ZB25/ZB45型包裝機條盒反包檢測裝置的研發

【摘 要】為了避免反包條煙直接流入消費者市場，消除條煙反包質量問題，利用具有光潔度（粗糙度）識別的檢測器對ZB25型軟盒硬條包裝機和ZB45型硬盒硬條包裝機原有的檢測系統進行完善改造。介紹了光潔度（粗糙度）檢測器的工作原理以及條盒反包檢測的電路設計。增加條盒反包檢測后，在生產過程中反包條煙能自動識別并被剔除，消除了條煙反包質量問題，取得了很好的效果。

【關鍵詞】光潔度（粗糙度）檢測器；條盒反包檢測器

0.前言

目前，我廠所使用的包裝機為ZB25型軟盒硬條包裝機和ZB45型硬盒硬條包裝機，它是中國煙草總公司在20世紀90年代初從意大利GD公司引進全套技術，通過上海煙草工業機械廠進行吸收消化后國產化的卷煙包裝設備，是當前我國煙草行業包裝機的主力機型。其電控系統是在早期FZ系統的基礎上發展而來的，稱為MICROⅡ系統，它以GD公司自行設計的微機系統為核心，采用GD語言進行軟件設計，其中央處理器為intel公司386/486芯片。但是當前ZB25/ZB45包裝機檢測系統本身并不具備條盒反包識別功能，一旦材料供應廠家的條盒堆疊反向放置或操作工加料時不小心反向放置，就會出現條煙反包現象，反包煙條直接流入消費者市場，對產品信譽造成極其惡劣影響。因此要消除條煙反包質量問題，就必須對原有的檢測系統進行完善改造，使其在生產過程中能自動被識別出來并被剔除。

1.方案設計

1.1選擇適合的傳感器

目前，用于包裝紙商標印刷檢測的傳感器大多是光電傳感器，其工作類型有兩種，一是色標傳感器，它通過將被檢測物的圖像區分為由黑到白的不同等級（灰度值），并以此來鑒別物體；二是RGB（紅綠藍）顏色傳感器，它檢測目標物體對三基色的反射比率。這兩種類型都不是直接測量顏色，其靈敏度有限，受外界環境影響大，會導致誤檢、漏檢，嚴重影響產品質量，同時，每次更換卷煙牌號時，由于條盒包裝紙商標印刷不同，就必須對檢測器重新對位、調試，從而耽誤生產。相比之下，光潔度（粗糙度）檢測方式更能準確鑒別商標條盒的正反面，采用激光聚焦法以一個聚光帶（約20X4mm）入射到被檢測表面，模擬機械觸針進行測量，由于表面粗糙度的存在，光電探測器上的接收信號會發生變化，通過測量信號的變化量可計算出表面粗糙度。條盒商標紙的正反面粗糙度有很明顯的區別（條盒反面無商標印刷），可以用光潔度（粗糙度）檢測器檢測出正反面。使用光潔度（粗糙度）檢測，更換卷煙牌號時無需重新對位、調試，節省換牌時間，提高生產效率。

據此，我們選擇了光潔度（粗糙度）檢測器（檢測器型號：RGM24PVS12G1），當檢測到商標紙正面時，指示燈亮，檢測到商標紙反面時指示燈滅。

1.2“條盒反包”信號的同步處理

傳感器的輸出信號是實時的，使得在檢測過程中其輸出信號必定會隨著條盒移動而改變，因此必須采取同步的方式來讀取傳感器的輸出信號，否則就會造成誤檢。同時，如果要將“反包”煙條剔除的話，還必須跟蹤“反包”煙條，待其運動到機器的剔除口后再觸發設備執行剔除動作。

“條盒反包”同步信號的獲取，可以依靠機器本身軸編碼器的相位信號獲取。在選擇條盒反包檢測器的安裝位置時，我們發現在ZB25/ZB45包裝機原有的缺包檢測旁有足夠的空間，安裝在缺包檢測同一位置，就可以利用原有的“缺包檢測”同步信號，作為“條盒反包”的同步信號，不需要再另外安裝傳感器獲取同步信號。此外，“條盒反包”的移位和剔除，也可與原有的缺包檢測器共用。

1.3利用原有“缺包檢測”剔除信號實現反條盒的剔除

ZB25/ZB45包裝機原有的缺包檢測是由五個電容式傳感器組成，分別對應于硬條煙盒里的五堆煙包。在正常情況下，五個傳感器均檢測到煙包存在時，同時輸出高電平信號+24V給缺包信號處理板，再由缺包信號處理板經過邏輯運算后輸出+24V送給電柜PLC，PLC的N9板19點常亮表示條盒不缺包。當五個電容式傳感器中任何一個檢測到缺包時，缺包信號處理板無+24V輸出，PLC的N9板19點燈滅表示條盒缺包，當該缺包條盒移動時經過位移檢測在CT剔除口將其剔除。利用五個電容式傳感器只要有一個無+24V輸出就會剔除的特點，將條盒反包檢測器的輸出信號+24V作為缺包檢測器的電容式傳感器電源輸入，沒有缺包時反包檢測器輸出+24V，電容式傳感器正常工作，缺包檢測器輸出+24V；當檢測到反包時，反包檢測器無+24V輸出，電容式傳感器無電源不能正常工作，缺包檢測亦無+24V輸出，此時PLC“認為缺包”，經過位移檢測作出條盒剔除，從而實現反條盒的剔除。相關控制原理如下圖。

將條盒反包檢測與原有的缺包檢測安裝在同一機器相位，使用原有條盒缺包同步信號，并將條盒反包的輸出信號作為缺包檢測的輸入信號，不需要作機器程序的改動，只需增加一個光潔度（粗糙度）檢測器，便實現了條盒反包的檢測和剔除。

2.使用效果

根據以上所述設計方案，在經過可行性試驗后，我廠已于2014年8月份對ZB25/ZB45包裝機上的“條盒缺包”檢測器進行了改進，使其同時具備“條盒缺包”和“條煙反包”兩項檢測功能，現經過5個月的運行，取得了很好的效果。

【參考文獻】

[1]ZB25型軟盒硬條包裝機電氣原理圖.

[2]ZB45型硬盒硬條包裝機電氣原理圖.