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硬盒包裝機(jī)是引進(jìn)意大利某公司的高速卷煙包裝設(shè)備，設(shè)計(jì)合理，性能可靠，是目前 我國(guó)煙草行業(yè)主要的卷煙包裝設(shè)備。包裝機(jī)將來(lái)自上游機(jī)的煙支以20支（按7-6-7排列）為一個(gè)煙組，依次包裹鋁箔紙、內(nèi)框紙和商標(biāo)紙，經(jīng)過(guò)折疊粘膠完成煙支的成型包裝，形成合格的硬盒煙包，并將其輸往下游機(jī)。

煙包內(nèi)框紙是包裝工序的質(zhì)量關(guān)鍵控制點(diǎn)之一，它主要起到固定煙包內(nèi)煙支的有序排列，整固托起煙包外包裝，使煙包獲得較好外觀形狀的作用。卷筒式內(nèi)框紙紙盤裝載在芯軸上，經(jīng)過(guò)一系列送紙輥的引導(dǎo)，展成內(nèi)框紙帶，然后由壓紙輥與固定送紙輥配合，將內(nèi)框紙帶送入輸送和折疊切割箱體。 內(nèi)框紙帶被內(nèi)框紙切刀切割后，形成單張內(nèi)框紙，經(jīng)由內(nèi)框紙吸風(fēng)桿吸取, 逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)九十度后停下，再由一對(duì)內(nèi)框紙隨動(dòng)推桿將其夾緊后，壓入四輪第一工位的盒模中。該盒模逆時(shí)針轉(zhuǎn)至第三工位時(shí)，由一對(duì)隨動(dòng)推桿將鋁箔紙煙包裝入其中。四輪繼續(xù)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)帶有 內(nèi)框紙的鋁箔紙煙包已被內(nèi)框紙托條托住，當(dāng)轉(zhuǎn)至第七工位時(shí)，在下方的四輪進(jìn)五輪推桿的推動(dòng)下， 將帶有內(nèi)框紙的鋁箔紙煙包由下向上推出四輪盒模，進(jìn)入五輪商標(biāo)紙的包裝流程，這就是內(nèi)框紙成型 的全過(guò)程。原機(jī)設(shè)計(jì)在四輪的第二工位有一個(gè)光電傳感器。

1. 存在問(wèn)題

包裝機(jī)在高速運(yùn)行中存在以下問(wèn)題：

1. 內(nèi)框紙折痕刀經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間使用磨損鈍化后，造成內(nèi)框紙折痕不夠深，輸送到四輪模盒內(nèi)時(shí)折疊不好，經(jīng)過(guò)第二工位的光電傳感器檢測(cè)后，在后續(xù)幾個(gè)工位發(fā)生內(nèi)框紙從模盒內(nèi)飛出的現(xiàn) 象；
2. 四輪模盒經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間使用后磨損變大，造成內(nèi)框紙?jiān)谀：袃?nèi)卡不穩(wěn)，在高速運(yùn)行中會(huì)從模盒飛出；
3. 內(nèi)框紙吸風(fēng)桿氣路堵塞或者負(fù)壓吸風(fēng)不夠，內(nèi)框紙吸取不穩(wěn)，導(dǎo)致內(nèi)框紙放進(jìn)模盒后位置不正，出現(xiàn)內(nèi)框紙飛出的現(xiàn)象。

1. 系統(tǒng)組成

本文設(shè)計(jì)的包裝機(jī)內(nèi)框紙檢測(cè)裝置主要由編碼器、LED光源、CCD相機(jī)、圖像處理器和 PLC幾個(gè)部分組成，見圖3。

