专利名称：一种卷接机组中的烟支质量在线检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于烟草机械，具体地说是一种卷接机组中的烟支质量在线检测装置。
背景技术：
随着自动化水平的提高，更多的高档高速卷接设备进入烟厂，各卷烟企业对卷烟质量，如空头、缺嘴、烟支外观等指标都极为重视，成品烟质量的好坏直接关系到卷烟企业的声誉，因此控制好成品烟质量就成为各个烟厂的一项重要工作。
1.原有的烟支在线质量检测单元存在许多弊端和不足。
2.原机的烟支质量在线检测单元中，所采用的传感器比较落后，因其存在如采样时间长，采样速度慢，灵敏度差等缺点，所以已满足不了现如今高速高档卷烟机中烟支质量在线检测的需要。
3.原机的烟支质量在线检测系统中大面积的使用了线路板的设计，与本实用新型设计相比，不但控制结构繁琐，而且稳定性差，同时也给各个用户的日常维护带来了许多不便之处。
4.原机的烟支质量在线监测系统中传感器与编码器的对位非常复杂不便。
5.原机所采用的剔除鼓轮经常会出现提出无力，动作滞后，并且鼓轮的剔除气孔及易被堵塞，造成烟支被漏剔除和误剔除，使得次品烟支流入市场，生产消耗大，给企业带来极大的负面影响。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种卷接机组中的烟支质量在线检测装置，它全面改造了原有检测装置中存在的不足，将烟支端部空松(以下简称空头)及缺少过滤嘴(以下简称缺嘴)的烟剔除，从而全面提升了成品烟烟支质量，降低原有机组的消耗，减少了不合格烟流入市场。
为了实现上述目的，本实用新型技术方案如下包括电气和机械两大部分，其中电气部分中以显示和逻辑控制为核心，包括信号采集系统，信号逻辑处理控制部分；所述显示部分由触摸屏构成，逻辑控制部分由可编程逻辑控制器构成，二者之间通过串行屏蔽通信电缆连接；逻辑控制部分接收信号采集系统部分信号；所述信号逻辑处理控制部分由信号逻辑处理控制器构成，接收信号采集系统信号，输出接逻辑控制及剔除系统；剔除系统为包括剔除阀、剔除鼓轮部分和传感器安装部分的机械部分；
所述信号采集系统由空头检测单元、缺嘴监测单元及传感器构成，传感器包括好烟计数传感器，机器速度检测传感器，分别安装在最终出烟鼓轮上和该鼓轮轴径上，与可编程逻辑控制器连接；空头检测单元、缺嘴监测单元中的空头检测传感器、缺嘴监测传感器分别安装在空头检测传感器支架、缺嘴监测传感器支架上，与信号逻辑处理控制器中信号采样单元、移位剔除单元和信号选通单元连接；所述空头检测单元，由空头检测传感器以及安装部分构成，其中空头检测传感器(采用光电传感器)及前挡板安装到空头检测传感器支架上，接在直流电源与信号逻辑处理控制器中信号选通单元的第一三极管之间，其输出端接由第一运算放大器构成的第一射随放大器。
所述缺嘴监测单元由缺嘴监测传感器以及安装部分构成，其中缺嘴监测传感器(采用性能稳定的模拟红外光电传感器)及挡板安装到缺嘴监测传感器支架上，经第九二极管接至第二非门，第二非门输出分别接信号逻辑处理控制器中信号选通单元中的第二、三与门的一个输入端，并经第三非门输出缺嘴输出信号至移位剔除单元中的第二或非门；信号逻辑处理控制包括信号选通单元、同步设定单元、信号采样单元、相对值设定单元、绝对值设定单元、比较处理控制输出单元、移位剔除单元、剔除时间单元、剔除驱动部分、切换模拟单元，其中信号选通单元输出信号与缺嘴监测信号一起接至信号采样单元，同时控制空头检测单元接入信号采样单元，信号选通单元输入为经机器编码器信号及可编程逻辑控制器的同步设定单元的输出信号；信号采样单元输出端分路至比较处理控制输出单元及相对值设定单元；相对值设定单元、绝对值设定单元输出接比较处理控制输出单元；比较处理控制输出单元再将信号经剔除移位单元、剔除时间单元、剔除驱动部分、送至剔除系统中的剔除阀；切换模拟单元输入为相对值设定单元、绝对值设定单元输出信号，输出至可编程逻辑控制器；所述信号选通单元包括第一三极管、第二～三单稳态多谐振荡器、第一～三与门，第二～三单稳态多谐振荡器输入信号分别为自第一非门产生的同步脉冲，第二单稳态多谐振荡器输出依次接第三与门、第四电阻及第一三极管基极后至空头检测传感器；第三单稳态多谐振荡器输出经第一、二与门串联输出接至采样保持器；第三、二与门的另一输入端接缺嘴监测单元中的第二非门的输出；所述同步设定单元由第一同步计数器、第二同步计数器、第一或非门、第一非门构成，其中第一同步计数器、第二同步计数器的输入信号分别来自可编程逻辑控制器，机器编码器Z相信号及编码器脉冲信号，输出经第一或非门、第一非门至信号选通单元中的第二～三单稳态多谐振荡器；所述信号采样单元以采样保持器为核心，还包括第二运算放大器，采样保持器的输入信号为第一射随放大器输出信号，信号选通单元中的第二与门的输出信号为采样保持器的采样工作端信号，采样保持器的输出，经第二射随放大器产生瞬时烟支值分路接入相对值设定单元中的第三运算放大器，及比较处理控制输出单元中第七运算放大器、第八运算放大器；所述相对值设定单元包括第三运算放大器、第四运算放大器，第一电位器、第五运算放大器及第六运算放大器，第三运算放大器输入端接第二射随放大器输出信号，串联第四运算放大器后接至第三射随放大器输出烟支平均值，再经可编程逻辑控制器至触摸屏；第四运算放大器输出端设有第一电位器，经第六运算放大器接至比较处理控制输出单元的第七运算放大器的正输入端