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  • 采用负压检测原理的箱缺条检测系统
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  • 一、项目概述

    在装封箱机的条烟装箱过程中,条烟在上游生产后一条条的连续输送到装箱机入口,在装箱机内按一定的规律堆叠成5*5的垛,装的过程是有一个推板进行向箱内推入,由于多种因素的影响,可能会发生推入到箱后的物品缺少一个或多个。为了解决这一问题现有技术上已有多种方法,但由于技术上或工艺流程上的种种原因都没有根本解决问题。


    图1 装箱结构

    一、国内现状与发展趋势

    国内目前在箱缺条检测方面主要有以下三种方式:光电传感器式、图像处理式、称重式。

    1、光电传感器式

    在进料通道的末端安装光电开关检测每层物品进来时是否到位,同时在进料通道的末端垂直方向上安装N个光电传感器,用来检测每层物品来料时是否缺少;存在的主要问题是某个物品发生一定的倾斜时由于光电传感器的原理特性不能识别出,造成漏判使得某垛缺少一个或多个物品。



















    图2 光电检测图

    2、图像处理式

    虽然是成垛检测但由于推子的结构/辅助光源的限制/物品更换品牌时的不同颜色对应的灰度等级不同都会发生漏判和误判。

    图3 图像检测图

    2、称重式

    对整箱事后称重的方式,由于箱皮及单个物品的重量差异很难区分出是缺一个物品还是箱皮及单个物品的重量差异引起的误差,很不容易判别。

    通过对以上三种情况的分析,三种情况各有一定的弊端。为了解决以上弊端,采用负压检测的原理从而加以克服。国内对于箱缺条的研究主要集中在上述的三种方式,而通过负压进行检测箱缺条的研究在国内关注的不多,尚属空白。而随着消费者对质量的要求越来越高,对于装封箱过程中造成的条烟缺条等问题的关注,成为技术研究的一个方向。

    三、本项目主要研究的内容

    1、带吸嘴的推板的设计及传感器的安装

    推板是同条烟直接接触的部分,推板直接推动条烟进入烟箱,在此过程中,推板要同条烟充分接触,吸嘴要可靠的吸到条烟上,负压传感器要准确的反映出当前的负压的大小。推板的结构图如下:


    图4 推板正面


    图5推板背面


    推板的正面安装有25个吸嘴,每个吸嘴对应一条烟。上下推板的背面各安装一个负压传感器用来测试负压。

    2、传感器小信号的放大处理的研究

    负压传感器采用应变片模式,结构示意图如下

    图6没有负压压时的信号输出

    图7有负压压力时的信号输出

    采用压力应变片模式的传感器输出的信号很微弱,要对该信号进行精密的处理,最终输出PLC可以直接检测的010V电压信号。该方案效果好坏的一个关键因素就是压力信号的调理。

    3、负压检测控制系统的研究

    负压检测控制系统采用PLC控制,当采集到的信号超出正常范围时向装封箱机控制系统发送停机信号,封箱机收到该停机信号后停机,避免了缺条事件的发生,防止不合格产品流入消费市场。

    控制系统采用同步信号发生器来同步负压数据的采集时间点,平时不采集信号,当同步信号到来后开始测量采集控制,以防止误判。同步信号发生器的输出端分别连接负压传感器的使能端和负压检测控制系统的使能端。

    同步信号发生器的使用使得负压检测控制系统与负压传感器同时工作,推板负压腔内的负压在条烟被推进的全过程中都受到负压传感器的检测,避免其流入消费市场。

    四、技术关键

    1、带吸嘴的推板的设计及传感器的安装。

    2、负压传感器小信号的调理。

    3、负压检测控制系统研制。

    4、同步信号发生器的设计。

    五、项目的实施方案

    该项目利用负压检测的原理实现条烟装箱过程中对所装烟条的数量进行实时检测,如检测到缺少一条或多条时进行报警或停机,克服了现有几种检测装置的缺陷。同时在推入的过程中由于有负压的作用被推条烟吸附在推板上可以防止成垛物体乱垛。

    1、实施原理:

    对一个密闭的腔体抽真空,该腔体内的负压值(真空度)一定会增大,在其他条件不变时如果有无漏气两种情况腔体内的负压值一定会发生变化,利用其变化值转化为电信号进行判断,就将漏气与否检测出。

    经过初步的实验结果如下:

    实验条件:负压传感器直接选用了带数显的变送器型号,实验时采用1排5个孔进行测试,实验图如下

    图8 负压检测实验图

     

    表1 实验数据

    项目

    第一次

    第二次

    第三次

    第四次

    第五次

    第六次

    开孔数

    全密闭

    1开

    1、2

    1、23

    1、23、4

    全开

    压力值(bar)

    -0.258

    -0.133

    -0.071

    -0.051

    -0.043

    -0.038

    通过以上数据可以看出,不缺条时的负压值与缺条时的负压值差别很明显,缺不同的条数时负压值也有一定的差别,缺的越多,缺条之间的差值越小。以上数据完全可以判断出是否缺条。

    2、具体实现:

    推板1是在原设备基础上改进的装置,目的是通过腔体及真空吸嘴将成垛条烟10推入到箱内。在推板1上安装腔体2,腔体2上对应单条烟的中心位置上安装真空吸嘴3及腔体负压检测传感器4和电磁阀5,电磁阀5与气源负压检测传感器6及设备上的真空泵8通过真空气源管道7相连;腔体负压检测传感器4与气源负压检测传感器6的电信号接入到电信号处理单元8

    在推板1通过腔体2及真空吸嘴3向前推成垛条烟10的过程中各个条烟就将所对应的真空吸嘴3封闭,推的过程中打开电磁阀5使腔体2进入负压,实时检测真空气源管道的负压6(腔体入口气压)和腔体内负压4并比较判断就得出是否有无真空吸嘴3没封闭,全封闭时表示正常,没封闭表示缺少条烟。

    当成垛条烟10被推到箱位时,电磁阀5关闭负压打开正压将成垛条烟10快速脱离腔体2上的真空吸嘴3,脱离后真空吸嘴3随推板1退回,在退回的过程中电磁阀5关闭正压,腔体2通过真空吸嘴3与大气相通,推板1和腔体2及真空吸嘴3接触到下垛条烟后电磁阀5打开负压,进行循环往复的工作实现成垛条烟10中是否缺少条烟的准确检测功能。同时在推入的过程中由于有负压的作用被推条烟吸附在推板上可以防止成垛条烟乱垛。

    图9 实施图

     

    六、项目的推广应用与市场前景

    该项目的研究方向目前尚处于起步阶段,国内没有类似产品。项目可以广泛的应用于国内各烟厂的装封箱机上,具有较好的市场前景。

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