KDF2圓周檢測控制裝置的研制

摘 要：文章研制一種圓周檢測控制裝置。在卷煙生產過程中，由于濾棒的圓周不穩定，卷接操作工難以精確控制煙支卷制精度，是造成煙支嘴頭皺形成的原因之一，影響了卷煙生產質量，因此提高濾棒圓周的加工精度，對于提高卷煙生產加工穩定性有著重要作用。在工業技術日新月異的今天，電氣控制“數字化”取代“模擬化”已成必然趨勢。現有成型機“濾棒直徑控制系統”數字化技術改進勢在必行！為此，我們設計了先進的濾棒圓周在線監控系統。

關鍵詞：檢測；在線監控；圓周

1 概述

1.1 選題的目的和意義

Protos卷煙機組是我國煙草行業卷煙的主力機型，煙支圓周是卷煙產品的一項重要物理指標，測定卷煙圓周是國標規定的重要檢驗內容之一。但該機型的在線圓周顯示及自動控制目前還是空白，如果卷煙圓周或圓度誤差超標，卷煙進行卷接時就會出現卷接不嚴、漏氣的現象，將直接影響卷煙的生產質量和效率。所以，研究和開發卷煙圓周在線測量控制裝置有著很大的必要性和重要性。

1.2 國內外發展及現狀

國內有一些科研機構曾對卷煙機組圓周測量控制做過一些調研分析，但都只是停留在理論分析的層面，還未有實際運用到生產中的成功案例。近年來，光電耦合器件CCD（Charge Coupled Devices）是機器視覺里的關鍵器件，它作為一種非常有效的快速、非接觸測量手段，已經被廣泛地運用到工業的生產當中。CCD器件具有體積小、高速、功耗低、噪聲小、可靠性高、不怕震動、輸出線性好等一系列顯著的優點。用它構成的圖像測量系統無需配置復雜的機械運動部件，減小了誤差來源，同時它對外界環境也沒特殊要求，所以非常適合于高速在線的高精度非接觸測量。所以把它運用到煙支的圓周在線測量是非常適合的，也是必然的。

2 圓周檢測控制裝置的主要內容

2.1 測量裝置的組成

（1）測量探頭：采用CCD成像技術設計一種激光發射，CCD接收的X/Y組合的檢測頭。傳感器將香煙圓周轉換成圖像信號。（2）主控制器單元：進行圖像分析換算成圓周周長值，并執行控制煙腔調整結構。（3）人機界面：各項參數設置，及故障顯示。（4）電機控制單元：控制煙腔調整機構的行程大小。

2.2 檢測裝置的基本原理

測量時，煙條經過檢測區域，在激光照射下從而在CCD上形成煙條的陰影以及邊緣的衍射波紋，通過高精度CCD上接收到的帶有坐標信息的衍射波和陰影的分析，采用軟件算法，得出煙支的外徑值。主控制系統采用ARM7單片機系統，當煙條圓周超過設定范圍時，進行報警和控制電機。人機界面采用觸摸屏，實時顯示當前圓周值和工作狀態，并可設定系統的各種參數。

2.3 軟件設計

控制器軟件主程序流程圖，如圖1所示。

3 圓周在線監控系統應用于KDF2成型機，實現了以下功能

（1）濾棒圓周大小數字顯示，操作人員感覺直觀。（2）可任意設定濾棒圓周大小超標值，超標濾棒能被自動剔除。（3）根據所設定的控制標準，超標就能自動調節濾棒圓周大小。（4）可實現任意調控濾棒圓周大小，滿足多規格濾棒圓周的生產要求。（5）觸摸屏式人機界面提供了良好的人機對話功能，給系統的操作維護提供了方便。

4 維護說明

（1）定期檢查清理濾棒測量嘴里的灰塵，以免被膠或者其他污物堵塞。（2）定期檢查氣路有無堵塞，壓力表指示是否是正常值，氣源輸入氣壓壓力范圍0.3-0.4Mpa。（3）濾棒成型部分壓板和濾棒圓周控制電機應接觸良好。

5 常見故障分析

工作狀態：綠燈表示正常，紅燈表示出現故障。

5.1 當濾棒圓周偏粗或者偏細指示燈不停閃爍

請檢查控制限是否設置過小，如果控制限正常，可能是布帶磨損太大，請更換布帶。

5.2 設備開車生產，當測量值均值偏高或是偏低

自動狀態下，只要校準圓周值即可；按向下的箭頭，可使圓周值變小，按向上箭頭可以使圓周值變大，只要和實際值一樣即可。

5.3 濾棒圓周失控

首先查看控制限設置是否正確，若正確請檢查濾棒成型機成型部分壓板和控制電機是否脫離，從而造成濾棒圓周失控。

6 結束語

隨著單片機技術的迅速發展，單片機價格不斷降低，而功能越來越強。其靈活方便，可控性好的特點非常適合對一些小型設備進行升級改造，在一些大型設備上可以作為PLC應用的補充，實現一些局部的智能化應用。

參考文獻

[1]徐愛鈞，彭秀華.單片機高級語言c51應用程序設計[M].電子工業出版社，2000.

[2]何立民.MCS-51單片機應用系統設計[M].北京航空航天大學出版社，1992.