，以及切换模拟单元中的多路选通模拟开关；所述绝对值设定单元由第五十三～五十四电阻，第二电位器及第九运算放大器所组成，整体构成第五射随放大器，第九运算放大器的正相输入端接第二电位器，输出端接至比较处理控制输出单元中第八运算放大器的正输入端及切换模拟单元中的多路选通模拟开关；所述比较处理控制输出单元包括第七运算放大器、第八运算放大器，第七运算放大器正向端输入信号接自相对值设定单元中第四射随放大器的输出端；第八运算放大器的正向端的信号来自绝对值设定单元中的第五射随放大器输出端，第七运算放大器、第八运算放大器负相端接信号采样单元中第二射随放大器所产生的瞬时烟支值，二者输出至移位剔除单元中的第二或非门输入端；所述移位剔除单元包括第二或非门、第四非门、第四与门、RS触发器、移位计数器，第二或非门输入分别接缺嘴监测单元中的第三非门及比较处理控制输出单元中的第七运算放大器、第八运算放大器的输出端，第二或非门的输出经第四非门至第四与门，第四与门的另一输入信号为RS触发器，第四与门的输出至移位计数器，剔除步数设定开关K作为移位计数器设定端；移位计数器输出经RS触发器控制剔除时间单元中的第十运算放大器；所述剔除时间单元为频压转换电路、运放控制网络串联结构，其中机器编码器脉冲信号经第二二极管输入频压转换电路中，运放控制网络输出获得剔除使能信号至剔除驱动单元中的第一单稳态多谐振荡器；所述剔除驱动部分包括第一单稳态多谐振荡器、第二三极管，第二晶体管，第三～四二极管，第四电位器，第一单稳态多谐振荡器接剔除时间单元中运放控制网络的输出信号，输出至第二三极管，并接第二晶体管，第二三极管集电极设有第三发光二极管；第二晶体管经第三～四二极管接至剔除系统中的剔除阀；第四电位器经第四十六电阻接在第一单稳态多谐振荡器的充放电端；所述切换模拟单元由多路选通模拟开关与第十一二极管及第十四运算放大器构成，多路选通模拟开关输入端分别接相对值设定单元、绝对值设定单元的输出端，多路选通模拟开关控制端与第十一二极管相连，输出端与接至可编程逻辑控制器的Vi端。
所述剔除鼓轮部分和传感器安装部分中剔除鼓轮由外鼓、内鼓组成，外鼓通过轴承组件与内鼓一起安装在机器剔除鼓轮轴上，传感器安装部分包括空头检测传感器支架、空头检测传感器、水平托板、轴承组件、后挡板、缺嘴监测传感器支架托板、销、缺嘴监测传感器、缺嘴监测传感器支架、直角支架、固定板、前挡板，其中外鼓轴向设有容置烟支用凹槽，凹槽上配有孔；内鼓径向上设有透槽，与机器剔除鼓气阀和外鼓相通，并设带孔的剔除腔，与外鼓凹槽中的孔相通；水平托架通过直角支架安装在固定板上，固定板固定在机组的箱体上；在直角支架上、与固定板的连接处及在水平托架上、与缺嘴监测传感器支架托板或空头检测传感器支架的连接处设有调整用腰孔；所述空头检测传感器安装在空头检测传感器支架上，其探测面中心与外鼓交接的烟支中心线相重合，前挡板为直角三角形，其底平面通过销固定在空头检测传感器支架上，斜面大头端靠近外鼓安装，使烟支燃烧端面与空头检测传感器探测表面距离在0.5mm～1mm的范围内；缺嘴监测传感器安装在缺嘴监测传感器支架上，其探测面中心与外鼓交接的烟支中心重合；后挡板通过销固定缺嘴监测传感器支架托板上，后挡板与外鼓旋转轨迹重合，使烟支滤棒端部与缺嘴监测传感器的控制表面相距6～8mm。
与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果如下1.采用可编程逻辑控制器和触摸屏的集中控制方式，大大减少了原机微处理器和线路板控制方式的复杂程度，对日常的维修保养都有很大的帮助，同时系统的稳定程度和可靠性大大的提高；2.本实用新型采用新型的红外检测传感器对烟支端部空松进行检测，替代了原有机组中电容式的传感器，从而克服了原有电容式传感器线形度差，反应速度慢，抗干扰能力差等缺点，这样以来使检测单元得到的信号精度大大地提高了；3.本实用新型的信号处理逻辑线路板，本线路板的设计合理性和可靠性都大大优于原有系统，并且外形美观，调整方便；4.本实用新型系统采用新型设计的剔除鼓轮；5.本实用新型系统可在各种高、中、低档卷烟机中应用，提高了剔除的准确度，极大地减少了空头烟和缺嘴烟流入市场，对成品烟的质量有了极大的提高，同时误剔除次数的减少，大大的减少了设备不必要的浪费，提高了整机的有效作业率。
图1为实用新型结构框图；图2为图1中显示，逻辑控制，控制信号，逻辑处理控制部分之间的原理图；
图3为空头检测及缺嘴监测中空头检测传感器与缺嘴监测传感器安装结构示意图；图4为图1中信号逻辑处理控制器与可编程逻辑控制器、触摸屏、空头检测传感器及缺嘴监测传感器之间的电路结构图；图5为信号逻辑处理控制器的电路原理图；图6-1为剔除系统中机械剔除鼓轮及传感器安装支架结构主视图；图6-2为图6-1的左视图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。
如图1所示，本实用新型包括电气和机械两大部分，其中电气部分中以显示和逻辑控制为核心，包括信号采集系统，信号逻辑处理控制部分，及剔除系统中的剔除阀；机械部分为剔除系统中的剔除鼓轮部分和传感器安装支架部分。
