檢測(cè)器間的干擾，從而更加有效地避免誤檢測(cè)。

該裝置采用的檢測(cè)器檢測(cè)孔的直徑為70mm。為避免檢測(cè)器之間的干擾，側(cè)面兩組全金屬檢測(cè)器沿輸送帶輸送方向間隔為130mm，在豎直方向上呈線性排布的相鄰2個(gè)所述檢測(cè)孔的中心距為90mm。導(dǎo)煙板與煙箱的間距為2mm，全金屬檢測(cè)器與煙箱的間距為3mm。

為盡可能減少對(duì)原有的設(shè)備進(jìn)行修改，所以外加聲光指示燈進(jìn)行缺條報(bào)警提示。

3.4 軟件設(shè)計(jì)及原理

本文選用S7-200 SMART型號(hào)PLC控制器?？刂破髟O(shè)有觸摸屏。操作人員通過(guò)觸摸屏進(jìn)行操控。檢測(cè)步驟流程如圖2所示。

①檢測(cè)器陣列的任何一個(gè)檢測(cè)器被經(jīng)過(guò)煙箱觸發(fā)工作時(shí)，控制器就對(duì)該檢測(cè)器的接通時(shí)間進(jìn)行計(jì)數(shù)，每個(gè)控制器的掃描周期增加一次計(jì)數(shù)值，如果檢測(cè)器未接通，則控制器不增加計(jì)數(shù)值。每個(gè)檢測(cè)器是獨(dú)立計(jì)數(shù)的。光電對(duì)煙箱經(jīng)過(guò)檢測(cè)器陣列的周期計(jì)數(shù)，在煙箱長(zhǎng)度不變、煙箱表面無(wú)破損和輸送帶勻速運(yùn)行的情況下，每箱煙的該計(jì)數(shù)值是基本相同的。全金屬檢測(cè)器對(duì)煙箱內(nèi)的煙條感應(yīng)情況計(jì)數(shù)，在傳感器靈敏度沒(méi)用突發(fā)漂移、煙箱沒(méi)有缺條和輸送帶勻速運(yùn)行的情況下，每箱煙的該計(jì)數(shù)值也是基本相同的，當(dāng)煙箱存在缺條情況，該計(jì)數(shù)值有較大的差異。②檢測(cè)器陣列中所有檢測(cè)器都沒(méi)有被煙箱觸發(fā)，即煙箱已經(jīng)完全經(jīng)過(guò)檢測(cè)器陣列，控制器將14個(gè)檢測(cè)器接通情況的累計(jì)計(jì)數(shù)值保存以便下一步處理。③將檢測(cè)器陣列中的左右2個(gè)光電檢測(cè)器接通情況的計(jì)數(shù)值進(jìn)行平均計(jì)算。將認(rèn)為設(shè)定的檢測(cè)閾值（如90%）與平均值相乘，結(jié)果設(shè)置為本次比較的基準(zhǔn)值。④將12個(gè)全金屬檢測(cè)器的累計(jì)計(jì)數(shù)值分別與本次比較的基準(zhǔn)值比較，如果小于本次比較的基準(zhǔn)值，則認(rèn)為該層缺條，觸發(fā)缺層消息，同時(shí)，將輸送帶的煙箱翻箱功能停止，煙箱需要人工移除或機(jī)械移除才能恢復(fù)輸送帶的煙箱翻箱功能。⑤下一箱煙剛觸發(fā)檢測(cè)器陣列的任意一個(gè)檢測(cè)器時(shí)，控制器將14個(gè)檢測(cè)器接通情況的累計(jì)計(jì)數(shù)值清零。⑥重復(fù)第一步。

4 效果檢驗(yàn)

經(jīng)過(guò)為期3個(gè)月的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行監(jiān)控，統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明（見(jiàn)表1），設(shè)備達(dá)到了檢測(cè)準(zhǔn)確、性能可靠、運(yùn)行穩(wěn)定的目標(biāo)，真正起到有效避免缺條煙箱流入市場(chǎng)的作用，維護(hù)了卷煙企業(yè)的聲譽(yù)和形象。

5 結(jié)論

本文利用電感器對(duì)煙包鋁箔紙的感應(yīng)而設(shè)計(jì)出缺條檢測(cè)裝置，裝置支架除兩側(cè)面全金屬檢測(cè)器外，還通過(guò)增設(shè)頂面全金屬檢測(cè)器從而檢測(cè)煙箱頂層中部，避免了煙箱內(nèi)缺條且煙條“打橫”時(shí)出現(xiàn)檢測(cè)錯(cuò)誤的情況，同時(shí)，PLC控制程序采用實(shí)時(shí)基數(shù)對(duì)比的方式，更為有效快速且準(zhǔn)確地進(jìn)行數(shù)據(jù)判斷，極大地提高了檢測(cè)裝置的控制精度，有效避免缺條煙箱流入市場(chǎng)，提高產(chǎn)品質(zhì)量，維護(hù)企業(yè)的良好聲譽(yù)。

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