煙箱缺條金屬檢測裝置

黃天強 李繼波 施長喜

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

【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;電感檢測器

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

【中圖分類號】TS43? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】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)高速運行，執(zhí)行、檢測及計數(shù)機構(gòu)不可避免地會出現(xiàn)差錯或受到干擾，導(dǎo)致在條煙裝封箱過程中或裝封箱之后，偶爾會出現(xiàn)缺條（煙箱內(nèi)實際數(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系統(tǒng)，對裝箱后的煙箱進行缺條實時檢測，利用聲光報警器提醒操作人員，有效剔除缺條煙箱，保障卷煙產(chǎn)品入庫無缺條現(xiàn)象。

2 背景介紹

2.1 設(shè)備簡介

YP11型裝封箱機的技術(shù)廣泛吸收國外同類產(chǎn)品的先進技術(shù)，是額定生產(chǎn)能力為5.6箱/min的裝封箱機。它實現(xiàn)了從條煙的收集、整理到裝箱、封箱等系列過程的全自動化程序操作。

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，每個紙箱50條;該50條煙條按5×2×5排成長方體形狀，每條煙條與輸送帶垂直，共5層，每層中沿輸送帶方向為5條，垂直輸送帶方向為2條。在封裝的過程中，設(shè)備和人為因素都會造成箱裝缺條的現(xiàn)象，從而影響產(chǎn)品聲譽。為避免上述問題，卷煙廠需要進行箱裝缺條檢測。

3 設(shè)計方案

3.1 檢測方式分析及確定

目前，主流檢測方式主要分為重量檢測法、射線檢測法、電容檢測法、金屬測量法和機器視覺法。

其中，金屬測量法采用電渦流的原理，在煙箱經(jīng)過的地方安裝金屬檢測陣列，檢測每一層煙條是否存在含有金屬的煙包，如果某層缺條，該層的檢測器檢測不到，就認(rèn)為存在缺條，這種方法簡單，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，位于煙箱兩側(cè)的金屬傳感器由于能夠檢測到信號而依然判定箱裝合格，無法檢測該種缺條情況，發(fā)生漏檢。類似地，中國專利申請CN202609150U公開了一種煙條缺包的金屬檢測方法，方法簡單，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法的箱裝缺條檢測系統(tǒng)。

3.2 設(shè)計要求

①要保證技術(shù)先進、檢測準(zhǔn)確、性能可靠，切實起到有效避免缺條煙箱流入市場的作用。②要能滿足成品煙箱自動輸送系統(tǒng)對檢測速度提出的高要求。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，避免對現(xiàn)有流程和設(shè)備做過多的修改。

3.3 裝置硬件設(shè)計

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

該裝置不僅通過側(cè)面全金屬檢測器檢測煙箱內(nèi)各層煙條，還通過增設(shè)頂面全金屬檢測器從而檢測煙箱頂層中部，當(dāng)煙箱內(nèi)缺條且煙條“打橫”時也能準(zhǔn)確檢測出煙箱缺條的情況。為保證煙箱能夠正確定位到達檢測位置，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)的用于檢測煙箱內(nèi)相鄰兩層煙條的2個側(cè)面全金屬檢測器沿輸送帶輸送方向前后設(shè)置。此時，豎直方向上相鄰的2個側(cè)面全金屬檢測器必然間隔一層以上，呈間隔設(shè)置，能夠防止全金屬檢測器間的干擾，從而更加有效地避免誤檢測。

該裝置采用的檢測器檢測孔的直徑為70mm。為避免檢測器之間的干擾，側(cè)面兩組全金屬檢測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個所述檢測孔的中心距為90mm。導(dǎo)煙板與煙箱的間距為2mm，全金屬檢測器與煙箱的間距為3mm。

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

3.4 軟件設(shè)計及原理

本文選用S7-200 SMART型號PLC控制器。控制器設(shè)有觸摸屏。操作人員通過觸摸屏進行操控。檢測步驟流程如圖2所示。

①檢測器陣列的任何一個檢測器被經(jīng)過煙箱觸發(fā)工作時，控制器就對該檢測器的接通時間進行計數(shù)，每個控制器的掃描周期增加一次計數(shù)值，如果檢測器未接通，則控制器不增加計數(shù)值。每個檢測器是獨立計數(shù)的。光電對煙箱經(jīng)過檢測器陣列的周期計數(shù)，在煙箱長度不變、煙箱表面無破損和輸送帶勻速運行的情況下，每箱煙的該計數(shù)值是基本相同的。全金屬檢測器對煙箱內(nèi)的煙條感應(yīng)情況計數(shù)，在傳感器靈敏度沒用突發(fā)漂移、煙箱沒有缺條和輸送帶勻速運行的情況下，每箱煙的該計數(shù)值也是基本相同的，當(dāng)煙箱存在缺條情況，該計數(shù)值有較大的差異。②檢測器陣列中所有檢測器都沒有被煙箱觸發(fā)，即煙箱已經(jīng)完全經(jīng)過檢測器陣列，控制器將14個檢測器接通情況的累計計數(shù)值保存以便下一步處理。③將檢測器陣列中的左右2個光電檢測器接通情況的計數(shù)值進行平均計算。將認(rèn)為設(shè)定的檢測閾值（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個全金屬檢測器的累計計數(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，將輸送帶的煙箱翻箱功能停止，煙箱需要人工移除或機械移除才能恢復(fù)輸送帶的煙箱翻箱功能。⑤下一箱煙剛觸發(fā)檢測器陣列的任意一個檢測器時，控制器將14個檢測器接通情況的累計計數(shù)值清零。⑥重復(fù)第一步。

4 效果檢驗

經(jīng)過為期3個月的現(xiàn)場運行監(jiān)控，統(tǒng)計結(jié)果表明（見表1），設(shè)備達到了檢測準(zhǔn)確、性能可靠、運行穩(wěn)定的目標(biāo)，真正起到有效避免缺條煙箱流入市場的作用，維護了卷煙企業(yè)的聲譽和形象。

5 結(jié)論

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

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