所述显示部分由触摸屏构成，用于设定用户和系统参数以及实时数据显示；所述逻辑控制部分由可编程逻辑控制器构成，接收信号采集系统信号和控制信号逻辑处理控制部分信号；触摸屏LCD与可编程逻辑控制器PLC之间通过串行屏蔽通信电缆连接起来；所述信号逻辑处理控制部分由信号逻辑处理控制器构成，由可编程逻辑控制器通过输出点对信号逻辑处理控制器进行初始化设定，信号逻辑处理控制器将动作状态传送给可编程逻辑控制器，输出信号与剔除系统相接；信号逻辑处理控制包括信号选通单元、同步设定单元、信号采样单元、相对值设定单元、绝对值设定单元、比较处理控制输出单元、移位剔除单元、剔除时间单元、剔除驱动部分、切换模拟单元；其中来自缺嘴监测单元中缺嘴监测信号经信号选通单元后输出信号至信号采样单元，同时该信号又控制空头检测单元的空头检测信号接入信号采样单元；信号选通单元输入信号为经机器编码器信号及可编程逻辑控制器PLC的同步设定单元的输出信号；信号采样单元输出端分路至比较处理控制输出单元及相对值设定单元；相对值设定单元、绝对值设定单元输出接比较处理控制输出单元，比较处理控制输出单元再将信号经剔除时间单元、剔除驱动部分、移位剔除单元送至剔除系统中剔除阀；切换模拟单元输入为相对值设定单元、绝对值设定单元输出信号，输出至可编程逻辑控制器PLC。
所述信号采集系统，由空头检测单元、缺嘴监测单元及传感器构成，空头检测单元用于对烟支端部空松进行检测，缺嘴监测单元用于对烟支末端有无嘴棒进行检测，传感器包括好烟计数传感器HYJS，安装在最终出烟的鼓轮上，与可编程逻辑控制器PLC电连接，机器速度检测传感器JQSD，安装在最终出烟鼓轮轴径上，亦与可编程逻辑控制器PLC电连接，用于对成品烟烟支计数和机器速度检测；空头检测单元、缺嘴监测单元中的空头检测传感器、缺嘴监测传感器分别安装在空头检测传感器支架3、缺嘴监测传感器支架11上，其输出信号与信号逻辑处理控制器中信号采样单元、移位剔除单元和信号选通单元。
具体结构如下所述触摸屏LCD由24伏直流电源供电，直流24伏(24VDC)和直流0伏(0VDC)分别连接到触摸屏的1脚和2脚，所述可编程逻辑控制器由交流电源220伏供电，交流220伏(220VAC)和交流0伏(0VAC)分别连接到可编程逻辑控制器的1脚和2脚；触摸屏与可编程逻辑控制器通过屏蔽电缆相联，用于显示实时数据和设定用户参数及系统参数，电缆由三根线组成，其中一根的一端连接到可编程逻辑控制器的串行通信口A的RXD端上，另一端连接到触摸屏的串行通信口B的TXD端上；另一根电线的一端连接到可编程逻辑控制器的串行通信口A的TXD端上，另一端连接到触摸屏的串行通信口B的RXD端上；第三根电线的一端连接到可编程逻辑控制器的串行通信口A的GND端上，另一端连接到触摸屏的串行通信口B的GND端上(如图2所示)，触摸屏与可编程逻辑控制器以约定的协议进行通信、交换数据；本系统可以方便的实现以下两方面的功能一是用户可以将所须的参数输入到通过触摸屏内，触摸屏再将参数下载到可编程逻辑控制器中的相应数据单元，使得整个机组的工作参数发生变化，如开机剔除时间，停机剔除时间，编码器定位等等；二是可编程逻辑控制器能够把整个机组当前的运行时间、工作状态，如机器运行速度、开机时间记录、产量、消耗等信息发送给触摸屏，相应的信息显示便显示在触摸屏上，这样用户可以直观的了解到当前的产量和消耗等数据。
所述可编程逻辑控制器与传感器相联接，其中传感器包括好烟计数传感器，机器速度检测传感器，好烟计数传感器用于检测最终成品烟支的数量，机器速度检测传感器用于检测当前的机器速度，下面结合图2对好烟计数传感器HYJS加以说明，该好烟计数传感器HYJS由24伏直流电源供电，直流24伏(24VDC)和直流0伏(0VDC)分别连接到传感器的1脚和2脚，而好烟计数传感器HYJS的3脚为信号输出点，当有烟支通过好烟计数传感器HYJS下端时3脚输出高电平信号，无烟支通过时3脚输出低电平信号，好烟计数传感器HYJS的3脚被连接到可编程逻辑控制器PLC的高速输入X0端，这样可编程逻辑控制器PLC就会根据X0端的高低电平变化进行高速数据采集，采集得到数据被送入可编程逻辑控制器PLC的寄存器中，同时此数据也被发送到触摸屏上用于实时产量显示；同上所述，机器速度检测传感器JQSD用于检测当前的机器速度，当机器的速度高时，3脚输出信号频率高，反之当机组的速度低时，3脚输出信号频率低，将该脚输出的信号连接到可编程逻辑控制器PLC的高速输入X1端点，触摸屏上即可实时显示机组的速度。
所述空头检测单元，由空头检测传感器以及安装部分构成(如图3所示)，其中空头检测传感器及前挡板14安装到空头检测传感器支架3上，空头检测传感器采用性能稳定的模拟红外光电传感器对烟支的空头进行检测，避免了原有模拟电容式传感器所有的如输出电压线形度差，采集信号反应速度较慢，抗干扰能力差等缺陷，这样可有效的检测出卷烟生产过程中的空头烟支，在将空头检测传感器安装到空头检测传感器支架3上前，先调整好空头检测传感器与烟支平整导引用前挡板14的位置，使平整导引用前挡板14的高点高出空头检测传感器的检测面0.5到1mm，这样可以保证烟支从烟支平整用前挡板14经过之后，烟支端部距空头检测传感器0.5到1mm的距离，这个距离既是最佳的检测距离(本实施例为0.8mm)；所述缺嘴监测单元，由缺嘴监测传感器以及安装部分构成(如图3所示)，其中缺嘴监测传感器采用光电传感器，用于检测烟支末尾端部是否存在过滤棒，即是否缺嘴，在将缺嘴监测传感器10及后挡板7安装到缺嘴监测传感器支架11上前，先调整好缺嘴监测传感器与缺嘴监测传感器支架用后挡板7的位置，使得所有生产出来的烟支经过缺嘴监测传感器支架之后，能够均匀等间距的通过缺嘴监测传感器10，再