缺條檢測在裝封箱機上的應用研究

孫華強 李浩然 于勇 郇浩 付得昌

摘? 要：裝封箱機完成50條煙的裝箱，是卷煙生產的最后一道工序。裝封箱生產過程有著嚴格的工藝質量要求，但是缺條在生產過程中是不能被忽視的嚴重質量問題。為了有效地避免缺條箱煙的產生，卷煙生產企業均在生產現場配備了缺條檢測裝置。現有的缺條檢測種類繁多，在使用過程中存在或多或少的問題。了解現有缺條檢測的工作原理與使用特點對生產廠家因地制宜地選擇缺條檢測具有十分重要的指導意義。在同一生產線配合使用兩種類型的缺條檢測會更有效地避免箱缺條的產生。

關鍵詞：裝封箱機;卷煙生產;缺條檢測;箱缺條

中圖分類號：TS43? ? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）11-0173-03

Abstract： The packing and sealing machine completes the packing of 50 cigarettes， which is the last process of cigarette production. There are strict process quality requirements in the production process of packing and sealing， but the lack of strip is a serious quality problem that cannot be ignored in the production process. In order to effectively avoid the production of missing boxes of cigarettes， cigarette production enterprises are eq

引言

通過分析箱缺條產生的原因和客戶的需求，便于理解客戶對箱缺條檢測的具體要求與重視程度。分析國內外不同箱缺條檢測的工作原理和使用特點，可知缺條檢測從完成單一的探測功能向更加穩定、安全、易于維護和智能化的方向發展[1-9]。了解實際需求與不同缺條檢測特點后，采用AHP層次分析法進行輔助選擇是客戶取得合理有效結論的最佳途徑。

1 箱缺條的產生

封箱機主要功能是完成定量煙條的裝箱工作。以YP11型封箱機為例，條煙通過輸入皮帶不斷進入封箱機;每進入5條煙，輸入擋銷截住后面的條煙，提升器將5條煙抬升一次，然后后續條煙再次進入，直至形成5×5的條煙堆疊，推板將堆疊推入煙箱一次，經過兩次推入過程完成一件煙的裝箱工序。然后封箱機用膠帶或熱熔膠將煙箱封裝后，通過輸送輥輸出。

煙條在輸送和推入煙箱過程中，存在煙條歪斜和少推入的可能，這樣就會造成箱裝缺條的產生。雖然此種情況為小概率事件，但一旦發生，會造成不必要麻煩，還會影響生產企業聲譽。

依靠人力來識別箱缺條不僅會增加人力成本，而且可靠性不強。為了能有效地解決這一問題，許多卷煙廠在生產線上設有缺條檢測裝置，目前箱缺條檢測方式方法包括視覺成像檢測法、稱重法、核輻射探測、電容探測、電感探測式和負壓探測等。這些方法能有效檢測出缺條箱煙，但各自特點鮮明，客戶使用感受迥異。

圖1 煙條輸送和推入煙箱過程示意圖

2 針對箱缺條檢測系統的卡諾分析

通過收集并分析客戶需求，可以輔助我們制定標準來評判箱缺條檢測系統的優劣。箱缺條檢測系統的客戶主要在公司內部，包括封箱機的使用者、維護者和管理者以及下一工序相關方。卡諾模型是東京理工大學教授狩野紀昭發明的對用戶需求分類和優先排序的工具，是目前比較成熟質量分析工具。他將產品服務的質量特性劃分為五類：基本型需求（基本質量），期望型需求（一元質量），興奮型需求（魅力質量），無差異型需求，反向型需求（逆向質量）[10]。在分析箱缺條檢測系統時分析后兩項意義不大，因此不予考慮。

通過問卷調查的方式收集到客戶需求，進而可以得到上面的卡諾模型，由圖2可知客戶對箱缺條檢測的基本質量集中在探測的準確性，即檢測的誤檢率與漏檢率兩項指標;一元質量集中在采購成本、操控性能、安全性能和使用維護難易程度上;而魅力質量集中在統計分析、系統穩定性和適應能力上。

3 箱缺條檢測的探測原理

視覺成像型箱缺條檢測的原理是將采集上來的像素點，按照設定的值劃分為黑和白兩類，然后通過分析整張圖片黑白區域的面積、位置、形狀、角度等數據來識別缺陷。相機在特定時間拍攝煙箱內條煙堆疊的照片，然后通過與注冊的樣片進行對比來識別是否存在缺條。

