李建軍

（廣西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司柳州卷煙廠，廣西柳州，545000）

在香煙的生產(chǎn)活動(dòng)中，需要對(duì)香煙產(chǎn)品的質(zhì)量進(jìn)行控制，由于機(jī)械加工無(wú)法完成對(duì)煙支空頭、缺支等進(jìn)行檢測(cè)，必須依靠一定的技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)對(duì)香煙產(chǎn)品的質(zhì)量檢測(cè)與控制。目前比較主流的一種技術(shù)方案是在包裝機(jī)模盒煙支傳輸通道上安裝光電掃描式煙支檢測(cè)裝置，利用反射式光電管對(duì)煙支端部發(fā)射紅外光線，并對(duì)反射的電壓進(jìn)行采集，當(dāng)光電管距離煙支端面較遠(yuǎn)時(shí)電壓增高，距離近時(shí)電壓降低，當(dāng)煙支電壓高于閾值時(shí)認(rèn)為該煙支為空頭煙支或缺支，判定其為不合格煙支。煙支的位置是根據(jù)編碼器給出的相位確定的，通過(guò)預(yù)設(shè)煙支對(duì)應(yīng)的固定相位區(qū)間來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，在理想情況下，該種檢測(cè)方式可準(zhǔn)確檢測(cè)出煙支端部是否存在凹陷，或煙支缺支等情況，然而煙支在生產(chǎn)過(guò)程中是運(yùn)動(dòng)的，煙支會(huì)晃動(dòng)，這就導(dǎo)致預(yù)先劃設(shè)的相位區(qū)間并不能很好反應(yīng)煙支的實(shí)際位置，造成完好煙支也會(huì)因?yàn)樵谀：兄械幕蝿?dòng)而導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)（即預(yù)設(shè)的相位區(qū)間內(nèi)光電管未對(duì)準(zhǔn)煙支端部），影響檢測(cè)的結(jié)果，對(duì)香煙的質(zhì)量和產(chǎn)量造成不好的影響。

1 光電掃描式煙支檢測(cè)裝置工作原理

光電掃描式煙支檢測(cè)裝置對(duì)煙支的檢測(cè)過(guò)程中是對(duì)煙支進(jìn)行動(dòng)態(tài)定位的，光電掃描式煙支檢測(cè)裝置的工作原理是根據(jù)光電管在預(yù)設(shè)固定相位區(qū)間的電壓是否超過(guò)設(shè)定閾值來(lái)判斷煙支是否存在質(zhì)量缺陷，裝置利用反射式光電管對(duì)煙支端部發(fā)射紅外光線，并采集反射電壓信號(hào)，采集電壓隨著光電管與煙支端部的距離增大而增大，距離減小而減小，當(dāng)采集電壓高于設(shè)定閾值時(shí)系統(tǒng)則認(rèn)為該煙支有缺陷，判定其為不合格煙支。煙支端面電壓掃描曲線如圖1所示。光電管是該檢測(cè)裝置的核心部件之一，擔(dān)負(fù)著掃描檢測(cè)與信號(hào)傳輸?shù)娜蝿?wù)，在光電管內(nèi)部集成有光敏接收端，該接收端具有對(duì)光的敏感性，可根據(jù)光的變化而產(chǎn)生相應(yīng)的變化，因檢測(cè)裝置所使用的光電管的光敏接收端是PNP型3極管，電流從發(fā)射極流入的三極管，所以為保證三極管可靠工作，需要先將光電管電壓校準(zhǔn)到1 V，這樣可以在煙支檢測(cè)時(shí)使三極管順利導(dǎo)通，即煙支完好時(shí)能保證光電管處于導(dǎo)通狀態(tài)，從而提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性與精確性。如前所述，如果檢測(cè)到煙支的端部完好時(shí)，光電管采集電壓將接近1 V，采集電壓信號(hào)曲線在1 V上下很小的范圍內(nèi)波動(dòng)，隨著煙支端部凹陷加深，采集到的電壓信號(hào)就會(huì)越來(lái)越高。而實(shí)際檢測(cè)時(shí)，煙支是抖動(dòng)的，并非預(yù)設(shè)好的理想情況，在煙支在模盒內(nèi)抖動(dòng)的情況下，預(yù)設(shè)的固定相位區(qū)間的電壓將偏離真實(shí)值，造成檢測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確。如圖1中豎直虛線所示。

圖1 煙支端面電壓信號(hào)示意波形圖

2 光電掃描式煙支質(zhì)量檢測(cè)的煙支定位方法設(shè)計(jì)

針對(duì)上述實(shí)際檢測(cè)煙支抖動(dòng)導(dǎo)致檢測(cè)不準(zhǔn)確的不足，提出了一種通過(guò)尋找電壓曲線上波谷的位置來(lái)確定煙支的中心位置的方法，并在計(jì)算出的相位區(qū)間內(nèi)進(jìn)行電壓信號(hào)的比較判斷，通過(guò)比較判定電壓信號(hào)以確定煙支是否存在缺陷，該方法可應(yīng)用于光電掃描式煙支質(zhì)量檢測(cè)的煙支定位。方法所采用的具體技術(shù)方案如下：一種用于光電掃描式煙支質(zhì)量檢測(cè)的煙支定位方法，采用光電掃描式煙支檢測(cè)裝置將煙支端面信息轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，電壓信號(hào)對(duì)應(yīng)電壓曲線表示為f(x)，方案步驟具體包括：