通过缺嘴监测传感器10灵敏度的调整保证在有滤棒烟支经过时缺嘴监测传感器输出为高电平，反之在无滤棒烟经过时缺嘴监测传感器输出为低电平；后挡板7与外鼓1旋转轨迹重合，使烟支滤棒端部与缺嘴监测传感器10的控制表面相距6～8mm(本所述信号逻辑处理控制器(如图5所示)，其中空头检测单元其中空头检测传感器采用红外光电传感器，10伏直流电源经过第一电阻R1限流之后接入红外光电传感器的1端，其2端则与信号选通单元的第一三极管N1的集电极相连接在一起，4端连接到直流电源地(0V)，3端为信号输出端，信号经过第二电阻R2、第三电阻R3进入由第一运算放大器U2A构成第一射随放大器，用于提高采集信号的驱动能力；缺嘴监测单元包括缺嘴监测传感器、第九二极管D9、第二～三非门U12D、U12E，第二非门U12D的输入端经第九二极管D9接至缺嘴监测传感器，并接有第二发光二极管L2用于指示，输出分别接信号选通单元中的第三、二与门U10A、U10D的一个输入端，并经第三非门U12E输出缺嘴输出信号QZTC至移位剔除单元中的第二或非门U9B；当缺嘴监测传感器10检测到缺嘴时，输出为1，否则为0；信号采样单元以采样保持器U1为核心，还包括第五～八电阻R5～R8，第一电容C1及第二运算放大器U2B，采样保持器U1的输入信号为第一射随放大器输出信号，信号选通单元中的第三与门U10D的输出信号用于控制的采样工作端，当第三与门U10D输出信号1时采样保持器U1工作，否则该单元不工作，在此单元内中烟支空头信号被采集并保持，经过此单元之后的信号从采样保持器U1的5端(OUT)输出，经过第八电阻R8，接入由第二运算放大器U2B构成的第二射随放大器，第二射随放大器产生的信号为瞬时烟支值，即为当前时刻烟支空头信号采集值。该信号分三路使用，其中一路进入相对值设定单元中的第三运算放大器U2C，另两路接至比较处理控制输出单元中第七运算放大器U4A、第八运算放大器U4B；相对值设定单元由第三运算放大器U2C、第四运算放大器U2D，第九～十六电阻R9～R16、第二～三电容C2～C3、第一电位器W1、第五运算放大器U3A及第六运算放大器U3C构成，第三运算放大器U2C输入端接第二射随放大器输出信号，串联第四运算放大器U2D后接至第三射随放大器输出(第三射随放大器由第五运算放大器U3A与第十六电阻R16所组成)烟支平均值，经可编程逻辑控制器PLC的输入端Vi2至触摸屏LCD；第四运算放大器U2D输出端接第一电位器W1和第十五电阻R15所构成的第一分压网用于相对设定单元的设定，通过对第一电位器W1的调整可以改变从第一电位器W1的中间抽头输出相对信号的大小，并将该信号(通过第六运算放大器U3C构成的第四射随放大器)送至比较处理控制输出单元的第七运算放大器U4A的正输入端，以及切换模拟单元中的多路选通模拟开关U13。
绝对值设定单元由第五十三～五十四电阻R53～R54，第二电位器W2及第九运算放大器U3D所组成，整体构成第五射随放大器，第九运算放大器U3D的正相输入端接第二电位器W2，输出端接至比较处理控制输出单元中第八运算放大器U4B的正输入端及切换模拟单元中的多路选通模拟开关U13；所述第二电位器W2用于绝对剔除值设定，第二电位器W2将决定比较处理控制输出单元中第二信号比较电路正向端信号的大小。
比较处理控制输出单元包括第七运算放大器U4A、第八运算放大器U4B，第七运算放大器U4A作为第一信号比较电路，其正向端输入信号经第十八电阻R18接自相对值设定单元中第四射随放大器的输出端，负向端输入信号经第十七电阻R17接自信号采样单元中第二射随放大器所产生的瞬时烟支值，当正向端的输入电压大于负向端的输入电压时，即烟支的相对剔除信号大于瞬时烟支值时，第一信号比较电路输出高电平；反之，当烟支的相对剔除信号小于瞬时烟支值时第一信号比较电路输出低电平；如图5所示，另一方面，信号采样单元中第二射随放大器产生的瞬时烟支值的信号同时接入由第五十五电阻R55、第五十六电阻R56、第五十七电阻R57，第八运算放大器U4B所组成的第二信号比较电路的负向端，正向端的信号来自绝对值设定单元中的第五射随放大器输出端，当第二信号比较电路的正向端输入电压大于负向端的输入电压时，即当烟支绝对剔除信号大于瞬时烟支值时比较器输出高电平，反之当烟支的绝对剔除信号小于瞬时烟支值时，第二信号比较电路输出低电平；第七运算放大器U4A、第八运算放大器U4B输出至移位剔除单元中的第二或非门U9B输入端。
切换模拟单元由图5中多路选通模拟开关U13与第十一二极管D11及第十四运算放大器U3B一起构成，用于实现切换模拟信号的输出，多路选通模拟开关U13输入端分别接相对值设定单元、绝对值设定单元的输出端，多路选通模拟开关U13控制端与第十一二极管D11相连，输出接至可编程逻辑控制器PLC的Vi端；通过对多路选通模拟开关U13的A端的控制来控制输出信号是由多路选通模拟开关U13的x0输入决定还是由多路选通模拟开关U13的x1输入决定；同步设定单元如图5所示，由第一同步计数器U5、第二同步计数器U7、或非门U9A、第一非门U12C构成，其中第一同步计数器U5、第二同步计数器U7的输入信号分别来自可编程逻辑控制器PLC，机器编码器Z相信号(S1)及编码器脉冲信号(S2)，输出经第一或非门U9A、第一非门U12C至信号选通单元中的第二～三单稳态多谐振荡器U15A～U15B；用户可通过触摸屏LCD设定同步编码，编码信息通过屏蔽通信电缆下传到可编程逻辑控制器PLC(如图2所示)，相应的编码信息在可编程逻辑控制器PLC的输出端Y1，Y2，Y4，Y8输出，如编码信息为1010，则Y1，Y2，Y4，Y8分别输出为1、0、1、0，如图所示，Y1，Y2，Y4，Y8分别被连接到第一同步计数器U5的P0，P1，P2，P3端，及第二同步计数器U7的P0，P1，P2，P3端，编码器脉冲S2被连接到第一同步计数器U5的CP端，及第二同步计数器U7的CP端、同步脉冲的产生是由编码信息对编码器脉冲S2的偏移产生，编码器Z相脉冲S1对第一同步计数器U5及第二同步计数器U7置数，在这里第一同步计数器U5及第二同步计数器U7用于对编码器脉冲S2信号的偏移，从而产生同步选通脉冲。