稱重型箱缺條檢測，是將煙箱的重量信息轉換為電信號輸出，按照轉換方式稱重傳感器可以分為光電式、電磁力式、電阻應變式、電容式等多種形式。無論采用何種方式都是通過比較重量來識別箱煙內是否缺條。目前行業內以電阻應變式稱重傳感器應用較多。

核輻射型箱缺條檢測，是基于核輻射粒子的穿透能力、物體吸收特性，當射線通過被檢測物體時，正常包裝箱煙與缺條箱煙對射線吸收能力不同，多數情況下是存在空隙時透過的射線強。采用高靈敏度的射線探測元件，接收透射過箱煙的射線的強度信號，從而準確分辨煙箱內是否缺條。煙草行業內多采用γ射線進行箱缺條檢測。

電容式箱缺條檢測，由電容量的計算公式C=ε·s/d可知，電容量取決于ε、s、d三個參數，如果保持其中兩個參數不變，會得到電容量與另外一個參數的單值函數關系。電容式箱缺條檢測就是基于這一原理，目前行業內多采用控制s、d兩個參數，根據缺條箱煙與正常箱煙極板內介電系數的差異來實現對缺條箱煙的識別。

電感式箱缺條檢測，是基于電渦流效應而工作的傳感器。內含鋁箔的煙條在接近電感接近開關時，鋁箔內部會產生渦流，這個渦流反作用于接近開關，使內部電路的參數發生變化。當電感接近開關前沒有條煙時，檢測內部參數不會發生變化，據此判斷出缺條箱煙。

負壓探測型箱缺條檢測的原理是通過比較吸盤壓力來實現的。具體實現過程是：吸盤固定在推入板上，觸發開關通過處理器啟動電磁閥，電磁閥將負壓導通至吸盤，當所有條煙接觸吸盤時，條煙被吸住，此時負壓檢測檢測壓力。通過設定檢測閥值，區分出存在缺條泄壓的情形與無缺條接近負壓源的情形來完成識別過程。

4 應用效果

視覺成像型箱缺條檢測采用非接觸式的探測方式，不會對產品質量造成影響，同時因檢測系統集成于計算機之上，因此具備統計分析、調看歷史圖像等等魅力質量;不足之處主要體現在更換牌號時要及時調整相關參數，另外對反光率高的條煙識別準確性不高。

稱重型箱缺條檢測雖然采用接觸探測的方式，但是不會對產品質量造成影響，維護和使用方便。值得注意的是一箱煙共有50條煙，缺失一條重量偏差僅為2%左右，稱重型箱缺條檢測在理想狀態下可以探測出來，但實際應用中會因機械振動、不同批次材料等因素造成誤判。

核輻射型箱缺條檢測探測準確度高，穩定性強，對多品種小批次的生產模式適應能力強;不足之處在于維護難度高，存在輻射傷害的風險。

電容式箱缺條檢測，檢測探測準確度高;不足之處在于結構復雜，生產不同批次產品情況下要及時調整靈敏度。

電感式箱缺條檢測，結構復雜維護難度高，值得注意的是電感式箱缺條檢測對采用無金屬的環保材料無法檢測。

負壓探測型箱缺條檢測，對多品種小批次的生產模式適應能力強，調整使用方便;不足之處在于對氣路密封性要求高，需定期進行保養維護。

以上是對六種箱缺條檢測典型特點簡單陳述，使用方在選用時要根據具體需求靈活選擇。若不好做出決定，建議采用AHP層次分析法進行輔助選擇。

5 結束語

了解箱缺條的產生機理和客戶對缺條檢測的需求后，可知探測的準確性是客戶最看重的，同時更加便捷友好的交互會提升客戶的使用體驗。現在還沒有一種缺條檢測能夠完美的解決客戶的所有需求，但可以設想的是隨著技術的發展和更新，新的箱缺條檢測方式還會不斷產生，更具針對性的檢測方式會使缺條檢測更加符合客戶需求。

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uipped with missing strip detection devices in the production site. There are many kinds of missing bar detection， and there are more or less problems in the process of use. Understanding the working principle and application characteristics of the existing strip detection has a very important guiding significance for manufacturers to select the strip defect detection according to local conditions. The combination of two types of strip detection in the same production line will more effectively avoid the occurrence of box sliver.

Keywords： packing and sealing machine; cigarette production; missing strip detection; box missing strip