導(dǎo)語：卷接機煙支質(zhì)量檢測系統(tǒng)研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要:設(shè)計一種煙支質(zhì)量檢測系統(tǒng)，采用紅外光電傳感器進行煙支缺嘴、松頭、翹邊的數(shù)據(jù)采集與轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)送入控制組件實現(xiàn)煙支質(zhì)量在線控制，并把信號實時數(shù)據(jù)通過CAN通訊傳送至人機界面。實踐表明，該煙支質(zhì)量檢測系統(tǒng)穩(wěn)定性好，檢測準(zhǔn)確度高，具有較好的市場應(yīng)用和推廣價值。

關(guān)鍵詞：松頭；紅外；MAX脈沖；DSP、滑動平均

一、引言

質(zhì)量就是生命[1]，企業(yè)為保證產(chǎn)品質(zhì)量，贏得市場，在產(chǎn)品生產(chǎn)線上，廣泛采用各種技術(shù)手段進行產(chǎn)品質(zhì)量控制。煙支的松頭、缺嘴、翹邊質(zhì)量缺陷會引起消費者抱怨，嚴(yán)重影響產(chǎn)品在消費者心目中的形象。香煙的煙支質(zhì)量檢測方式有機械檢測[2]、電容檢測[3]、光電檢測[4-6]、視覺檢測[7-8]等方式，機械檢測容易因彈簧疲勞應(yīng)力下降導(dǎo)致誤檢，且機械接觸容易對煙支造成二次損傷。電容檢測因煙絲量變化引起的電容值變化較微弱，使得信號的環(huán)境穩(wěn)定性差且信噪比差，檢測準(zhǔn)確度低。光電檢測具有反應(yīng)快、靈敏度高等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用，本系統(tǒng)也將采用光電檢測方案進行煙支質(zhì)量檢測，檢測穩(wěn)定性好且準(zhǔn)確度高。

二、系統(tǒng)組成

該系統(tǒng)主要由檢測裝置、控制組件和上位機三部分組成，系統(tǒng)原理框圖如圖1所示，檢測裝置主要有平行光源產(chǎn)生電路、光電檢測頭、光電傳感器、信號電纜等組成，控制組件由傳感器信號處理電路，機器脈沖信號處理電路、CAN通訊電路、DSP及其外圍電路組成，上位機由工控機和觸摸屏顯示器組成。當(dāng)煙支在檢測鼓輪上依次通過檢測位置時，檢測裝置產(chǎn)生的電壓信號進入控制組件的信號處理電路。DSP采集卷接機MAX時鐘脈沖信號并在正確的時鐘相位上完成對傳感器信號的實時采集并計算信號的峰谷差值，判斷煙支是否存在質(zhì)量缺陷，向卷接機組控制系統(tǒng)發(fā)送剔廢信號，并通過CAN總線將實時數(shù)據(jù)發(fā)送至上位機。剔廢執(zhí)行機構(gòu)接收剔廢信號并在正確的時鐘相位上將廢煙剔除。上位機通過CAN通信將門坎參數(shù)、剔廢測點距離參數(shù)下發(fā)至DSP，并接收DSP上傳的實時數(shù)據(jù)，生成信號實時曲線并形成廢品報告。

