一种卷烟烟支物理指标和外观在线监测系统

技术领域

本发明属于卷烟烟支检测技术领域，特别是指一种卷烟烟支物理指标和外观在线监测系统。

背景技术

目前，卷烟生产企业烟支物理指标在线检验主要通过外径量板和电子秤，离线检验主要通过卷烟综合测试台来进行，量板测量用于测量圆周指标和长度指标，量板测量在测量中具有主观性，其测量值因人而异，在提供判断依据上可靠性极差；电子秤用于测量研制重量，在抽样、校准、测量需要操作人员手动操作；卷烟综合测试台可以同步测量重量、长度、圆度、吸阻等物理指标，但基本属于离线检测。

以上三种测量方案，均需要人工进行取样，根据车间质量管理规定，通常需要每5分钟对烟支进行一次人工长度、圆周及重量测量，每30分钟进行综合测试台测量，人工操作不能保证取样的及时性，而且有限的综合测试台也不能满足多台卷烟机的同时使用，可以看出离线测量对质量控制反应不及时，测量频率低，无法满足日常生产需要。而且，在经过调查多家卷烟生产厂，烟支外观指标始终无法得到实时监测。

即使为现每台卷烟机配套一台现使用的自动取样综合测试台，其成本也显著增加，不符合企业生产成本管理的需要。

发明内容

本发明的目的是提供一种卷烟烟支物理指标和外观在线监测系统，以解决现技术的自动取样测试台不能实现全自动在线检测及无法对烟支实时监测的问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种卷烟烟支物理指标和外观在线监测系统，包括烟支拾取装置、烟支移动装置、烟支重量测量装置、烟支长度和圆周测量装置及人机交互系统；

所述烟支拾取装置与所述烟支移动装置连接，所述烟支重量测量装置设置于所述烟支拾取装置的移动范围内的下方，所述烟支长度和圆周测量装置设置于所述烟支拾取装置移动范围内的侧下方，且位于所述烟支重量测量装置的斜上方；

所述人机交互系统分别与所述烟支拾取装置、所述烟支移动装置、所述烟支重量测量装置、所述烟支长度和圆周测量装置电信号连接。

优选的，在线监测系统还包括基座和支撑架，所述支撑架垂直设置于所述基座上，所述烟支移动装置设置于所述支撑架上。

优选的，在烟支重量测量装置的上方与所述烟支拾取装置的移动范围的下方之间设置有测量基点，在所述测量基点处设置有检测器，所述检测器与所述人机交互系统电信号连接，用于检测烟支拾取装置移动到检测基点，开始进行烟支在线测量。

优选的，所述烟支拾取装置包括连杆、旋转气缸及烟支吸爪，所述连杆的上端与所述烟支移动装置连接，所述连杆的下端与旋转气缸连接，所述旋转气缸的输出端与烟支吸爪连接，所述烟支吸爪上设置有吸孔，所述吸孔通过管路与负压空气源连接。

优选的，在所述管路上设置有电磁阀，所述电磁阀与所述人机交互系统电信号连接。

优选的，所述烟支移动装置包括X向直线导轨组件和Y向直线导轨组件；

所述X向直线导轨组件包括X向导轨、X向滚珠丝杆、X向滑块、X向步进电机，所述X向滚珠丝杆的两端通过X向滚珠丝杆支撑座转动设置于X向导轨上，所述X向滑块套于所述X向滚珠丝杆上且滑动卡接于所述X向导轨上，所述X向步进电机设置于所述X向导轨的一端，所述X向步进电机的输出轴与所述X向滚珠丝杆连接；

所述Y向直线导轨组件包括Y向导轨、Y向滚珠丝杆、Y向步进电机及Y向滑块；

所述Y向导轨固定于所述X向滑块上，所述Y向滚珠丝杆的两端通过Y向滚珠丝杆支撑座转动设置于Y向导轨上，所述Y向滑块套于所述Y向滚珠丝杆上，且滑动卡接于所述Y向导轨上，所述Y向步进电机的输出端与所述Y向滚珠丝杆连接。

优选的，在所述Y向导轨上设置有光电开关，所述光电开关与所述人机交互系统电信号连接。

优选的，所述烟支重量测量装置为电子天平。

优选的，所述烟支长度和圆周测量装置采用摄像头，并利用显微视觉测量技术进行烟支长度和圆周测量。

本发明的有益效果是：

本技术方案集成了自动取样、自动测量等功能，实现了烟支取样的自动化，烟支监测的精确化，同时通过数据计算处理，可以实时在现场提供烟支物理指标的准确值、趋势图等，为操作人员提供更加准确的判定。

