基于圖像傳感器設(shè)計(jì)煙庫亂煙報(bào)警裝置

劉開合+劉凱+王中亞

摘 要：GD型包裝機(jī)組是國內(nèi)卷煙工業(yè)企業(yè)的主力機(jī)型，但煙庫并沒有相關(guān)報(bào)警裝置檢測背面的亂煙，操作人員若不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)亂煙則導(dǎo)致停機(jī)，降低設(shè)備的有效作業(yè)率和增大原材料的浪費(fèi)?；趫D像傳感技術(shù)捕捉到像素點(diǎn)輸出電信號(hào)的原理，設(shè)計(jì)煙庫的亂煙報(bào)警裝置，提醒操作人員及時(shí)處理亂煙。

關(guān)鍵詞：煙庫亂煙；圖像傳感器；報(bào)警

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.18.156

1 報(bào)警裝置設(shè)計(jì)原理

卷接機(jī)組和包裝機(jī)組采用高架加長連接線連接，煙支經(jīng)過翻盤、布帶和塑料排鏈的傳輸，到達(dá)煙庫時(shí)經(jīng)常會(huì)有橫亂的煙支，阻礙了煙支的正常下落導(dǎo)致設(shè)備停機(jī)。正常工作時(shí)，煙庫背面主要黃褐色的煙絲，很少出現(xiàn)白色的盤紙；出現(xiàn)亂煙時(shí)，白色盤紙?jiān)龆?。利用圖像傳感器對煙庫背面的像素進(jìn)行整體評估并設(shè)置臨界值，捕捉的白色像素點(diǎn)作為是否出現(xiàn)亂煙的判斷條件。

通過網(wǎng)上查閱資料，根據(jù)精度、穩(wěn)定性和價(jià)格進(jìn)行綜合對比，最終選擇了德國SICK CVS-1圖像傳感器。利用該圖像傳感器只需要進(jìn)行幾個(gè)參數(shù)設(shè)置，當(dāng)檢測范圍內(nèi)的白色像素點(diǎn)超過設(shè)定值時(shí)觸發(fā)輸入信號(hào)，數(shù)字式轉(zhuǎn)換輸出，聲光報(bào)警器進(jìn)行聲光報(bào)警。GD型包裝機(jī)組全速運(yùn)行可達(dá)到400包/分鐘，煙支下降速度也較快，為了避免報(bào)警信號(hào)一閃而過，還需要設(shè)計(jì)延時(shí)功能。

如圖1所示，圖像傳感器的輸出端連接延時(shí)繼電器，由常開觸點(diǎn)控制報(bào)警器線路的通斷。當(dāng)圖像傳感器檢測到亂煙，輸出電信號(hào)，延時(shí)繼電器得電使常開觸點(diǎn)閉合，聲光報(bào)警器工作，常開觸點(diǎn)持續(xù)一段時(shí)間后自動(dòng)斷開，達(dá)到延時(shí)報(bào)警的目的。在該裝置中的延時(shí)時(shí)間設(shè)置為3秒，可以提醒操作人員注意煙庫亂煙并采取措施。

2 報(bào)警裝置的安裝調(diào)試

GD包裝機(jī)組的煙庫呈等腰梯形狀，面積比較大，若讓圖像傳感器檢測整個(gè)煙庫，拍攝界面比較模糊，造成報(bào)警裝置的準(zhǔn)確率較低。同時(shí)，煙庫不具有亂煙剔除功能，只能依靠人工觀察打開煙庫背面的門將亂煙取出，報(bào)警裝置的安裝還不能影響正常操作。如圖2所示，支架安裝在煙庫正上方，圖像傳感器鏡頭距離煙庫在220mm ～ 240mm檢測效果最好，這樣既不影響操作人員操作設(shè)備，而且方便攝像頭的調(diào)整，保證亂煙一到達(dá)煙庫就能被捕捉到。安裝的電路元件可以就近封裝在機(jī)組配電盒內(nèi)，節(jié)省空間、裝置美觀。

在安裝試驗(yàn)階段，初步判斷圖像傳感器參數(shù)設(shè)置在600F至800F范圍內(nèi)，報(bào)警裝置能夠正常工作。為提高該裝置的準(zhǔn)確率，進(jìn)行了梯度試驗(yàn)，研究參數(shù)設(shè)置對準(zhǔn)確率的影響進(jìn)行記錄，如表1所示。試驗(yàn)結(jié)果表明參數(shù)在700F，時(shí)報(bào)警裝置的準(zhǔn)確率最高達(dá)到92.1%，這一試驗(yàn)也充分證明了設(shè)計(jì)該報(bào)警裝置的實(shí)用性和有效性。

3 總結(jié)

在設(shè)計(jì)安裝煙庫亂煙報(bào)警裝置前后，研究人員收集了煙庫亂煙引起的停機(jī)次數(shù)的多組數(shù)據(jù)。從統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)分析來看，安裝前因煙庫亂煙引起的設(shè)備停機(jī)平均每班17.6次，安裝后降低到每班3.2次，而準(zhǔn)確率也可達(dá)到92.1%。此外，在后續(xù)的數(shù)據(jù)跟蹤分析中，該報(bào)警裝置的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確率都較好。

成功設(shè)計(jì)包裝機(jī)組煙庫亂煙報(bào)警裝置，彌補(bǔ)了當(dāng)前煙庫亂煙無報(bào)警裝置的缺陷，減少設(shè)備停機(jī)次數(shù)和煙支剔除數(shù)量，提高了設(shè)備有效作業(yè)率，降低了原料的消耗浪費(fèi)，每年可以為企業(yè)帶來近百萬的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]王慶有.圖像傳感器應(yīng)用技術(shù)[M].電子工業(yè)出版社，2000.

[2]何建軍，黃啟明.視覺傳感技術(shù)在卷接包設(shè)備上的有效運(yùn)用[J].2008.

作者簡介：劉開合（1992-），男，山東滕州人，本科，從事煙機(jī)設(shè)備電氣維修工作。endprint