激光傳感器在GD卷煙包裝機(jī)小盒透明紙飛包檢測(cè)上的應(yīng)用

周寶軍++趙強(qiáng)++李成龍

[摘 ?要]為了解決現(xiàn)有GD卷煙包裝機(jī)小盒包裝部分，不能把透明紙飛包變形的小盒煙包全部檢出的問(wèn)題，本文提供了一種用激光傳感器作為檢測(cè)元件，PLC作為控制單元，對(duì)小盒香煙外部透明紙飛包進(jìn)行檢測(cè)的檢測(cè)裝置。利用激光的高方向性、高單色性和高亮度等特點(diǎn)，激光傳感器可以對(duì)單層透明紙或多層透明紙進(jìn)行有效檢測(cè)，當(dāng)飛包煙中褶皺的透明紙遮擋住激光發(fā)射器發(fā)出的激光時(shí)，激光接收器接收的激光信號(hào)由強(qiáng)變?nèi)?，激光傳感器的信?hào)放大器將收到的激光信號(hào)與設(shè)定靈敏度值進(jìn)行比較，從而判斷小包透明紙飛包是否超出工藝要求的允許的范圍。GD卷煙包裝機(jī)安裝以激光傳感器為檢測(cè)元件的飛包檢測(cè)裝置后，可以準(zhǔn)確檢測(cè)剔除透明紙飛包的小盒煙包，確保產(chǎn)品質(zhì)量。

[關(guān)鍵詞]GD卷煙包裝機(jī) ?激光傳感器 ?小盒透明紙飛包 ?檢測(cè)裝置

中圖分類號(hào)：TM76;TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1009-914X（2016）24-0365-01

1、原設(shè)備情況

GD卷煙包裝機(jī)已成為煙草行業(yè)的主流機(jī)種[1]，該機(jī)組包括：X小盒包裝機(jī)、CH小盒透明紙包裝機(jī)、CT硬條包裝機(jī)和CV條外透明紙包裝機(jī)。CH小盒透明紙包裝機(jī)對(duì)小盒透明紙的內(nèi)外偏移有檢測(cè)，在CH透明紙包裝轉(zhuǎn)塔的出口前一個(gè)工位上安裝了兩個(gè)光纖檢測(cè)器，一個(gè)是YB55A透明紙位置/存在前部頂端檢測(cè)3B229，一個(gè)是YB55A透明紙位置/存在后部頂端檢測(cè)3B230。這兩個(gè)光纖雖然能檢測(cè)透明紙內(nèi)外偏移，但是由于包好透明紙的煙包還沒(méi)有被烙鐵燙過(guò)，所以煙包在模盒中高速傳遞時(shí)，透明紙可能被刮爛而產(chǎn)生飛包煙包。可是GD卷煙包裝機(jī)在后續(xù)的包裝過(guò)程中沒(méi)有設(shè)計(jì)對(duì)此飛包煙包進(jìn)行檢測(cè)的裝置，這些小盒透明紙飛包的煙包就會(huì)被包裝到條盒中，從而造成小盒透明紙飛包的煙包流入市場(chǎng)，對(duì)品牌榮譽(yù)造成影響。沒(méi)有小盒透明紙飛包檢測(cè)，這是該機(jī)型最大的缺陷。

2、設(shè)計(jì)方案及原理

為了能對(duì)小盒透明紙飛包進(jìn)行有效檢測(cè)，選用激光傳感器作為檢測(cè)元件，利用激光的高方向性、高單色性和高亮度等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)小盒透明紙是否存在飛包現(xiàn)象的識(shí)別?？刂茊卧獮榭删幊踢壿嬁刂破鱌LC?？删幊踢壿嬁刂破鱌LC選用歐姆龍的CJ1M系列的CPU21[2]。激光傳感器選用基恩士公司的高端智能LV-H系列產(chǎn)品，激光傳感器由兩個(gè)激光發(fā)射器和兩個(gè)反射帶組成。其檢測(cè)控制原理框圖見(jiàn)圖1，如圖所示，PLC的控制方式為：將原設(shè)備編碼器信號(hào)和激光傳感器的信號(hào)放大器的信號(hào)引入本控制系統(tǒng)，設(shè)備運(yùn)行一個(gè)周期，檢測(cè)相位觸發(fā)一次，檢測(cè)裝置對(duì)通過(guò)激光傳感器的小盒煙包透明紙進(jìn)行一次檢測(cè)，檢測(cè)相位內(nèi)，當(dāng)激光傳感器檢測(cè)到小盒透明紙存在飛包現(xiàn)象時(shí)（經(jīng)過(guò)上、下飛包激光傳感器的小盒煙包其透明紙高出煙包表面，遮擋激光傳感器），PLC進(jìn)行移位處理，當(dāng)檢測(cè)到的小盒透明紙飛包煙包移位到達(dá)原車剔除裝置時(shí)，PLC輸出指令給原車手動(dòng)剔除信號(hào)得電，從而將飛包煙包從生產(chǎn)線上剔除下來(lái)。剔除過(guò)程不需要停機(jī)，剔除準(zhǔn)確，不影響原設(shè)備的正常生產(chǎn)效率。