本技术方案省去大量取样工作的同时，加强了漏检现象的发生，对烟支的工艺质量进行严格管控。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明拾取装置拾取烟支示意图；

图3为图2的部分放大示意图。

附图标记说明

1、烟支移动装置，2、烟支拾取装置，3、烟支重量测量装置，4、烟支长度和圆周测量装置，5、测量基点，6、烟支，7、烟支输送线，11、X向直线导轨组件，12、Y向直线导轨组件，111、X向导轨，112、X向步进电机，121、Y向导轨，122、Y向滚珠丝杆，123、Y向滑块，124、Y向步进电机，21、连杆，22、旋转气缸，23、烟支吸爪。

具体实施方式

以下通过实施例来详细说明本发明的技术方案，以下的实施例仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为是对本发明技术方案的限制。

在本申请的技术方案中，与方向或位置相关的修饰词如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等均是为了说明本申请的技术方案，而不是特别限定的具体位置。

如图1至图3所示，本申请提供一种卷烟烟支物理指标和外观在线监测系统，至少包括烟支拾取装置2、烟支移动装置1、烟支重量测量装置3、烟支长度和圆周测量装置4及人机交互系统。

本申请的技术方案还包括基座和支撑架，基座用于将本在线监测系统安装于需要的位置，或者壳体内，具体的根据需要而定。支撑架的下端垂直固定安装于基座上，支撑架为能够实现本技术方案的任一支架，所有能够实现本申请的技术方案均可，因此，在本申请的技术方案中对支撑架不进行详细说明。

所述烟支移动装置包括X向直线导轨组件和Y向直线导轨组件。

所述X向直线导轨组件11包括X向导轨111、X向滚珠丝杆、X向滑块、X向步进电机112。X向导轨包括导轨本体，在本申请的技术方案中，导轨本体为长方体、正方体，长方管形，正方管形或其它相似的结构，在本实施例中，导轨本体为长方体结构，导轨本体的一端安装于支撑架上，在本申请的技术方案中，导轨本体的一端为固定安装于支撑架上，在本申请的其它实施例中，导轨本体的一端与支撑架也可以为滑动连接，或者通过升降电机带动，以调整X向导轨的高度，以适应不同的生产线。

在本实施例中，导轨本体与Y向直线导轨组件相对的一侧(如图1所示为右侧)的上下两端均设置有滑槽，分别为上滑槽和下滑槽，因此，导轨本体的横截面至少呈右转90度的凸字型，滑槽的作用是与X向滑块配合，X向滑块的横截面呈向左转90度的凹字形。导轨本体的结构既能保证X向滑块在导轨本体上的滑动，又能防止X向滑块发生转动。

在导轨本体右侧的前后靠近两端处各设置有一个X向滚珠丝杆支撑座，X向滚珠丝杆转动设置于X向滚珠丝杆支撑座之间，且X向滚珠丝杆的后端穿过X向滚珠丝杆支撑座，X向滑块设置有轴向贯通的螺纹孔，套于X向滚珠丝杆上，在X向滚珠丝杆的转动下，X向滑块沿导轨本体的滑槽前后移动。

在X向导轨的后端设置有X向步进电机，X向步进电机的输出轴与X向滚珠丝杆连接，用于X向滚珠丝杆的转动动力源。

Y向直线导轨组件12包括Y向导轨121、Y向滚珠丝杆122、Y向步进电机124及Y向滑块123；

所述Y向导轨通过螺杆固定于所述X向滑块上，Y向导轨的轴线与X向导轨的轴线垂直，X向滑块的移动带动Y向导轨的同步移动。

Y向导轨包括Y向导轨本体及沿Y向导轨本体与X向滑块相对的侧面(右侧面)靠近上下两端向外延伸的Y向滚珠丝杆支撑座，同样在该侧的前后设置有贯通的滑槽，用于Y向滑块的定位及滑动。Y向滑槽螺纹套接于Y向滚珠丝杆上，在Y向导轨上方设置有Y向步进电机，Y向步进电机的输出轴与Y向滚珠丝杆连接，带动Y向滚珠丝杆转动，同时带动Y向滑块上下滑动。

在Y向导轨上设置有光电开关，当Y向导轨移动到待取样烟支上方时，由光电开关检测到位，并将到位信号传递给人机交互系统，人机交互系统控制Y向步进电机动作及烟支拾取装置开始取样。

