新型香煙小包拉線檢測器的設計

劉慶偉 信明陽

1.上海煙草（集團）公司天津卷煙廠 300163 2.中國航空工業空氣動力研究院 遼寧沈陽 110034

新型香煙小包拉線檢測器的設計

劉慶偉1信明陽2

1.上海煙草（集團）公司天津卷煙廠 300163 2.中國航空工業空氣動力研究院 遼寧沈陽 110034

隨著透明拉線在煙草行業的普遍應用，原來的檢測方式已經無法對拉線的偏移和有無做出有效的檢測，在這種情況下，我們設計了一種基于視頻成像原理的新型香煙小包拉線檢測器，本文對這種新型檢測器進行了介紹。

煙草；透明拉線；新型拉線檢測器

中國分類號：TP332.1

一、概述

目前，隨著煙草業的發展，各煙草廠家在卷煙包裝方面不斷地推陳出新，使用各種新的卷煙材料以適應市場求新求變的需要。在香煙小包拉線方面，透明拉線得到了廣泛的應用。

這種情況下，原來各卷煙廠采用的透射檢測（如 TA30）或簡單的光電傳感器檢測方式在日常生產中表現出了明顯的不足。在拉線高速運行狀態下，對拉線的偏移和有無極易出現誤檢、漏檢甚至無法檢測，而且其檢測效果受到外界條件（灰塵、光線環境等）影響較大，需要時常擦拭和校準，這些不足都嚴重影響了對產品質量的控制。

針對上述情況，我們設計了一種基于視頻成像技術原理的新型香煙小包拉線檢測器，該檢測器采用最新圖像分析法和DSP數字化信號處理技術，可以對透明拉線、白拉線、激光燙銀、金拉線以及不透明拉線的有無、偏移等進行準確的檢測，并通過標準接口，控制卷包主機進行自動剔除，是原透射法拉線檢測器（如 TA30）和光電傳感方式的換代產品，可方便的應用于GDX1/X2、FOCKE、B1等多種機型。

這種新型香煙小包拉線檢測器使用方便，工作可靠，免維護，而且適用面廣，可最大程度的保證香煙小包的包裝質量。

下面試就這種新型小包拉線檢測器的結構、原理、工作過程及性能指標進行簡單的描述。

二、新型香煙小包拉線檢測器的結構

新型香煙小包拉線檢測器主要由高速攝像頭、激光模組、圖像分析及處理模塊、標準輸入輸出接口等組成。其結構示意圖如圖一所示。

三、新型香煙小包拉線檢測器的工作原理及工作過程

圖一

1、利用透明紙及拉線對激光的反射特性，由高速攝像頭對高速運行中的拉線的圖像進行實時、連續的獲取，并將圖像傳回圖像分析及處理模塊。

2、信號處理模塊將視頻信號進行處理，通過濾波網絡實現高低頻數字信號的分離。

3、高頻信號部分通過視頻輸出口輸出至視頻顯示終端（顯示器）。低頻信號通過濾波整形獲得表示圖像明亮度的電平信號，此信號與設定的電平閥值進行比較，從而判斷拉線是否缺失或跑偏（注：拉線本身帶膠，因此會對激光產生較強的漫反射，反映到視頻顯示終端，會產生一條亮帶，使整體圖像亮度增加，而此時，視頻信號整體電平會升高。另一方面，如果沒有拉線，則透明紙對激光的透過性較強，圖像偏暗，視頻信號整體電平會降低）。

4、表示拉線缺失或跑偏的信號由放大器經輸出信號接口輸出，不合格的產品將在“CH”口被剔除。

四、新型香煙小包拉線檢測器的技術指標

1、供電電源：24VDC 電流：小于200mA

2、輸出方式：NPN

3、工作方式：連續

4、環境溫濕度：-10℃～40℃、35%～85%

5、可分辨拉線丟失長度：10±1mm

圖二

6、可分辨拉線跑偏距離：3.5mm

五、新型拉線檢測器的安裝與

調試

1、新型拉線檢測器的安裝：

新型拉線檢測器保留了原光電檢測方式所用接口，因此安裝簡便，只需直接替換即可。

2、新型拉線檢測器的調試。

①通過視頻輸出口將拉線檢測器與顯示器連接。

②左右移動檢測器，觀察顯示器，找到拉線，并使拉線反射激光所形成的光帶顯示在屏幕顯示區域的中間位置。此時，檢測器后方表示拉線狀態是否正常的綠色指示燈應為點亮狀態。如果光帶偏出屏幕顯示區域，則視為拉線跑偏或不存在，綠色指示燈會熄滅，不合格煙包會從CH口剔除。

調試結果圖如圖二所示。

③在保證圖像位置不被移動的情況下，固定拉線檢測器。

④安裝調試完畢，拔除顯示器。

圖三

六、新型香煙小包拉線檢測器設計中濾波網絡的設計

在新型香煙小包拉線檢測器設計當中，濾波網絡的設計尤為重要，它關系到拉線有無信號的提取。濾波器采用RC濾波方式，視頻信號由高通濾波網絡輸出至顯示終端，而表示圖像整體亮度的低頻信號則通過二極管另外輸出，并整流。其示意圖如圖三所示。

在濾波網絡的設計中應注意R、C的選擇，除二者與視頻信號頻率相匹配外，R的選擇不可過低，因外，在此電路中，電阻R事實上已經成為視頻信號的負載，R過低，會導致向二極管D方向輸出的信號電平過低。實際應用中，二極管D負端的點位以不低于0.6V為佳。

七、GD-LD香煙小包拉線及透明紙搭接檢測器的應用及前景

本產品自推出以來，已經在各地卷煙廠成功裝機使用，運行良好，得到了各地客戶的充分肯定，市場前景看好。

[1]趙鴻章.數字視頻處理.北京師范大學出版社.2009-08

[2]林春方.高頻電子線路.電子工業出版社.2010-01-01

[3]姚年春，侯玉杰. 電路基礎. 人民郵電出版社. 2010-08-01

B

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.005.044