步驟一∶遍歷尋找電壓曲線f(x)數(shù)值與直線Y = 1.5 V的交點(diǎn)，并將搜尋到的交點(diǎn)存入一個(gè)數(shù)組變量中，以供后續(xù)步驟使用；

步驟二∶對(duì)于第一對(duì)相差在15°以內(nèi)的相鄰交點(diǎn)，它們之間的最小值點(diǎn)對(duì)應(yīng)的相位即為當(dāng)前煙支的中心相位，對(duì)于相差在15°以上的相鄰交點(diǎn)，存在兩個(gè)以上煙支，則以0.01V為步徑將直線Y = 1.5V下移，產(chǎn)生新直線Y = Y – 0.01；

步驟三∶判斷電壓曲線與新直線的交點(diǎn)是否有3個(gè)以上，如果有3個(gè)以上則進(jìn)入步驟二進(jìn)一步判讀相鄰兩點(diǎn)是否滿足相位差在15°以內(nèi)；如果一直沒(méi)有出現(xiàn)3個(gè)以上交點(diǎn)，則新直線Y = Y – 0.01與電壓曲線有3個(gè)以上交點(diǎn)的情況，說(shuō)明此處電壓信號(hào)的波谷很寬，檢測(cè)結(jié)果對(duì)應(yīng)此處只有一個(gè)煙支，但該煙支卻占據(jù)兩個(gè)煙支以上的相位區(qū)間，說(shuō)明存在缺支的不合格情況，需要將對(duì)應(yīng)煙支進(jìn)行剔除。

根據(jù)步驟一到步驟三，通過(guò)遍歷尋找電壓曲線f(x)數(shù)值與直線Y = 1.5 V的交點(diǎn)，以及對(duì)于相差在15°以上的相鄰交點(diǎn)，以0.01V為步徑將直線Y = 1.5V下移，產(chǎn)生新直線Y =Y – 0.01，并判斷電壓曲線與新直線的交點(diǎn)是否有3個(gè)以上，可解決實(shí)際檢測(cè)煙支抖動(dòng)造成的檢測(cè)不準(zhǔn)確的缺陷。根據(jù)步驟一到步驟三，優(yōu)選地，所述光電掃描式煙支檢測(cè)裝置正常工作前都會(huì)校準(zhǔn)至1V,以滿足光電管的工作點(diǎn)1V的要求；優(yōu)選地，所述步驟二里，一根煙支的直徑占據(jù)相位寬度為 10°。

3 具體實(shí)施方式與案例分析

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本方法的具體實(shí)施方式做進(jìn)一步說(shuō)明：

如圖2所示，一種用于光電掃描式煙支質(zhì)量檢測(cè)的煙支定位方法，采用光電掃描式煙支檢測(cè)裝置將煙支端面信息轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，電壓信號(hào)對(duì)應(yīng)電壓曲線f(x)，具體包括：

步驟一：尋找電壓曲線f(x)與直線Y = 1.5V的交點(diǎn)，存入數(shù)組；選擇直線Y = 1.5V的依據(jù)是光電掃描式煙支檢測(cè)裝置正常工作前都會(huì)校準(zhǔn)至1V以滿足光電管的工作點(diǎn)1V的要求。

步驟二：一根煙支的直徑占據(jù)相位寬度10°，對(duì)于第一對(duì)相差15°以內(nèi)的相鄰交點(diǎn)，它們之間的最小值點(diǎn)對(duì)應(yīng)的相位即為當(dāng)前煙支的中心相位，對(duì)于相差15°以上的相鄰交點(diǎn)，存在兩個(gè)以上煙支，則以0.01為步徑將直線Y = 1.5V下移，產(chǎn)生新直線Y = Y–0.01；

步驟三：判斷電壓曲線與新直線的交點(diǎn)是否有3個(gè)以上，是則進(jìn)入步驟二進(jìn)一步判讀相鄰兩點(diǎn)是否滿足相位差在15°以內(nèi)；如果一直沒(méi)有出現(xiàn)新直線Y = Y – 0.01與電壓曲線有3個(gè)以上交點(diǎn)的情況，說(shuō)明此處波谷很寬，對(duì)應(yīng)此處只有一個(gè)煙支卻占據(jù)兩個(gè)煙支以上的相位區(qū)間，說(shuō)明存在缺支的不合格情況，需要將對(duì)應(yīng)煙支進(jìn)行剔除。

通過(guò)以上方法可計(jì)算出生產(chǎn)過(guò)程中煙支的相位，然后在計(jì)算出的相位區(qū)間內(nèi)進(jìn)行電壓比較判斷，以確定煙支是否存在缺陷，解決了光電掃描式煙支檢測(cè)裝置在預(yù)設(shè)固定相位進(jìn)行電壓檢測(cè)時(shí)因煙支晃動(dòng)造成檢測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確的問(wèn)題，降低了誤檢和漏檢，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

圖2 用于光電掃描式煙支質(zhì)量檢測(cè)的煙支定位方法流程圖