GDX1 附機質量控制系統設計

李 乾，呂獻周，程 亮，歐陽哲，涂科靜，黃智友

（紅云紅河煙草（集團）有限責任公司會澤卷煙廠，云南曲靖 654200）

0 引言

GDX1 軟盒包裝機輔機包括YB55 小盒透明紙包裝機、YB65 條盒包裝機和YB95 條盒透明紙包裝機等，生產能力為40 條/min，原機包裝質量檢測、監控、處理已不能滿足高質量發展要求。雖然對設備改造安裝小包外觀質量成像檢測系統與煙包透明紙散包質量檢測系統，依舊產生質量追溯，導致設備效率指標、機組物耗指標、質量風險與企業“優質、高效、低耗”的目標存在一定的差距，通過對市場投訴反饋記錄、車間質量追溯記錄以及附機設備工藝特點進行分析，市場投訴的煙包具有偶發性，包裝操作人員自檢或者質檢員巡檢根本無法進行精準控制，包裝設備又無法杜絕該類不合格煙包的產生，進而進入成品庫流入市場。89%質量追溯源于設備調整、設備保養、更換原輔材、人工未能及時進行自檢產生的，需要停機進行質量追溯，因為某個裝箱機可能是某幾個機組通過條煙提升器匯入，需要投入較大的人力與物力。

1 附機質量控制研究

根據目前檢索的文獻資料以咨詢相關兄弟廠家，曲靖卷煙廠蔡培良等人[1]通過對YB55 小包透明紙上下面進行成像檢測，解決透明紙散包、泡皺、反包等質量缺陷識別并在借用現有機器的編碼信號，在輸出轉盤第三工位進行剔除。廣東中煙工業有限責任公司魏仲生等人[2]提出利用光纖傳感器、光纖放大器、控制器組成檢測系統，采用高精密/高速反應模式（顏色匹配）、輸出模式（匹配記錄顏色記錄）對硬化后的商標紙的煙包底部脫漏的折疊面進行檢測，避免卡阻在六角成型導致的停機，但是沒有解決煙包頂部與底部質量檢測問題，現有的軟包商標紙底部露白不會卡阻在六號成型輪內。溫嶺市第二卷煙機械廠張超平等人[3]與蕪湖卷煙廠錢立根、王順[4]提出針對補煙器進行改造，避免補包的煙包動作不協調進入YB65 煙包供給通道產生的“CT 推桿阻塞”“CT 下折疊器故障”“CT 上折疊器故障”，同時解決了現有的煙包補包器中煙包容易與旋轉模盒中煙包摩擦的問題，但是無法解決第四工位補到傾斜一定角度的煙包，導致卡阻出裝盤第五工位，引發的整個YB65 煙包供給通道的煙包受到擠壓變形問題以及透明紙粘連導致的CT 推桿阻塞導致的變形煙包。南京電子科技公司研發的量子型條煙缺包檢測裝置利用條煙內煙包鋁箔紙對量子束具有擾動性，主控板信號電路根據量子接收器量子束強度高低信號的高低進而判斷是否缺包，無法對條包內的煙包是否變形進行檢測，以及煙條推送不到位引發的上折疊器在煙條中間壓下一個痕跡，包裹條透明紙后條煙外觀成像系統無法剔除的問題。紅河卷煙廠楊錳等人[5]利用通過熱成像技術對熱融膠是否正確上膠的檢測系統，用于FX-2型包裝機。貴州中煙畢節卷煙廠王振國等人[6]提出對膠缸進行結構改進，避免包裝設備受設備振動、檢修、操作等外力因素影響，使得膠缸鎖緊裝置的手柄松動而引起膠缸移位的現象，造成條盒缺膠少膠等質量缺陷，但是目前GDX1 機組使用的是冷膠液，熱成像技術無法應用，同時鎖緊機構改進，無法解決條盒膠缸膠位檢測與部分噴射涂膠機構故障原因。廣西中煙工業公司研發了卷煙包裝機自檢提醒執行系統，該系統包裝機的鏈條輸送帶雙包檢測信號、手動剔除信號及設備運行信號接入控制的輸入口，可編程邏輯控制器PLC 的控制方式為：當設備運行時煙包從雙包檢測器下通過，由此產生與煙包數量相一致的脈沖序列，控制器對脈沖數量進行統計，當統計值達到預先設定的閥值時，控制器輸出一個信號驅動繼電器，其常開觸點閉合，使連接警示燈的電源導通，警示燈發出閃光信號提醒操作人員自檢[7]。這種根據煙包數自檢比現有MES（Manufacturing Execution System，制造企業生產過程執行管理系統）定時自檢更加合理，但是也是存在缺陷的，例如設備修理、更換輔料、包裝機剔除異常等時候，如果還是根據煙包數進行自檢，容易導致大面積的翻箱，質量隱患風險更加不可控，同時無法對操作人員是否進行自檢無法進行閉環反饋，無法真正地及早發現質量缺陷并進行控制。