三、系統(tǒng)硬件設(shè)計

（一）檢測裝置。煙支在檢測鼓輪上依次通過，檢測組件檢測頭安裝在檢測鼓輪旁邊合適位置上，采用光電傳感器檢測煙支是否缺嘴、采用紅外光電方式檢測點燃端是否空松、采用平行光檢測煙支是否存在翹邊變形。缺嘴檢測采用收發(fā)一體的光電傳感器實現(xiàn)。松頭檢測采用四合一光纖檢測頭進行紅外光的檢測接收，微弱光信號經(jīng)光電轉(zhuǎn)換、電流電壓轉(zhuǎn)換，電壓調(diào)理放大電路并最終輸出。翹邊檢測采用電流可調(diào)的恒壓源給發(fā)光二極管供電，二極管發(fā)出的光經(jīng)涂有勻化材料的透鏡組處理后轉(zhuǎn)化為平行光，照射在待檢煙支上，在檢測端形成煙支外形的投影。在檢測接收端選擇精密光敏管進行檢測，并經(jīng)精密運放進行光電流I/V變換。煙支的翹邊程度及點燃端空松程度轉(zhuǎn)化為模擬電壓信號表征，缺嘴與否轉(zhuǎn)化為數(shù)字量信號表征。檢測組件的電源輸入與檢測信號輸出通過信號電纜與控制組件連接。信號電纜由6芯電纜和連接器組成，6芯電纜的定義為1：+15V電源，2：GND，3:-15V電源，4：缺嘴信號，5：松頭信號，6：翹邊信號。（二）控制組件?？刂平M件外部輸入信號主要來自MAX碼盤脈沖，檢測組件缺嘴、松頭、翹邊信號、上位機下傳的門坎、測點距離等參數(shù)。控制組件向外部輸出信號主要是指示信號、剔廢信號及向上位機傳輸?shù)膶崟r檢測數(shù)據(jù)及廢品信息。如圖2所示，控制組件主要由供電、DSP控制、外部定時模塊、數(shù)據(jù)、程序存儲、數(shù)據(jù)通信等功能電路組成。其中供電電路由三路DC-DC模塊組成，負責(zé)供電、電源隔離、電源指示功能。DSP控制電路主要由32位DSP處理器TMS320F2812構(gòu)成，利用其內(nèi)部ADC、EVB、定時器T0等資源，對輸入的MAX碼盤信號、煙支缺嘴信號、松頭信號、翹邊信號進行測量，經(jīng)數(shù)據(jù)處理運算，判斷待檢煙支是否為缺陷煙支，實現(xiàn)煙支質(zhì)量檢測，同時完成CAN總線數(shù)據(jù)通信。外部定時模塊主要由3路定時器組成，分別由DSP控制發(fā)出缺嘴剔廢信號、松頭剔廢信號、翹邊剔廢信號，實現(xiàn)煙支剔廢功能。數(shù)據(jù)存儲電路主要由非易失性存儲器組成，實現(xiàn)程序、內(nèi)部參數(shù)的掉電保存。數(shù)據(jù)通信電路主要由CAN收發(fā)器組成，與DSP內(nèi)部的CAN控制器一起實現(xiàn)可靠的CAN總線數(shù)據(jù)通信。（三）上位機。上位機由工控機和顯示器組成，選擇西門子工控機IPC627和14.1英寸彩色液晶屏G121XN01，另外選用AMT9542觸摸屏使現(xiàn)場參數(shù)設(shè)置及檢測實時曲線查看更便捷。工控機內(nèi)置CAN通訊卡，通過CAN通信電纜與控制組件相連。

四、系統(tǒng)軟件設(shè)計

（一）控制組件軟件設(shè)計?？刂平M件首先采集卷接機MAX碼盤MCP脈沖時鐘信號。單支煙的生產(chǎn)檢測需經(jīng)過10個MCP脈沖周期，每個MCP脈沖周期內(nèi)采樣8次，則單支煙檢測周期內(nèi)共采集80組數(shù)據(jù)。將采集的數(shù)據(jù)送入CAN發(fā)送緩沖區(qū)，通過比較得到該檢測周期內(nèi)的信號峰值與信號谷值，計算出當(dāng)前信號的峰谷差值OTn。采用滑動平均算法計算當(dāng)前時刻的峰谷差值平均值A(chǔ)VGn?；瑒悠骄惴▽崿F(xiàn)如下，記錄512個合格煙支的峰谷差值數(shù)據(jù)，累加和值和平均值根據(jù)這組數(shù)據(jù)計算，計算公式如下：SUMn=∑nn-511OTi（1）AVGn=SUMn/512（2）其中n為大于512的自然數(shù)，i為在區(qū)間[n-511,n]內(nèi)的自然數(shù)。根據(jù)當(dāng)前信號的峰谷差值OTn及計算的峰谷差值平均值A(chǔ)VGn結(jié)合上位機設(shè)置下發(fā)的絕對門坎、相對門坎參數(shù)判定當(dāng)前煙支是否為正常煙支。如果為正常煙支，舍棄最早的一個峰谷差值數(shù)據(jù)，將當(dāng)前峰谷差值數(shù)據(jù)保存并參與下次差值平均值計算。如果為缺陷煙支，控制組件根據(jù)MAX時鐘脈沖和上位機設(shè)置的剔廢測點距離參數(shù)，在正確的時鐘相位上發(fā)出剔廢脈沖及剔廢指示信號。如圖3所示為控制組件的軟件流程圖。（二）上位機軟件設(shè)計。如圖4所示為上位機軟件流程圖，首先進行系統(tǒng)初始化，當(dāng)松頭門坎、松頭相對門坎、翹邊門坎、翹邊相對門坎、缺嘴剔廢測點距離、松頭剔廢測點距離、翹邊剔廢測點距離等參數(shù)人為改變時，觸發(fā)產(chǎn)生中斷，通過CAN通信將參數(shù)下發(fā)至控制組件；上位機還需要通過CAN通信接收檢測信號實時數(shù)據(jù)及廢煙信息，根據(jù)檢測信號實時數(shù)據(jù)繪制實時曲線，根據(jù)廢煙信息形成廢品報告。

五、結(jié)論

本文闡述了卷接機煙支質(zhì)量檢測系統(tǒng)組成及軟硬件實現(xiàn)方法。經(jīng)現(xiàn)場驗證，該煙支質(zhì)量檢測系統(tǒng)檢測準(zhǔn)確性高，避免了不合格煙支流入下一生產(chǎn)環(huán)節(jié)，具有較好的實用價值和市場推廣價值。

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作者:余祎 錢志國 張勇 單位:1.中國電子科技集團公司第四十一研究所 2.安徽中煙工業(yè)有限責(zé)任公司蚌埠卷煙廠