CN110510188B - 一种高效的烟箱缺条检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效的烟箱缺条检测方法及装置，在不改变原有运输设备的基础上及在不开箱的状态下，实现对烟箱缺条跟随检测。本发明包括机架、XZ二轴运动机构、速度反馈运动机构、检测传感机构、位置捕获机构和导向运动机构；XZ二轴运动机构连接于机架的上端，XZ二轴运动机构安装固定于机架的上端，XZ二轴运动机构包括与机架连接的做水平往复运动的X轴运动执行机构和安装固定于X轴运动执行机构上做上下往复运动的Z轴运动执行机构，X轴运动执行机构的轴向与烟箱运动方向有一个夹角；所述检测传感机构装配于Z轴运动执行机构上，检测传感机构的检测方向正对烟箱。本发明具有结构简单、能实时跟随检测、检测精度高的等优点。

Description

一种高效的烟箱缺条检测方法及装置

技术领域

本发明涉及烟箱缺条检测，具体涉及一种高效的烟箱缺条检测方法及装置。

背景技术

我国烟草条烟装箱是卷烟生产的最后一道工序，在条烟装箱过程，常出现缺条烟的情况，如果此类缺条烟箱流入市场，将造成卷烟厂家、经销商和消费者之间不必要的经济法律纠纷，甚至严重影响企业的声誉，因此对烟箱进行缺条检测的重要性不言而喻。目前缺条检测系统主要有称重检测、射线检测、金属检测、机器视觉检测等。

称重检测：按缺条造成烟箱相应重量的减少进行检测。由于烟草含水量等不同，即使同一个品牌的烟箱因自身重量变化范围在2％～3％，而一箱中有50条烟，缺一条引起的重量减少2％，处在烟箱重量变化的正常值范围内。因此采用称重法无法获得可靠的检测结果。

射线检测：利用γ射线通过物质发生衰减的原理研制而成，检测可靠性高、系统复杂，但射线对人体安全有潜在的威胁，使用、管理成本较高；随着现代卷烟生产企业提出的绿色工厂，全新环保和节能的新要求，以及对辐射源的难管控因数，采用射线方式的缺条检测的大面积运用还存有相当的难度。

金属检测：利用电容或者电感传感器检测烟箱内部相应位置的条烟是否存在。此种检测方式要求条烟排列整齐，而且对于采用金属磨砂工艺的条盒外包装的条烟也无法检测，易产生误动作等问题。

机器视觉检测：采用机器视觉技术运用图像处理方法，对封箱前的香烟条包进行检测，每箱检测2次，每25条检测一次。系统成本高，对车间环境要求相对较高；而且这种检测方式只能用于开箱状态检测。

发明内容

本申请为了解决上述问题而提出的，本申请的其中一个目的在于提供一种高效的烟箱缺条检测方法及装置，不改变原有烟箱内的烟条位置的基础上及在不开箱的状态下，实现对烟箱缺条快速、实时跟随检测。

本发明通过下述技术方案实现：

一种高效的烟箱缺条检测装置，包括机架、XZ二轴运动机构、速度反馈运动机构、检测传感机构、位置捕获机构和导向运动机构；

所述XZ二轴运动机构安装固定于机架的上端，XZ二轴运动机构包括与机架连接的做水平往复运动的X轴运动执行机构和安装固定于X轴运动执行机构上做上下往复运动的Z轴运动执行机构，所述X轴运动执行机构的轴向与烟箱运动方向有一个夹角；

所述检测传感机构安装固定于Z轴运动执行机构上，检测传感机构可随着Z轴运动执行机构做上下往复运动，检测传感机构的检测方向正对烟箱；

所述导向运动机构安装固定于运输设备上，位于机架的前方；当烟箱置于输送线体上，由导向运动机构把烟箱导正，通过位置捕获机构中的激光传感器定位捕获，用于XZ二轴运动机构的控制；

所述位置捕获机构装配于运输设备上，位于导向运动机构与机架之间；用于捕获定位烟箱；

所述速度反馈运动机构装配固定于运输设备的上方，速度反馈运动机构可装配于机架上，也可单独固定在其它机架上，用于对原有运输设备的速度进行测速，用于实现X轴运动执行机构与烟箱的距离跟随控制。