圖3檢測(cè)裝置系統(tǒng)框圖

工作原理是：采集機(jī)器編碼器信號(hào)，用于精確定位煙包位置，以確定拍照相位和剔除相位。CCD 相機(jī)與LED光源組成檢測(cè)模塊安裝在固定支架上，支架固定在包裝機(jī)五輪正上方。機(jī)器進(jìn)入指定拍照 相位范圍（238°-240°）時(shí)拍照，照片經(jīng)過(guò)圖像處理器進(jìn)行機(jī)器視覺處理，對(duì)形狀、表面和尺寸等進(jìn)行 檢測(cè)并輸出判斷值，一旦發(fā)現(xiàn)煙包存在內(nèi)框紙缺失的情況，立刻向PLC發(fā)出指令，讓其從檢測(cè)位置開 始移動(dòng)36個(gè)工位，在八輪Q站處剔除相位范圍內(nèi)（65。-70。）剔除缺陷煙包。同時(shí)PLC進(jìn)行剔除量計(jì) 數(shù)，一旦累計(jì)超過(guò)了 20包，表明剔除量過(guò)大，設(shè)備發(fā)出聲光報(bào)警。該設(shè)計(jì)方案已申報(bào)國(guó)家專利。

2.1電氣設(shè)計(jì)

CCD相機(jī)：選用基恩士 CV-S035M原裝攝像頭，安裝在包裝機(jī)5號(hào)輪正上方，拍攝快門速度可達(dá) 1/5000，完全可以滿足設(shè)備生產(chǎn)需要；

LED光源：采用480nm波長(zhǎng)的紅外光源，肉眼不會(huì)察覺到的同時(shí)保證了成像的光源需要，避免了 閃光燈對(duì)肉眼的傷害，并有效消除煙包陰影以及鋁箔紙的反光；

相位同步信號(hào)：選用基恩士 KV-1000系列PLC對(duì)機(jī)器編碼器信號(hào)進(jìn)行采集，與原機(jī)的誤差可達(dá) 15ppm（百萬(wàn)分之十五），并在包裝機(jī)到達(dá)相應(yīng)的相位時(shí)，觸發(fā)CCD拍照或者指令Q站剔除。

圖像處理器：選用基恩士 CV-5000系列圖像處理器，可以高效快速進(jìn)行圖像處理，最多可以同時(shí) 處理128個(gè)窗口的數(shù)據(jù)。

PLC程序設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)編寫KV-1000 PLC控制程序，程序具備采集編碼器信號(hào)、觸發(fā)CCD相機(jī)拍 照、接收?qǐng)D像處理器結(jié)果和發(fā)出剔除信號(hào)等功能。

效果驗(yàn)證

3.1檢測(cè)效果

內(nèi)框紙檢測(cè)裝置采用專用CCD相機(jī)配合特殊波長(zhǎng)（480nm）設(shè)計(jì)的紅外線光源，使用包裝機(jī)自帶的 絕對(duì)值編碼器相位值，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)到238°的時(shí)候觸發(fā)影像系統(tǒng)拍照。

1. 研究意義

為了確認(rèn)硬盒包裝機(jī)內(nèi)框紙檢測(cè)裝置的實(shí)用性和常效性，統(tǒng)計(jì)了2012年6-8月生產(chǎn)過(guò)程抽 檢、自檢及市場(chǎng)反饋的情況，結(jié)果見表2：

表2煙包抽檢、自檢及市場(chǎng)反饋情況統(tǒng)計(jì)表

本文研制的包裝機(jī)內(nèi)框紙檢測(cè)裝置，軟硬件設(shè)計(jì)相互結(jié)合，有多項(xiàng)獨(dú)立創(chuàng)新的成果，并申 報(bào)了兩項(xiàng)國(guó)家專利，加強(qiáng)了知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)。項(xiàng)目實(shí)施后，在生產(chǎn)過(guò)程及市場(chǎng)反饋中均未發(fā)現(xiàn)有缺內(nèi)框 紙的煙包，內(nèi)框紙缺失的缺陷率下降為0 （具體見表2）。本文的研究成果為生產(chǎn)過(guò)程中的質(zhì)量控制提供了保障，具有現(xiàn)實(shí)推廣意義。

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