3、激光傳感器的特點(diǎn)及工作原理

激光傳感器[3]：利用激光技術(shù)進(jìn)行測(cè)量的傳感器。它由激光器、激光檢測(cè)器和測(cè)量電路組成。

特點(diǎn)：激光傳感器是新型測(cè)量?jī)x表，它的優(yōu)點(diǎn)是能實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸遠(yuǎn)距離測(cè)量，速度快，精度高，量程大，抗光、電干擾能力強(qiáng)等。

工作原理：激光傳感器工作時(shí)，先由激光發(fā)射二極管對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射激光脈沖。經(jīng)目標(biāo)反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到傳感器接收器，被光學(xué)系統(tǒng)接收后成像到雪崩光電二極管上。雪崩光電二極管是一種內(nèi)部具有放大功能的光學(xué)傳感器，因此它能檢測(cè)極其微弱的光信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號(hào)。

4、激光式小盒透明紙飛包檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)

激光式小盒透明紙飛包檢測(cè)裝置，包括核心控制單元、智能檢測(cè)單元和剔除單元。控制單元為可編程控制器，選用歐姆龍的CJ1M系列的CPU21。檢測(cè)單元由激光式傳感器，激光傳感器反射帶，激光傳感器信號(hào)放大器，檢測(cè)單元用機(jī)械組件組成。選用基恩士公司的高端智能LV-H系列產(chǎn)品，該產(chǎn)品具有檢測(cè)速度快、檢測(cè)精度高、設(shè)定方便、防塵防污染等特點(diǎn)。剔除單元為原設(shè)備的剔除機(jī)構(gòu)。

5、具體實(shí)施方式

在CH透明紙包裝輪出口處安裝兩個(gè)激光發(fā)射器和兩個(gè)反光帶。其機(jī)械組件和激光傳感器的信號(hào)放大器可對(duì)檢測(cè)靈敏度進(jìn)行調(diào)節(jié)。用來(lái)檢測(cè)小盒透明紙飛包。將GD卷煙包裝機(jī)電柜內(nèi)的CH編碼器信號(hào)接至控制單元，控制單元安裝在GD卷煙包裝機(jī)電柜后部的卡槽上，控制單元利用CH編碼器信號(hào)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)相位設(shè)置及剔除移位功能。激光傳感器安裝在CH透明紙包裝輪出口處位置，小盒煙包的上下表面的透明紙已封好，透明紙?jiān)谛『袩煱弦讯ㄎ?。如果小盒煙包的透明紙的任意一?cè)高出煙包的表面，且高于激光檢測(cè)頭的光線，則相應(yīng)一側(cè)的激光傳感器就會(huì)被觸發(fā)，傳感器的輸出信號(hào)給核心控制單元（PLC），PLC經(jīng)過(guò)內(nèi)部程序置位、移位處理，輸出信號(hào)給提出機(jī)構(gòu)，將不合格煙包在CH剔除口剔出包裝生產(chǎn)線。飛包檢測(cè)原理示意圖見(jiàn)圖2。

6、結(jié)束語(yǔ)

GD包裝機(jī)安裝小盒透明紙飛包檢測(cè)裝置后，可在包裝機(jī)不停機(jī)的情況下準(zhǔn)確剔除小盒透明紙飛包的煙包。本裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)：成本低;安裝簡(jiǎn)單，調(diào)整方便;與包裝機(jī)程序互不干擾;不用改動(dòng)包裝機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，不影響設(shè)備外觀;檢測(cè)可靠，能有效防止小盒透明紙飛包產(chǎn)生的缺陷煙包流入市場(chǎng)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 《ZB45型包裝機(jī)組》 ?中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社出版 ?主編 ?黃德良

[2] 《OMRON可編程控制器編程手冊(cè)》