通过长期的研究和时间，本申请的发明人发现，现有技术中对烟箱缺条检测主要有称重检测、射线检测、金属检测、机器视觉检测，采用称重监测方式无法获得可靠的检测结果，采用射线检测方式的缺条检测的大面积运用还存有相当的难度，采用金属检测方式易产生误动作等问题。本申请提供一种高效的烟箱缺条检测装置，不改变原有运输烟箱设备结构的基础上，实现对烟箱非接触式跟随检测。具体的，运输设备上的烟箱通过输送线体向后传输，烟箱依次被导向机构进行位置约束导正，被位置捕获机构检测到其位置后，检测传感机构通过Z轴运动执行机构下降，X轴运动执行机构上的Z轴运动执行机构从A处开始往B处运动，运输设备的速度通过速度反馈运动机构将信号反馈到控制器，通过内部的逻辑控制算法，来保证X轴运动执行机构的速度，使烟箱与检测传感机构之间的距离始终保持在15mm之内，实现非接触式跟随检测，Z轴运动执行机构在下一个烟箱来到位置捕获机构之前将检测传感机构升起，通过X轴运动执行机构返回到A处，等待下一次检测。

优选的，所述夹角为40°~70°。由所述速度反馈运动机构对运输设备进行测量的速度，称为V线；所述检测传感机构对烟箱相对静止状态时所进行的缺条检测速度，即与运输设备运动方向垂直的速度，称为V测；通过这两个矢量速度合成的合速度V合与V线的夹角，定位所述X轴运动执行机构的位置，即与烟箱运输方向的中心线或者运输设备的中心线夹角为40°~70°。

优选的，所述XZ二轴运动机构的运动方式包括滚珠丝杆传动、带传动、齿轮传动、链传动、气动传动及直线电机运动。

进一步的，所述XZ二轴运动机构有多个，并布置于机架的上部。

进一步的，在对烟箱检测是否缺条的过程中，利用检测传感机构的特有的检测原理，即与烟箱不接触情况，来识别烟箱内部是否缺条，并结合其检测的逻辑算法，精确检测识别烟箱前后端面的条烟是否缺条。

进一步的，所述速度反馈运动机构装配固定于运输设备的上方，所述速度反馈运动机构包括固定机架、动力装置、编码器装置，所述固定机架的上端连接动力装置，下端连接编码器装置，动力装置的下端与编码器装置的铰接，所述编码器装置上的测速滚轮的圆周面与运输设备上的传送带保持接触，传送带运动带动测速滚轮旋转，编码器装置将测速滚轮的转速反馈至控制器，由控制器实现与烟箱的距离跟随控制；速度反馈运动机构不工作时，动力装置收缩，使编码器装置停在安全位置。

一种高效的烟箱缺条检测方法，包括以下步骤：

S1：烟箱放置于运输设备上，烟箱检测面与检测传感机构相对，烟箱随运输设备运行；

S2：速度反馈运动机构开始工作，对运输设备的输送速度进行测量，将信号反馈至控制器，由控制器实现与烟箱的距离跟随控制；

S3：Z轴运动执行机构和X轴运动执行机构运动到初始位置，等待烟箱进入位置捕获点；

S4：当烟箱被运输至导向运动机构位置时，烟箱（被导向运动机构进行约束导正；

S5：完成导正后，烟箱被运输至位置捕获点，位置捕获机构对烟箱进行定位捕获；

S6：定位捕获后，XZ二轴运动机构开始工作，X轴运动执行机构按照控制器获取的速度和位置数据启动动态跟随运动，同时启动位于Z轴运动执行机构下端连接的检测传感机构，对烟箱的检测面进行实时动态跟随检测；

S7：检测完成后，Z轴运动执行机构将检测传感机构提升起来，同时X轴运动执行机构将Z轴运动执行机构和检测传感机构运动到初始位置，等待下一个烟箱进入位置捕获点；按此检测方式循环进行检测。

