基于圖像傳感器設計煙庫亂煙報警裝置

劉開合+劉凱+王中亞

摘 要：GD型包裝機組是國內卷煙工業企業的主力機型，但煙庫并沒有相關報警裝置檢測背面的亂煙，操作人員若不能及時發現亂煙則導致停機，降低設備的有效作業率和增大原材料的浪費。基于圖像傳感技術捕捉到像素點輸出電信號的原理，設計煙庫的亂煙報警裝置，提醒操作人員及時處理亂煙。

關鍵詞：煙庫亂煙；圖像傳感器；報警

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

1 報警裝置設計原理

卷接機組和包裝機組采用高架加長連接線連接，煙支經過翻盤、布帶和塑料排鏈的傳輸，到達煙庫時經常會有橫亂的煙支，阻礙了煙支的正常下落導致設備停機。正常工作時，煙庫背面主要黃褐色的煙絲，很少出現白色的盤紙；出現亂煙時，白色盤紙增多。利用圖像傳感器對煙庫背面的像素進行整體評估并設置臨界值，捕捉的白色像素點作為是否出現亂煙的判斷條件。

通過網上查閱資料，根據精度、穩定性和價格進行綜合對比，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行幾個參數設置，當檢測范圍內的白色像素點超過設定值時觸發輸入信號，數字式轉換輸出，聲光報警器進行聲光報警。GD型包裝機組全速運行可達到400包/分鐘，煙支下降速度也較快，為了避免報警信號一閃而過，還需要設計延時功能。

如圖1所示，圖像傳感器的輸出端連接延時繼電器，由常開觸點控制報警器線路的通斷。當圖像傳感器檢測到亂煙，輸出電信號，延時繼電器得電使常開觸點閉合，聲光報警器工作，常開觸點持續一段時間后自動斷開，達到延時報警的目的。在該裝置中的延時時間設置為3秒，可以提醒操作人員注意煙庫亂煙并采取措施。

2 報警裝置的安裝調試

GD包裝機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煙庫，拍攝界面比較模糊，造成報警裝置的準確率較低。同時，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備，而且方便攝像頭的調整，保證亂煙一到達煙庫就能被捕捉到。安裝的電路元件可以就近封裝在機組配電盒內，節省空間、裝置美觀。

在安裝試驗階段，初步判斷圖像傳感器參數設置在600F至800F范圍內，報警裝置能夠正常工作。為提高該裝置的準確率，進行了梯度試驗，研究參數設置對準確率的影響進行記錄，如表1所示。試驗結果表明參數在700F，時報警裝置的準確率最高達到92.1%，這一試驗也充分證明了設計該報警裝置的實用性和有效性。

3 總結

在設計安裝煙庫亂煙報警裝置前后，研究人員收集了煙庫亂煙引起的停機次數的多組數據。從統計的數據分析來看，安裝前因煙庫亂煙引起的設備停機平均每班17.6次，安裝后降低到每班3.2次，而準確率也可達到92.1%。此外，在后續的數據跟蹤分析中，該報警裝置的穩定性和準確率都較好。

成功設計包裝機組煙庫亂煙報警裝置，彌補了當前煙庫亂煙無報警裝置的缺陷，減少設備停機次數和煙支剔除數量，提高了設備有效作業率，降低了原料的消耗浪費，每年可以為企業帶來近百萬的經濟效益。

參考文獻：

[1]王慶有.圖像傳感器應用技術[M].電子工業出版社，2000.

[2]何建軍，黃啟明.視覺傳感技術在卷接包設備上的有效運用[J].2008.

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