专利名称：成品烟箱缺条、条烟缺包x光检测装置及其检测方法
技术领域：
本发明涉及在线检测技术，尤其是成品包装箱缺件(如烟箱缺条、条烟缺包)在线检测。
背景技术：
发明专利“规则包装物品箱缺件在线检测装置”(申请号02100306.8)及发明专利“条烟缺包在线检测装置及其检测方法”(申请号200410073695.2)均采用γ射线源和γ射线探测器，对成品箱缺件和条烟缺包进行检测。而本发明采用的是X光源和X射线探测器，对成品烟箱缺条、条烟缺包进行检测。X光检测装置与γ射线检测装置相比有如下优点(1)γ射线检测装置发射出的γ射线是由放射性原子核衰变而产生的，原子核按其自有规律衰变，不管装置工作与否，都不停地产生γ射线，一旦管理不善，发生放射源丢失或失控就会造成严重的责任事故或造成人身伤害。而X光检测装置发出的X射线是在高压条件下形成的高速电子束，轰击阳极靶材而激发出的X射线，装置工作时加高压就产生X射线，装置不工作时不加高压就不产生X射线，就象灯泡一样，一旦丢失或失控也不会造成对人身的伤害，因此X光检测装置具有较高安全性。
(2)X射线的能量较γ射线的能量低，因而X射线更易防护(屏蔽)，致使X光检测装置框架外部的X射线泄露率接近于0，框架外射线的剂量率仍保持原有的天然本底水平。
(3)由于X射线能量较γ射线能量低，致使同样重量的同一物质吸收的X射线此吸收的γ射线多，即吸收X射线产生的 值比吸收γ射线产生的 值大(这里No—无物质时探测器的输出信号，Ni—有物质时探测器输出信号)，因而X光检测装置判断有无缺条或缺包的准确度更高。
(4)X射线的流强与加在X光管阴极—阳极间高压大小有关，增加高压值，便可提高X射线强度和信号/噪声比，可减少统计涨落影响，因而X光检测装置具有较高的稳定性。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种成品烟箱缺条、条烟缺包检测装置及检测方法。该装置为无损、快速检测装置，可在线检测烟箱或条烟是否缺条或缺包，其不合格产品及时由剔除装置予以剔除。
为了达到上述目的，本发明提供的成品烟箱缺条、条烟缺包X光检测装置包括一个或多个X光源、一个或多个X射线探测器、框架、至少一个位置探测器、及数据采集控制系统。所述数据采集控制系统与X光探测器和位置探测器相连接，其特点在于一个或多个X光源和一个或多个X射线探测器分别安装在被检测烟箱或条烟的两侧(左、右)或上、下。
一个或多个X光源与一个或多个X射线探测器构成一个或多个检测单元，检测单元依次排开，各自对准烟箱内被检测的条烟，〔见图1(a)、1(b)、图2〕，所述装置其特点是X光源由电源系统、X射线发生器及冷却装置组成。X射线发生器采用X光管(X光管由灯丝、阴极、阳极和靶组成)。装置工作时，在X光管阴极和阳极间加有几万伏高压，阴极发射出的电子经过高压加速形成高速电子束，轰击阳极靶材便激发出X射线，后经X射线窗口射出(见图3)，由于阳极受电子轰击产生热量较大，故用冷却装置对其冷却(如果功率小产生热量小，也可不加冷却装置)。冷却装置通常可采用风冷、水冷或半导体制冷。所述装置其特点是所述X光管的阴极、阳极间加的高压V是可调节的，改变高压V数值便可改变X射线强度，用以提高信号/噪声比。所述装置其特点在于所述框架是由X光源箱、X射线探测器箱、上连接板、下连接板组成。一个或多个X光源，安装在X光源箱内，一个或多个X射线探测器安装在探测器箱内，上连接板与下连接板将X光源箱、探测器箱相连接构成框架，框架跨接安装在烟箱输送机上。所述装置其特点在于该装置还包括一个屏蔽防护板(见图4)，该板安装在探测器箱内的X射线探测器后面箱体板上，屏蔽防护板选取有足够厚度的钢板或铅版，足以保证将X射线屏蔽在框架内。所述装置其特点还在于该装置还包括一个X射线准直板(见图5)，该板安装在探测器箱内X射线探测器前面，在准直板上，对准X射线探测器的位置开有射线准直孔，X光源发出的X射线只有经过准直孔才能被X射线探测器接收。而不经过准直孔的X射线均被阻挡，不能被探测器接收。所述装置其特点在于该装置还包括剔除装置。它包括机座、驱动器、推杆及位置探测器(见图6)。剔除装置安装在检测装置框架后边(出口处)，当X光检测装置检测出不合格烟箱或条烟时，数据采集控制系统发出信号启动剔除装置，当烟箱移到剔除装置的位置探测器时，位置探测器即发出信号，启动剔除装置驱动器，使推杆将不合格烟箱推出输送机外。