进一步的，所述运输设备的速度通过速度反馈运动机构，将信号经控制器，可以精确的控制X轴运动执行机构的运动速度。

本发明具有如下的优点和有益效果：

1、本发明一种高效的烟箱缺条检测装置，对烟箱检测过程中，烟箱与检测传感机构之间的距离始终保持在15mm之内，实现非接触跟随检测，检测精度高。

2、本发明一种高效的烟箱缺条检测装置，相较于传统方式，增设了用于测试烟箱速度的速度反馈运动机构，速度反馈运动机构上的测速滚轮的圆周面与运输设备上的传送线体保持接触，传送线体运动带动测速滚轮旋转，编码器装置将测速滚轮的转速反馈至控制器，由控制器实现与烟箱的距离跟随控制；速度反馈运动机构不工作时，动力装置收缩，使编码器装置停在安全位置。速度反馈运动机构能比较直接的测得烟箱的速度，相较于传统方法，本申请速度反馈运动机构测得的速度比较精确。

3、本发明一种高效的烟箱缺条检测方法及装置，克服了前述的现有技术中存在的问题，实现了对烟箱在线快速、无损、不开箱非接触式的智能化检测、识别和判断。主要体现在如下所示：

a、不需破坏原有的运输设备，即在运输设备上安装本申请的装置；

b、在线快速精确检测，即烟箱不需要停止，可以随着运输设备一起运动，本申请的X轴运动执行机构，Z轴运动执行机构，以及在Z轴运动执行机构上安装的检测传感机构的一起联动，实现对烟箱的同步跟随在线快速精确检测；

c、无需打开烟箱，即不需要对已包装好的烟箱拆开检测，通过本申请中的检测传感机构，来实现对烟箱的无损检测；

d、非接解触式检测，即本申请中的检测传感机构，利用其特有的检测原理方法，结合检测的逻辑算法，实现烟箱的非接触式检测识别。

4、在检测烟箱是否缺条的过程中，利用检测传感机构的特有的检测原理，即与烟箱不接触情况，来识别烟箱内部是否缺条，精确检测识别烟箱前后端面的条烟是否缺条。从左到右或从右到左扫描一次即可，无需从下至下检测，检测速度快。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明装置的立体图。

图2为本发明中烟箱内烟条排列示意图。

图3为本发明中速度反馈运动机构的结构示意图。

图4为本发明中的流程图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-运输设备，100-机架，200-XZ二轴运动机构，210-X轴运动执行机构，220-Z轴运动执行机构，300-速度反馈运动机构，310-固定机架，320-动力装置，330-编码器机构，400-检测传感机构，500-位置捕获机构，600-导向运动机构，700-烟箱。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。

在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

实施例1

如图1所示，一种高效的烟箱缺条检测装置，包括机架100、XZ二轴运动机构200、速度反馈运动机构300、检测传感机构400、位置捕获机构500和导向运动机构600；

所述XZ二轴运动机构200安装固定于机架100的上端，XZ二轴运动机构200包括与机架100连接的做水平往复运动的X轴运动执行机构210和安装固定于X轴运动执行机构210上做上下往复运动的Z轴运动执行机构220，所述X轴运动执行机构210的轴向与烟箱700运动方向有一个夹角；

所述检测传感机构400安装固定于Z轴运动执行机构220上，检测传感机构400可随着Z轴运动执行机构220做上下往复运动，检测传感机构400的检测方向正对烟箱700；

所述导向运动机构600安装固定于运输设备1上，位于机架100的前方；当烟箱700置于输送线体上，由导向运动机构600把烟箱700导正，通过位置捕获机构500中的激光传感器定位捕获，用于实现XZ二轴运动机构200的控制；

所述位置捕获机构500装配于运输设备1上，位于导向运动机构600与机架100之间；用于捕获定位烟箱；

所述速度反馈运动机构300装配固定于运输设备1的上方，速度反馈运动机构300可装配于机架100上，也可单独固定在其它机架上，用于对原有运输设备1的速度进行测速，将信号反馈至控制器，由控制器实现210与烟箱700的距离跟随控制。