信号选通单元包括第一三极管N1、第二～三单稳态多谐振荡器U15A～U15B、第一～三与门U10B、U10D、U10A，第二～三单稳态多谐振荡器U15A～U15B输入信号分别为自第一非门U12C产生的同步选通脉冲；第二单稳态多谐振荡器U15A输出依次接第三与门U10A、第四电阻R4及第一三极管N1基极后至空头检测传感器；第三单稳态多谐振荡器U15B输出经第一、二与门U10B、U10D串联输出接至采样保持器U1；第三、二与门U10A、U10D的另一输入端接缺嘴监测单元中的第二非门U12D的输出。
同步设定单元产生的同步脉冲经过由第二单稳态多谐振荡器U15A产生同步选通脉冲I，此信号经由第三与门U10A输出信号，用于空头探测红外传感器的选通，即当同步选通脉冲为1时，空头探测红外传感器进行信号采集，反之，当同步选通脉冲为0时，空头探测红外传感器不进行信号采集；同步设定单元产生的同步脉冲经由第三单稳多谐振荡器U15B、产生同步选通脉冲II，第一～二与门U10B、U10D，此信号接入同步采样单元的控制端，当同步选通脉冲II为1时，采样单元工作，为0时不工作。
移位剔除单元包括第二或非门U9B、第四非门U12F、第四与门U10C、RS触发器U16、移位计数器U8，第二或非门U9B输入分别接缺嘴监测单元中的第三非门U12E输出信号QZTC及比较处理控制输出单元中的第七运算放大器U4A、第八运算放大器U4B的输出端，第二或非门U9B的输出经第四非门U12F至第四与门U10C，第四与门U10C的另一输入信号为RS触发器U16，第四与门U10C的输出至移位计数器U8，剔除步数设定开关K作为移位计数器U8设定端；移位计数器U8输出经RS触发器U16控制剔除时间单元中的第十运算放大器U14A；剔除时间单元为频压转换电路、运放控制网络串联结构，其中频压转换器U20，第二十八～三十二电阻R28～R32，第十二电容C12、第九电容C9构成第一频压转换电路，第十运算放大器U14A、第十一运算放大器U14B、第十二运算放大器U14C、第十三运算放大器U17A及相关电阻组成运放控制网络，其中频压转换器U20的输入信号为机器编码器脉冲信号S2，经第二二极管输出产生的输出信号依次经过第十运算放大器U14A、第十一运算放大器U14B、第十二运算放大器U14C、第十三运算放大器U17A，获得剔除使能信号，即为运放控制网络的输出信号输出至剔除驱动单元中的第一单稳态多谐振荡器U6B；所述控制网络可以根据当前机器速度的变化自动调整剔除使能信号的输出时刻，即当机器速度低时，剔除使能信号发出的晚，当机器速度高时，剔除使能信号发出的早，且剔除使能信号的发出随车速的变化而变化。
剔除驱动部分由第一单稳态多谐振荡器U6B、第二三极管N2，第二晶体管T2，第三～四二极管D4～D3，第四十六～四十七电阻R46～R47，第四电位器W4、第五电容C5组成，第一单稳态多谐振荡器U6B的12脚接剔除时间单元中运放控制网络的输出信号，输出至第二三极管N2，并经第四十七电阻R47接第二晶体管T2，第二三极管N2集电极设有第三发光二极管L3；第二晶体管T2经第三～四二极管D3～D4接至剔除系统中的剔除阀(高速型)；第四电位器W4及第四十六电阴R46接在第一单稳态多谐振荡器U6B的充放电端，用于剔除时间的调整，其阻值变大时，第一单稳态多谐振荡器U6B输出剔除时间变长，即剔除阀动作时间长；当第四电位器W4阻值变小时，第一单稳态多谐振荡器U6B输出剔除时间变短，即剔除阀动作时间短；剔除系统中的剔除阀与信号逻辑处理控制器中剔除驱动部分的第二晶体管T2输出端相连，剔除驱动部分将决定剔除阀是否有动作，当剔除驱动部分的第二晶体管T2的输出为1时剔除阀打开，为0时剔除阀门关闭，这样既可控制高压空气的导通与截至，决定是否有剔除动作。
如图5所示，第四电源转换模块V4，当输入端输入24伏直流电压时输出端输出正负12伏直流电压，该输出电压用于各个运算放大器供电；第一～三电源转换模块V1～V3分别将24V直流电压转换成直流稳压10、15V电源，用于系统供电。
综上所述，本实用新型控制系统只要产生QZTC、相对剔除信号或绝对剔除信号中的一者时，剔除系统中的剔除阀便会被驱动，对不合格烟支进行剔除。