在本申请的技术方案中，步进电机均加设伺服控制器，伺服控制器均与人机交互系统连接，通过人机交互系统分别控制X向步进电机和/或Y向步进电机的动作，实现精确移动控制。

烟支拾取装置2包括连杆21、旋转气缸22及烟支吸爪23，所述连杆的上端与Y向滑块连接，在Y向滑块的移动下，带动连杆上下移动。在连杆的下端设置有旋转气缸，在旋转气缸的输出端连接有烟支吸爪，用于对烟支吸爪的方向进行调整，以便于对烟支的测量。在烟支吸爪上设置有吸槽，吸槽的横截面呈半圆或弧形，便于吸取烟支，在吸槽内设置有吸孔，吸孔通过管路与负压空气源连接，在管路上设置有电磁阀，电磁阀与人机交互系统电信号连接。

所述烟支重量测量装置设置于所述烟支拾取装置的移动范围内的下方，在本实施例中，烟支重量测量装置采用电子天平作为传感器，电子天平设置于基座上，且位于烟支吸爪的移动范围内的下方，通过R232数据传输串口，运用计算机编程，对压力传感器信号进行采集，采集逻辑如下：当采集到的信号低于某个值时认为此时重量检测装置上没有烟支6，当高于某个值时则进行多次对比，当对比值连续多次一致时采用该数据作为测量值，存储至计算机内存进行分析。

所述烟支长度及圆周测量装置设置于所述烟支拾取装置移动范围内的侧下方，且位于所述烟支重量测量装置的斜上方。

在烟支重量测量装置的上方与所述烟支拾取装置的移动范围的下方之间设置有测量基点5，在所述测量基点处设置有检测器，所述检测器与所述人机交互系统电信号连接，用于检测烟支拾取装置移动到检测基点，开始进行烟支物理指标和外观在线测量。具体的，当烟支拾取装置完成烟支的取样后，烟支拾取装置2带动被拾取的烟支6离开烟支输送线7后，计算机控制Y向步进电机转动，带动Y向滑块上移，同时带连杆上移，再通过X向步进电机动作，带动Y向导轨组件向支撑架方向移动，当移动到测量基点处时，测量基点检测到待取样烟支，计算机控制X向步进电机停止，可者通过旋转气缸对烟支的方向或位置进行调整后，计算机控制烟支的圆周及长度测量装置开始测量，当测量结束后，烟支拾取装置将待检测烟支放置于重量检测装置上进行烟支重量的测量，上述的检测数据均传递给计算机进行存储及数据处理。

在本申请的技术方案中，烟支的圆周及长度测量采用显微视觉测量，属于非接触式测量，即利用摄像头将烟支点火端放大200-300倍，采集到计算机可识别的图像，提取图像的形状特征，通过标定与换算得出烟支长度指标，具有检测精度高、速度快、成本低、安装简便等优点，可以检微小部件的各种尺寸。

圆周与长度测量原理相似，区别主要在于计算方式上，在实际生产过程中烟支截面无法形成绝对圆，要计算烟支圆周则需将其视为圆，通过摄像头将烟支截面放大，用像素点计算截面面积，然后用面积计算出圆周长。

本技术方案还包括烟支外观检测装置，主要利用成像检测技术，通过摄像头实时对流水线上的烟支层表面进行图像采集，当出现烟支爆口、夹末、夹胶、变形、污渍等质量问题时，所采集到的图片将区别于，预设的合格参数，则可实时监测烟支外观质量，提醒操作人员进行处理。

在本技术方案中，人机交互系统主要是指计算机，在本申请的其它实施例中，人机交互系统也可以为单片机、PLC控制器等。所述人机交互系统分别与所述烟支拾取装置、所述烟支移动装置、所述烟支重量测量装置、所述烟支长度和圆周测量装置电信号连接。

人机交互系统需实现将所有检测装置所采集到的数据直观的反馈给操作人员，因此需用波形图反馈烟支重量、圆周、长度物理指标，通知计算出相应的平均值，当实时测量值超出工艺标准时进行提醒，外观检测需实时显示烟支放大图片，当出现不合格烟支时对操作人员进行提醒，同时显示出缺陷烟支图片，以此实时指导操作人员操作和调整设备，让物理指标和外观达到最佳生产状态。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变形，本发明的范围由所附权利要求极其等同限定。