通过长期的研究和时间，本申请的发明人发现，现有技术中对烟箱缺条检测主要有称重检测、射线检测、金属检测、机器视觉检测，采用称重监测方式无法获得可靠的检测结果，采用射线检测方式的缺条检测的大面积运用还存有相当的难度，采用金属检测方式易产生误动作等问题。本申请提供一种高效的烟箱缺条检测装置，不改变原有运输烟箱设备结构的基础上，实现对烟箱非接触式跟随检测。具体的，运输设备1上的烟箱700通过输送线体向后传输，烟箱700依次被导向运动机构600进行位置约束导正，被位置捕获机构500检测到其位置后，检测传感机构400通过Z轴运动执行机构220下降，X轴运动执行机构210上的Z轴运动执行机构220从A处开始往B处运动，运输设备1的速度通过速度反馈运动机构300将信号反馈至控制器，通过内部的逻辑控制算法，来保证X轴运动执行机构210的速度，使烟箱700与检测传感机构400之间的距离始终保持在15mm之内，实现非接触式跟随检测，Z轴运动执行机构220在下一个烟箱700来到位置捕获机构500之前将检测传感机构400升起，通过X轴运动执行机构210返回到A处，等待下一次检测。

实施例2

本实施例为实施例1的一种优选方案，所述夹角为40°~70°。由所述速度反馈运动机构300对运输设备1进行测量的速度，称为V线；所述检测传感机构400对烟箱700相对静止状态时所进行的缺条检测速度，即与运输设备1运动方向垂直的速度，称为V测；通过这两个矢量速度合成的合速度V合与V线的夹角，定位所述X轴运动执行机构210的位置，即与烟箱700运输方向的中心线或者运输设备1的中心线夹角为40°~70°。

实施例3

本实施例为实施例1的另一种优选方案，所述XZ二轴运动机构200的运动方式包括滚珠丝杆传动、带传动、齿轮传动、链传动、气动传动及直线电机运动。

实施例4

本实施例在实施例1的基础上进一步改进，所述XZ二轴运动机构200有多个，并布置于机架100的上部。

实施例5

如图3所示，本实施例在实施例1的基础上进一步改进，所述速度反馈运动机构300装配固定于运输设备1的上方，所述速度反馈运动机构300包括固定机架310、动力装置320、编码器装置330，所述固定机架310的上端连接动力装置320，下端连接编码器装置330，动力装置320的下端与编码器装置330的铰接，所述编码器装置330上的测速滚轮的圆周面与运输设备1上的传送带保持接触，传送带运动带动测速滚轮旋转，编码器装置330将测速滚轮的转速反馈将信号反馈至控制器，由控制器实现210与烟箱700的距离跟随控制；速度反馈运动机构300不工作时，动力装置320收缩，使编码器装置330停在安全位置。

实施例7

本实施例为一种高效的烟箱缺条检测装置的使用方法，一种高效的烟箱缺条检测方法，包括以下步骤：

S1：烟箱700放置于运输设备1上，烟箱检测面与检测传感机构400相对，烟箱700随运输设备1运行；

S2：速度反馈运动机构300开始工作，对运输设备1的输送速度进行测量，将信号反馈至控制器，由控制器实现210与烟箱700的距离跟随控制；

S3：Z轴运动执行机构220和X轴运动执行机构210运动到初始位置，等待烟箱700进入位置捕获点；

S4：当烟箱700被运输至导向运动机构600位置时，烟箱（700被导向运动机构600进行约束导正；

S5：完成导正后，烟箱700被运输至位置捕获点，位置捕获机构500对烟箱700进行定位捕获；

S6：定位捕获后，XZ二轴运动机构200开始工作，X轴运动执行机构210按照控制器获取的速度和位置数据启动动态跟随运动，同时启动位于Z轴运动执行机构220下端连接的检测传感机构400，对烟箱700的检测面进行实时动态跟随检测；

S7：检测完成后，Z轴运动执行机构220将检测传感机构400提升起来，同时X轴运动执行机构210将Z轴运动执行机构220和检测传感机构400运动到初始位置，等待下一个烟箱700进入位置捕获点；按此检测方式循环进行检测。