所述装置特点在于所述至少一个位置探测器如，该装置设有两个位置探测器，它们分别被安装在烟箱输送带两侧，位于检测框架前面与后面，其目的是用来监视烟箱进入测试区与离开测试区，所述位置探测器可选用光电位置探测器或接触开关式或电控限位装置等。
所述装置的特点在于该装置还包括一个烟箱或条烟导流板，该板安装在输送机皮带上面，且在测试区附近(含测试区见图7)，设该导流板的目的是使皮带输送的烟箱或条烟被导流到测试区的固定位置。以便检测单元对其测试。
所述装置其特点在于所述一个或多个X射线探测器可选用闪烁计数器或电离室或正比技术管或G-M管。
为了减低成本可酌情减少X光源数量，如图8所示，采用两个X光源，4个X射线探测器构成4个检测单元。对烟箱缺条进行检测。图9、图10给出了条烟缺包检测装置。图9是X光源、X射线探测器安装在条烟两侧。图10是X光源、X射线探测器安装在条烟的上、下。
图1(a)为本发明成品烟箱缺条X光探测器装置左右安装正视示意图；图1(b) 为本发明成品烟箱缺条X光探测器装置左右安装俯视示意图；1—X光源箱 2—X光源 3—上连接板 4—位置探测器5—烟箱内的条烟 6—探测器箱 7—准直板 8—X射线探测器9—屏蔽防护板 10—数据采集控制系统 11—输送带 12—下连接板13—位置探测器图2为本发明成品烟箱缺条X光探测器装置上下安装示意图；1—X光源箱 2—X光源 3—左连接板 4—位置探测器5—烟箱内被检测条烟 6—探测器箱 7—准直板 8—X射线探测器9—屏蔽防护板 10—数据采集控制系统 11—输送带 12—右连接板图3为X光管示意图；1—灯丝 2—阴极 3—管外壳 4—阳极 5—靶 6—线发射窗口图4(a)为本发明中屏蔽防护板正视示意图；图4(b)为本发明中屏蔽防护板俯视示意图；图5(a)为本发明中准直板正视示意图；图5(b)为本发明中准直板俯视示意图；1---准直板 2—准直孔图6(a)为本发明中剔除装置正视示意图；图6(b)为本发明中剔除装置俯视示意图；1—机座 2—驱动 3—推杆 4—烟箱 5—输送带 6—剔除滑道7—位置探测器图7(a)为本发明中检测装置导流板正视示意图；图7(b)为发明中检测装置俯视示意图；1—X光源 2—烟箱 3—导流板 4—X射线探测器 5—输送带图8为两个X光源、4个X射线探测器构成的烟箱检测装置示意简图；1—X光源 2—烟箱内条烟 3—X射线探测器 4—输送带图9(a)为本发明条烟缺包检测装置左右安装正视示意图；图9(b)为本发明条烟缺包检测装置左右安装俯视示意图；1—X光源箱 2—X光源 3—上连接板 4—位置探测器5—条烟内包烟 6—X射线探测器箱 7—准直板 8—X射线探测器9—屏蔽防护板 10—数据采集控制系统 11—输送带 12—下连接板13—位置探测器图10为本发明条烟缺包检测装置上下安装示意图；1—X光源箱 2—X光源 3—左连接板 4—位置探测器5—条烟内包烟 6—测器箱 7—准直板 8—X射线探测器9—屏蔽防护板 10—数据采集控制系统 11—输送带图11为本发明检测方法流程图。
具体实施例方式
下面结合附图进一步详细说明本发明的技术方案，图1(a)、图1(b)和图2给出了成品烟箱缺条检测装置。图1(a)、图1(b)是X光源、X射线探测器安装在被测烟箱两侧(左、右)；图2是X光源、X射线探测器安装在被测烟箱的上、下。现以图1为例进行说明。