所述剔除系统中机械剔除鼓轮及传感器安装支架中剔除鼓轮由外鼓1、内鼓2组成，外鼓1通过轴承组件6与内鼓2一起安装在机器剔除鼓轮轴上，其特征在于外鼓1轴向设有容置烟支用凹槽，凹槽上配有孔；内鼓2径向上设有透槽，与机器剔除鼓气阀和外鼓1相通，并设带孔的剔除腔15，与外鼓1凹槽中的孔相通；传感器安装部分由空头检测传感器支架3、空头检测传感器4、水平托板5、轴承组件6、后挡板7、缺嘴监测传感器支架托板8、销9、缺嘴监测传感器10、缺嘴监测传感器支架11、直角支架12、固定板13、前挡板14组成(如图6-1、6-2所示)，其中所述空头检测传感器4安装在空头检测传感器支架3上，其探测面中心与外鼓1交接的烟支中心线相重合，前挡板14为直角三角形，其底平面通过销9固定在空头检测传感器支架3上，斜面大头端靠近外鼓1安装，使烟支燃烧端面与空头检测传感器4探测表面距离在0.5mm～1mm的范围内；缺嘴监测传感器10通过缺嘴监测传感器支架11安装在缺嘴监测传感器支架托板8上，其探测面中心与外鼓1交接的烟支中心重合；后挡板7通过销9固定缺嘴监测传感器支架托板8上，后挡板7与外鼓1旋转轨迹重合，使烟支滤棒端部与缺嘴监测传感器10的控制表面相距6～8mm；水平托架5通过直角支架12安装在固定板13上，固定板13固定在机组的箱体上；在直角支架12上、与固定板13的连接处及在水平托架5上、与缺嘴监测传感器支架托板8或空头检测传感器支架3的连接处设有调整用腰孔；所述内鼓2径向上设有的透槽可以为4-6个，本实施例为4个。
所述外鼓1和内鼓2的作用有二一是交接烟支作用；二是烟支在外鼓1带着转动的同时与空头检测传感器4和缺嘴监测传感器10及烟支的生产机器(简称机器)的剔除气路配合完成烟支质量检测和剔除工作。所述外鼓1上有56等分的凹槽，凹槽的形状和尺寸与烟支相适应，凹槽中都有孔，孔通过内鼓2的长状透槽与机器剔除鼓气阀沟通。外鼓1被支撑在内鼓2和机器剔除鼓轮轴上，鼓轮轴和内鼓2支撑在机器剔除鼓气阀座上，机器剔除鼓气阀座安装在机器箱体的夹层结构中，机器剔除鼓气阀通过阀座与箱体的夹层连通于机器主负压。机器剔除鼓轮轴带动外鼓1转动完成烟支的交接；拆除外鼓1，可见内鼓2，内鼓2安装在机器剔除鼓气阀座上，通过轴承组件6支撑外鼓1。内鼓2上有四个长状透槽，用于与机器剔除鼓气阀和外鼓1相通。内鼓2上还有一个剔除腔15，剔除腔15上有两个孔，与外鼓1凹槽中的孔相通，当剔除不合格烟支时，机器剔除阀动作高压空气通过机器剔除阀和气管进入剔除腔15，在外鼓1凹槽中的孔于剔除腔15的孔重合时，高压空气将此凹槽位烟支剔除。所述空头检测传感器4安装在空头检测传感器支架3上，空头检测传感器4的探测面中心与外鼓1交接的烟支中心线相重合，其位置可以通过空头检测传感器支架3上的长的透槽进行调整，前挡板14通过销9固定在空头检测传感器支架3上，松开销9的顶丝可以旋转调整前挡板14的角度，使前挡板14与外鼓轮交接的烟支旋转轨迹相重合，通过对前挡板14的调整使烟支燃烧端面与空头检测传感器4探测表面相距在0.5mm～1mm的范围内。缺嘴监测传感器10通过缺嘴监测传感器支架11安装在缺嘴监测传感器支架托板8上；缺嘴监测传感器10的探测面中心与外鼓1交接的烟支中心重合，可通过缺嘴监测传感器支架托板8上的长的透槽进行调整，后挡板7通过销9固定缺嘴监测传感器支架托板8上，松开销9的顶丝可以旋转调整后挡板7的角度时后挡板7与外鼓1旋转轨迹重合。后挡板7的作用是将烟支的滤嘴端部面靠齐，并使烟支滤棒端部与缺嘴监测传感器10的控制表面相距6～8mm的范围内。缺嘴监测传感器支架托板8和空头检测传感器支架3被水平托架5支撑，当生产烟支长度改变时，可以通过水平托架板5上的长条状透槽来调整，缺嘴监测传感器10的探测面与烟支滤棒端面的距离和空头检测传感器4的探测面与烟支燃烧端面的距离。水平托架5通过直角支架12安装在固定板13上，当外鼓1的直径发生变化时，可通过直角架12的长槽来调整，缺嘴棒传感器10和空头检测传感器4的探测面中心与外鼓1交接烟的中心线相重合。通过螺丝钉将固定板13固定在机组的箱体上。
综上所述，本实用新型采用可编程逻辑控制器和触摸屏的集中控制方式，大大减少了原机微处理器和线路板控制方式的复杂程度，对日常的维修保养都有很大的帮助，同时采用自主开发的新型信号逻辑处理控制器和新型剔除鼓轮，使得本实用系统的稳定性和可靠性大大的提高。
本实用新型的可编程逻辑控制器采用何种型号，可根据实际需要而定，本实施例采用Mitsubishi FX-2N系列；所述触摸屏采用Mitsubishi GOT-940；所述信号处理逻辑控制器3，为自主开发产品；所述计数传感器为SICK司产品；所述空头检测传感器为英国MOLINS公司卷烟机专用检测传感器；所述缺嘴监测传感器为TURCK公司产品；所述剔除阀为进口高速剔除阀；所述剔除鼓轮为高速剔除鼓轮，为自主开发设计产品。
本实用新型的信号处理逻辑线路板设计合理、可靠性强、优于原有系统，且采用的新型红外检测传感器对烟支端部空松进行检测，替代了原有机组中电容式的传感器，从而克服了原有电容式传感器线形度差，反应速度慢，抗干扰能力差等缺点，这样以来使检测单元得到的信号精度大大地提高了，减少了剔除的误动作，提高了成品烟的合格率，且减少不必要的消耗。
权利要求1.一种卷接机组中的烟支质量在线检测装置，包括电气和机械两大部分，其特征在于其中电气部分中以显示和逻辑控制为核心，包括信号采集系统，信号逻辑处理控制部分；所述显示部分由触摸屏构成，逻辑控制部分由可编程逻辑控制器构成，二者之间通过串行屏蔽通信电缆连接；逻辑控制部分接收信号采集系统部分信号；所述信号逻辑处理控制部分由信号逻辑处理控制器构成，接收信号采集系统信号，输出接逻辑控制及剔除系统；剔除系统为包括剔除阀、剔除鼓轮部分和传感器安装部分的机械部分。
