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硬盒包裝機是引進意大利某公司的高速卷煙包裝設(shè)備，設(shè)計合理，性能可靠，是目前 我國煙草行業(yè)主要的卷煙包裝設(shè)備。包裝機將來自上游機的煙支以20支（按7-6-7排列）為一個煙組，依次包裹鋁箔紙、內(nèi)框紙和商標(biāo)紙，經(jīng)過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。

煙包內(nèi)框紙是包裝工序的質(zhì)量關(guān)鍵控制點之一，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, 逆時針旋轉(zhuǎn)九十度后停下，再由一對內(nèi)框紙隨動推桿將其夾緊后，壓入四輪第一工位的盒模中。該盒模逆時針轉(zhuǎn)至第三工位時，由一對隨動推桿將鋁箔紙煙包裝入其中。四輪繼續(xù)逆時針轉(zhuǎn)動，這時帶有 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，在下方的四輪進五輪推桿的推動下， 將帶有內(nèi)框紙的鋁箔紙煙包由下向上推出四輪盒模，進入五輪商標(biāo)紙的包裝流程，這就是內(nèi)框紙成型 的全過程。原機設(shè)計在四輪的第二工位有一個光電傳感器。

1. 存在問題

包裝機在高速運行中存在以下問題：

1. 內(nèi)框紙折痕刀經(jīng)長時間使用磨損鈍化后，造成內(nèi)框紙折痕不夠深，輸送到四輪模盒內(nèi)時折疊不好，經(jīng)過第二工位的光電傳感器檢測后，在后續(xù)幾個工位發(fā)生內(nèi)框紙從模盒內(nèi)飛出的現(xiàn) 象；
2. 四輪模盒經(jīng)長時間使用后磨損變大，造成內(nèi)框紙在模盒內(nèi)卡不穩(wěn)，在高速運行中會從模盒飛出；
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)計的包裝機內(nèi)框紙檢測裝置主要由編碼器、LED光源、CCD相機、圖像處理器和 PLC幾個部分組成，見圖3。

圖3檢測裝置系統(tǒng)框圖

工作原理是：采集機器編碼器信號，用于精確定位煙包位置，以確定拍照相位和剔除相位。CCD 相機與LED光源組成檢測模塊安裝在固定支架上，支架固定在包裝機五輪正上方。機器進入指定拍照 相位范圍（238°-240°）時拍照，照片經(jīng)過圖像處理器進行機器視覺處理，對形狀、表面和尺寸等進行 檢測并輸出判斷值，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，讓其從檢測位置開 始移動36個工位，在八輪Q站處剔除相位范圍內(nèi)（65。-70。）剔除缺陷煙包。同時PLC進行剔除量計 數(shù)，一旦累計超過了 20包，表明剔除量過大，設(shè)備發(fā)出聲光報警。該設(shè)計方案已申報國家專利。

2.1電氣設(shè)計

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

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

相位同步信號：選用基恩士 KV-1000系列PLC對機器編碼器信號進行采集，與原機的誤差可達 15ppm（百萬分之十五），并在包裝機到達相應(yīng)的相位時，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，可以高效快速進行圖像處理，最多可以同時 處理128個窗口的數(shù)據(jù)。

PLC程序設(shè)計：設(shè)計編寫KV-1000 PLC控制程序，程序具備采集編碼器信號、觸發(fā)CCD相機拍 照、接收圖像處理器結(jié)果和發(fā)出剔除信號等功能。

效果驗證

3.1檢測效果

內(nèi)框紙檢測裝置采用專用CCD相機配合特殊波長（480nm）設(shè)計的紅外線光源，使用包裝機自帶的 絕對值編碼器相位值，機器運轉(zhuǎn)到238°的時候觸發(fā)影像系統(tǒng)拍照。

1. 研究意義

為了確認(rèn)硬盒包裝機內(nèi)框紙檢測裝置的實用性和常效性，統(tǒng)計了2012年6-8月生產(chǎn)過程抽 檢、自檢及市場反饋的情況，結(jié)果見表2：

表2煙包抽檢、自檢及市場反饋情況統(tǒng)計表

本文研制的包裝機內(nèi)框紙檢測裝置，軟硬件設(shè)計相互結(jié)合，有多項獨立創(chuàng)新的成果，并申 報了兩項國家專利，加強了知識產(chǎn)權(quán)保護。項目實施后，在生產(chǎn)過程及市場反饋中均未發(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)過程中的質(zhì)量控制提供了保障，具有現(xiàn)實推廣意義。

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