2 質量控制系統設計

2.1 煙包頂部與底部折疊質量檢測的研究

通過在CT 推桿前煙包輸送通道安裝兩個成像檢測工業相機對煙包頂部與底部進行機器視覺檢測，在圖像處理軟件Halcon 的HDevelop 利用Blob 分析、形態學、圖像的運算、匹配、測量等功能內不同算法編寫算法部分，使用Microsoft Visual Studio C++開發應用程序，從HDevelop 中導出算法代碼并集成到應用程序中，將煙包頂部封簽歪斜、煙包頂部漏煙支、煙包頂部鋁箔紙折疊不良、煙包頂部透明紙折疊不良、煙包底部商標紙折疊不良、煙包底部露白、煙包底部透明紙折疊不良、煙包前后端面變形、煙包側面凹陷進行成像識別并借助機器編碼信號對識別出質量缺陷的煙包進行移位標識，在YB65 輸送通道不合格煙條剔除裝置進行剔除，同時對于連續的質量缺陷問題進行停機處理，并顯示停機原因。

2.2 條盒紙膠液有無檢測的研究

當煙包與已涂膠的條盒紙均達到機器的包裝位置后，框選折疊器將條盒紙向前推進前，利用堡盟hhs 冷膠傳感器對條盒紙兩側固定涂膠位置點進行檢測，檢測結果傳輸到接收器上，控制器讀取接收器的檢測信號并在內部程序進行處理[8]。進而通過連續檢測有無膠液，避免膠缸脫落、自動噴膠裝置故障和膠缸膠液過低導致大量條盒紙不沾的質量缺陷。

2.3 煙條內煙包變形研究

為確保從YB95 美容器出口的煙條內無嚴重變形的煙包和少包的質量缺陷，煙條上下面的線圈組成電感傳感器，當煙條接近線圈并向前運動時，傳感器與鋁箔紙的磁場發生改變，主板系統會接收變化的數據，傳輸到控制端進行顯示[9]。同時，YB95 出口的取樣裝置移除傳輸通道，避免流入裝箱機工段。

2.4 自檢提示系統的改進

根據包裝機不同的故障信息、輸出轉盤剔除裝置剔除信息、條煙剔除板剔除信息、包裝機人工停機信息、美容器出口計數信息進行綜合判斷并取樣，結合人工是否自檢信息進行停機處理，改變現在根據10 min 或者生產多少條進行自檢提示的模式。

（1）故障停機信號包括CT 阻塞、條盒紙不齊、下折疊器故障、上折疊器故障、第一提升器故障、第二提升器故障等（圖1）。當故障停機信號觸發時候，控制器根據故障信號的不同，結合編碼器信號確定從特制取樣口到故障點的條數（人工設置），并且取樣煙條數不同，綜合對YB65 剔除板剔除信號、YB55 輸出轉盤剔除信號、美容器出口煙條計數信息，通過移位程序記錄的煙條數（取整，故障點到取樣出口條數+YB55 剔除/5+YB65 剔除板條數），包括前后兩條，共3 條，取樣程序結束時間為第三條取樣結束。人工停機包括安全聯鎖、緊急按鈕、停機按鈕觸發的停機信號，當人工手動停機的時候，美容器出口計數從0 累計到80條后，調用取樣程序；當YB55 轉塔信號剔除信號連續高電平時候，連續剔除大于8 次，控制設備停機，通過移位程序記錄的煙條數（取整，取樣口到六角成型轉塔出口的煙條數+YB55 剔除/5+YB65 剔除板條數），包括后面一條，共兩條，取樣程序結束時間為第三條取樣結束；當沒有故障停機信號、人工停機信號以及輸出轉盤連續剔除（>8 次）信息，根據編碼器信號，由最后一次取樣信號開始，美容器出口計數380條后進行取樣。

圖1 附機質量控制系統組成

（2）自動取樣（圖2）。當輸送通道的底部光纖檢測到被取樣的煙條，控制器發出取樣程序，位于煙條輸送通道兩側的左右夾緊裝置夾緊煙條，步進電機正轉一定脈沖數后，夾緊氣缸松開，煙條掉落容納箱內，步進電機反裝恢復初始狀態。當取樣程序結束時候，容納箱開設的缺口對著漫反射光纖開始記錄3 min 內是否有人將樣煙取出自檢，如果沒有取出自檢，設備停機并警報，如果取出自檢煙。該移位程序結束等待新的循環。

圖2 取樣邏輯控制

所有的故障停機信號、人工停機信號以及輸出轉盤連續剔除信號取樣作為控制器多線程進行處理，由故障停機信號引起移位程序期間，系統控制對人工停機信號不在調用取樣程序，避免因為操作人員自檢不及時導致的頻繁停機。

3 總結

從質量追溯產生的原因以及設備檢測的盲區為出發點，對煙包底部與頂部進行成像檢測、對條盒膠位進行判斷、對煙條內煙包是否變形識別、優化自檢程序，強化過程質量控制，杜絕重大質量缺陷的發生，避免大量相同質量缺陷的產品流入到成品庫，降低車間翻箱頻次與翻箱的條數，為集團高質量發展夯實質量根基。