2.按权利要求1所述卷接机组中的烟支质量在线检测装置，其特征在于所述信号采集系统由空头检测单元、缺嘴监测单元及传感器构成，传感器包括好烟计数传感器(HYJS)，机器速度检测传感器(JQSD)，分别安装在最终出烟鼓轮上和该鼓轮轴径上，与可编程逻辑控制器(PLC)连接；空头检测单元、缺嘴监测单元中的空头检测传感器、缺嘴监测传感器分别安装在空头检测传感器支架(3)、缺嘴监测传感器支架(11)上，与信号逻辑处理控制器中信号采样单元、移位剔除单元和信号选通单元连接。
3.按权利要求2所述卷接机组中的烟支质量在线检测装置，其特征在于所述空头检测单元，由空头检测传感器以及安装部分构成，其中空头检测传感器(4)及前挡板(14)安装到空头检测传感器支架(3)上，接在直流电源与信号逻辑处理控制器中信号选通单元的第一三极管(N1)之间，其输出端接由第一运算放大器(U2A)构成的第一射随放大器。
4.按权利要求2所述卷接机组中的烟支质量在线检测装置，其特征在于所述缺嘴监测单元由缺嘴监测传感器(10)以及安装部分构成，其中缺嘴监测传感器(10)及挡板(7)安装到缺嘴监测传感器(11)支架上，经第九二极管(D9)接至第二非门(U12D)，第二非门(U12D)输出分别接信号逻辑处理控制器中信号选通单元中的第二、三与门(U10D、U10A)的一个输入端，并经第三非门(U12E)输出缺嘴输出信号(QZTC)至移位剔除单元中的第二或非门(U9B)。
5.按权利要求3或4所述卷接机组中的烟支质量在线检测装置，其特征在于所述空头检测传感器采用性能稳定的模拟红外光电传感器；缺嘴监测传感器采用光电传感器。
6.按权利要求1所述卷接机组中的烟支质量在线检测装置，其特征在于信号逻辑处理控制包括信号选通单元、同步设定单元、信号采样单元、相对值设定单元、绝对值设定单元、比较处理控制输出单元、移位剔除单元、剔除时间单元、剔除驱动部分、切换模拟单元，其中信号选通单元输出信号与缺嘴监测信号一起接至信号采样单元，同时控制空头检测单元接入信号采样单元，信号选通单元输入为经机器编码器信号及可编程逻辑控制器(PLC)的同步设定单元的输出信号；信号采样单元输出端分路至比较处理控制输出单元及相对值设定单元；相对值设定单元、绝对值设定单元输出接比较处理控制输出单元；比较处理控制输出单元再将信号经剔除移位单元、剔除时间单元、剔除驱动部分、送至剔除系统中的剔除阀；切换模拟单元输入为相对值设定单元、绝对值设定单元输出信号，输出至可编程逻辑控制器(PLC)。
7.按权利要求6所述卷接机组中的烟支质量在线检测装置，其特征在于所述信号选通单元包括第一三极管(N1)、第二～三单稳态多谐振荡器(U15A～U15B)、第一～三与门(U10B、U10D、U10A)，第二～三单稳态多谐振荡器(U15A～U15B)输入信号分别为自第一非门(U12C)产生的同步脉冲，第二单稳态多谐振荡器(U15A)输出依次接第三与门(U10A)、第四电阻(R4)及第一三极管(N1)基极后至空头检测传感器；第三单稳态多谐振荡器(U15B)输出经第一、二与门(U10B、U10D)串联输出接至采样保持器(U1)；第三、二与门(U10A、U10D)的另一输入端接缺嘴监测单元中的第二非门(U12D)的输出。
8.按权利要求6所述卷接机组中的烟支质量在线检测装置，其特征在于所述同步设定单元由第一同步计数器(U5)、第二同步计数器(U7)、第一或非门(U9A)、第一非门(U12C)构成，其中第一同步计数器(U5)、第二同步计数器(U7)的输入信号分别来自可编程逻辑控制器(PLC)，机器编码器Z相信号(S1)及编码器脉冲信号(S2)，输出经第一或非门(U9A)、第一非门(U12C)至信号选通单元中的第二～三单稳态多谐振荡器(U15A～U15B)。
9.按权利要求6所述卷接机组中的烟支质量在线检测装置，其特征在于所述信号采样单元以采样保持器(U1)为核心，还包括第二运算放大器(U2B)，采样保持器(U1)的输入信号为第一射随放大器输出信号，信号选通单元中的第二与门(U10D)的输出信号为采样保持器(U1)的采样工作端信号，采样保持器(U1)的输出，经第二射随放大器产生瞬时烟支值分路接入相对值设定单元中的第三运算放大器(U2C)，及比较处理控制输出单元中第七运算放大器(U4A)、第八运算放大器(U4B)。
10.按权利要求6所述卷接机组中的烟支质量在线检测装置，其特征在于所述相对值设定单元包括第三运算放大器(U2C)、第四运算放大器(U2D)，第一电位器(W1)、第五运算放大器(U3A)及第六运算放大器(U3C)，第三运算放大器(U2C)输入端接第二射随放大器输出信号，串联第四运算放大器(U2D)后接至第三射随放大器输出烟支平均值，再经可编程逻辑控制器(PLC)至触摸屏(LCD)；第四运算放大器(U2D)输出端设有第一电位器(W1)，经第六运算放大器(U3C)接至比较处理控制输出单元的第七运算放大器(U4A)的正输入端，以及切换模拟单元中的多路选通模拟开关(U13)。
11.按权利要求6所述卷接机组中的烟支质量在线检测装置，其特征在于所述绝对值设定单元由第五十三～五十四电阻(R53～R54)，第二电位器(W2)及第九运算放大器(U3D)所组成，整体构成第五射随放大器，第九运算放大器(U3D)的正相输入端接第二电位器(W2)，输出端接至比较处理控制输出单元中第八运算放大器(U4B)的正输入端及切换模拟单元中的多路选通模拟开关(U13)。