进一步的，所述运输设备1的速度通过速度反馈运动机构300，将信号经控制器，可以精确的控制X轴运动执行机构210的运动速度。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高效的烟箱缺条检测装置，其特征在于，包括机架（100）、XZ二轴运动机构（200）、速度反馈运动机构（300）、检测传感机构（400）、位置捕获机构（500）和导向运动机构（600）；

所述XZ二轴运动机构（200）安装固定于机架（100）的上端，XZ二轴运动机构（200）包括与机架（100）连接的做水平往复运动的X轴运动执行机构（210）和安装固定于X轴运动执行机构（210）上做上下往复运动的Z轴运动执行机构（220），所述X轴运动执行机构（210）的轴向与烟箱（700）运动方向有一个夹角；

所述检测传感机构（400）安装固定于Z轴运动执行机构（220）上，检测传感机构（400）可随着Z轴运动执行机构（220）做上下往复运动，检测传感机构（400）的检测方向正对烟箱（700）；

所述导向运动机构（600）装配于运输设备（1）上，位于机架（100）的前方；

所述位置捕获机构（500）装配于运输设备（1）上，位于导向运动机构（600）与机架（100）之间；

所述速度反馈运动机构（300）装配固定于运输设备（1）的上方；

其中，所述XZ二轴运动机构（200）的运动方式包括滚珠丝杆传动、带传动、齿轮传动、链传动、气动传动及直线电机运动；所述XZ二轴运动机构（200）有多个，并布置于机架（100）的上部。

2.根据权利要求1所述的一种高效的烟箱缺条检测装置，其特征在于，所述夹角为40°~70°。

3.根据权利要求1所述的一种高效的烟箱缺条检测装置，其特征在于，所述速度反馈运动机构（300）装配固定于运输设备（1）的上方，所述速度反馈运动机构（300）包括固定机架（310）、动力装置（320）、编码器装置（330），所述固定机架（310）的上端连接动力装置（320），下端连接编码器装置（330），动力装置（320）的下端与编码器装置（330）的铰接，所述编码器装置（330）上的测速滚轮的圆周面与运输设备（1）上的传送带保持接触。

4.根据权利要求3所述的一种高效的烟箱缺条检测装置，其特征在于，所述动力装置（320）为气缸或电动机构。

5.一种高效的烟箱缺条检测方法，其特征在于，包括权利要求1-4任一所述的装置，包括以下步骤：

S1：烟箱（700）放置于运输设备（1）上，烟箱检测面与检测传感机构（400）相对，烟箱（700）随运输设备（1）运行；

S2：速度反馈运动机构（300）开始工作，对运输设备（1）的输送速度进行测量，将信号反馈至控制器，由控制器实现X轴运动执行机构（210）与烟箱（700）的距离跟随控制；

S3：Z轴运动执行机构（220）和X轴运动执行机构（210）运动到初始位置，等待烟箱（700）进入位置捕获点；

S4：当烟箱（700）被运输至导向运动机构（600）位置时，烟箱（700）被导向运动机构（600）进行约束导正；

S5：完成导正后，烟箱（700）被运输至位置捕获点，位置捕获机构（500）对烟箱（700）进行定位捕获；

S6：定位捕获后，XZ二轴运动机构（200）开始工作，X轴运动执行机构（210）按照控制器获取的速度和位置数据启动动态跟随运动，同时启动位于Z轴运动执行机构（220）下端连接的检测传感机构（400），对烟箱（700）的检测面进行实时动态跟随检测；

S7：检测完成后，Z轴运动执行机构（220）将检测传感机构（400）提升起来，同时X轴运动执行机构（210）将Z轴运动执行机构（220）和检测传感机构（400）运动到初始位置，等待下一个烟箱（700）进入位置捕获点；按此检测方式循环进行检测。

6.根据权利要求5所述的一种高效的烟箱缺条检测方法，其特征在于，所述运输设备（1）的速度通过速度反馈运动机构（300），将信号传输至控制器并通过控制器可以精确的控制X轴运动执行机构（210）的运动速度。