12.按权利要求6所述卷接机组中的烟支质量在线检测装置，其特征在于所述比较处理控制输出单元包括第七运算放大器(U4A)、第八运算放大器(U4B)，第七运算放大器(U4A)正向端输入信号接自相对值设定单元中第四射随放大器的输出端；第八运算放大器(U4B)的正向端的信号来自绝对值设定单元中的第五射随放大器输出端，第七运算放大器(U4A)、第八运算放大器(U4B)负相端接信号采样单元中第二射随放大器所产生的瞬时烟支值，二者输出至移位剔除单元中的第二或非门(U9B)输入端。
13.按权利要求6所述卷接机组中的烟支质量在线检测装置，其特征在于所述移位剔除单元包括第二或非门(U9B)、第四非门(U12F)、第四与门(U10C)、RS触发器(U16)、移位计数器(U8)，第二或非门(U9B)输入分别接缺嘴监测单元中的第三非门(U12E)及比较处理控制输出单元中的第七运算放大器(U4A)、第八运算放大器(U4B)的输出端，第二或非门(U9B)的输出经第四非门(U12F)至第四与门(U10C)，第四与门(U10C)的另一输入信号为RS触发器(U16)，第四与门(U10C)的输出至移位计数器(U8)，剔除步数设定开关K作为移位计数器(U8)设定端；移位计数器(U8)输出经RS触发器(U16)控制剔除时间单元中的第十运算放大器(U14A)。
14.按权利要求6所述卷接机组中的烟支质量在线检测装置，其特征在于所述剔除时间单元为频压转换电路、运放控制网络串联结构，其中机器编码器脉冲信号(S2)经第二二极管D2输入频压转换电路中，运放控制网络输出获得剔除使能信号至剔除驱动单元中的第一单稳态多谐振荡器(U6B)。
15.按权利要求6所述卷接机组中的烟支质量在线检测装置，其特征在于所述剔除驱动部分包括第一单稳态多谐振荡器(U6B)、第二三极管(N2)，第二晶体管(T2)，第三～四二极管(D3～D4)，第四电位器(W4)，第一单稳态多谐振荡器(U6B)接剔除时间单元中运放控制网络的输出信号，输出至第二三极管(N2)，并接第二晶体管(T2)，第二三极管(N2)集电极设有第三发光二极管(L3)；第二晶体管(T2)经第三～四二极管(D3～D4)接至剔除系统中的剔除阀；第四电位器(W4)经第四十六电阻接在第一单稳态多谐振荡器(U6B)的充放电端。
16.按权利要求6所述卷接机组中的烟支质量在线检测装置，其特征在于所述切换模拟单元由多路选通模拟开关(U13)与第十一二极管(D11)及第十四运算放大器(U3B)构成，多路选通模拟开关(U13)输入端分别接相对值设定单元、绝对值设定单元的输出端，多路选通模拟开关(U13)控制端与第十一二极管(D11)相连，输出端与接至可编程逻辑控制器(PLC)的Vi端。
17.按权利要求1所述卷接机组中的烟支质量在线检测装置，其特征在于所述剔除鼓轮部分和传感器安装部分中剔除鼓轮由外鼓(1)、内鼓(2)组成，外鼓(1)通过轴承组件(6)与内鼓(2)一起安装在机器剔除鼓轮轴上，其特征在于传感器安装部分包括空头检测传感器支架(3)、空头检测传感器(4)、水平托板(5)、轴承组件(6)、后挡板(7)、缺嘴监测传感器支架托板(8)、销(9)、缺嘴监测传感器(10)、缺嘴监测传感器支架(11)、直角支架(12)、固定板(13)、前挡板(14)，其中外鼓(1)轴向设有容置烟支用凹槽，凹槽上配有孔；内鼓(2)径向上设有透槽，与机器剔除鼓气阀和外鼓(1)相通，并设带孔的剔除腔(15)，与外鼓(1)凹槽中的孔相通；水平托架(5)通过直角支架(12)安装在固定板(13)上，固定板(13)固定在机组的箱体上；在直角支架(12)上、与固定板(13)的连接处及在水平托架(5)上、与缺嘴监测传感器支架托板(8)或空头检测传感器支架(3)的连接处设有调整用腰孔。
18.按权利要求17所述卷接机组中的烟支质量在线检测装置，其特征在于所述空头检测传感器(4)安装在空头检测传感器支架(3)上，其探测面中心与外鼓(1)交接的烟支中心线相重合，前挡板(14)为直角三角形，其底平面通过销(9)固定在空头检测传感器支架(3)上，斜面大头端靠近外鼓(1)安装，使烟支燃烧端面与空头检测传感器(4)探测表面距离在0.5mm～1mm的范围内。
19.按权利要求17所述卷接机组中的烟支质量在线检测装置，其特征在于缺嘴监测传感器(10)安装在缺嘴监测传感器支架(11)上，其探测面中心与外鼓(1)交接的烟支中心重合；后挡板(7)通过销(9)固定缺嘴监测传感器支架托板(8)上，后挡板(7)与外鼓(1)旋转轨迹重合，使烟支滤棒端部与缺嘴监测传感器(10)的控制表面相距6～8mm。
专利摘要本实用新型公开一种卷接机组中的烟支质量在线检测装置。包括电气和机械两大部分，电气部分以显示和逻辑控制为核心，二者之间通过串行屏蔽通信电缆连接；还包括信号采集系统，信号逻辑处理控制部分；逻辑控制部分接收信号采集系统部分信号；所述信号逻辑处理控制部分由信号逻辑处理控制器构成，接收信号采集系统信号，输出接逻辑控制及剔除系统；采集系统由空头检测单元、缺嘴监测单元及传感器构成；剔除系统为包括剔除鼓轮部分和传感器安装部分的机械部分。它将烟支端部空松及缺少过滤嘴的烟剔除，从而全面提升了成品烟烟支质量，降低原有机组的消耗，减少了不合格烟流入市场。
文档编号A24C5/32GK2765487SQ2004200556
公开日2006年3月22日 申请日期2004年12月13日 优先权日2004年12月13日
发明者杜劲松, 金明, 杨旭, 丛日刚, 邓志坚 申请人:中国科学院沈阳自动化研究所