根据烟条在烟箱内条烟纵向依次排列成五行，本装置X光源1数量为5个，X射线探测器8数量也为5个，5个X光源安装在X光源箱2内，5个X射线探测器安装在X射线探测器箱6内，且从上到下依次排列，X光源箱置于被测烟箱4左侧，X射线探测器箱置于被测烟箱4右侧，上连接板3、下连接板12将其连接固定。5个X光源与5个X射线探测器从上到下一一对应，构成5个检测单元，这5个检测单元依次对准烟箱内从上到下排列的烟条，以便进行检测。
本装置选用的是用X光管制成的X光源，在X光管阴极、阳极间加的高压V是可调节的，X射线探测器选用的是NaI晶体闪烁计数器，其NaI晶体规格为φ40*20。在5个闪烁计数器前面(面对X光源方向)装有X射线准直板7，其厚度为3mm铅板，板上开有φ20或20*30准直孔，X射线探测器后面装有屏蔽防护板9，该防护板也是选用厚度为3mm铅板，安装在探测器箱体板上。
本装置配有两个位置探测器，位置探测器4安装在输送带两侧，位于检测单元前面，位置探测器13安装在检测单元后面，两个位置探测器均选用光电式位置探测器。在本装置的出口处安装有剔除装置，该装置的驱动器可选用电动或气动式。本装置的数据采集控制系统10选用西门子的PLC，S7—300，其备有CPU、A/D、D/A开入、开出、数字输入及通讯等模块，并有TP—27触摸屏。为了达到本发明检测目的，本发明还提供了一种烟箱缺条、条烟缺包在线检测方法。下面结合本装置(图1)阐述烟箱缺条、条烟缺包具体的检测方法。
步骤1检测前预先标定，其步骤进一步包括步骤101建立数学模型，五个检测单元数学模型为
P1=Σi=1nLn(Ni1No1)Δti/n]]>P2=Σi=1nLn(Ni2No2)Δti/n]]>P3=Σi=1nLn(Ni3No3)Δti/n]]>P4=Σi=1nLn(Ni4No4)Δti/n]]>P5=Σi=1nLn(Ni5No5)Δti/n]]>式中No—无烟箱时探测器输出信号Ni—有烟箱时探测器输出信号Δt-采样时间n—采样次数步骤102标定各检测单元的No1，No2，No3，No4，No5在无烟箱时，输送带(机)空带运行，数据采集控制系统不断采集各探测器输出信号Ni1，Ni2，Ni3，Ni4，Ni5，测量输送带运行整数周期时间，例如t＝60秒，测得各检测单元相应的60秒Ni平均值为No1＝5000个/秒，No2＝5100个/秒，No3＝5150个/秒，No4＝4995个/秒，No5＝5010个/秒，各检测单元No标定完毕。
步骤103标准样品标定，确定判断标准选定一装满条烟的烟箱(缺条)。将烟箱置于输送带上，启动输送机。
当烟箱移至光电位置探测器4时，探测器发出信号，数据采集控制系统开始对5个X射线探测器的Ni进行采集，假设测量时间t＝10秒，测得10秒Ni的平均值为Ni1＝3010个/秒，Ni2＝3050个/秒，Ni3＝3150个/秒，Ni4＝3000个/秒，Ni5＝3020个/秒。
数据采集控制系统计算出各检测单元的 值P1=Ln(Ni1No1)=Ln(30105000)=-0.5074]]>
P2=Ln(Ni2No2)=Ln(30505100)=-0.5140]]>P3=Ln(Ni3No3)=Ln(31505150)=-0.4916]]>P4=Ln(Ni4No4)=Ln(30004995)=-0.5098]]>P5=Ln(Ni5No5)=Ln(30205010)=-0.5061]]>上述步骤，数据采集控制系统也可采集一次Ni计算一次 最后得出Pl=Σi=1oLn(NiNo)n]]>烟箱移至光电位置探测器13处，位置探测器发出信号，烟箱移处测试区，测试完毕。
将刚测过的烟箱取下，打开烟箱，在每个检测单元相对应的条烟行列中取出一条烟，烟箱封好后，重复上述步骤，同样测得各检测单元10秒Ni的平均值Ni1＝4016个/秒，Ni2＝4025个/秒，Ni3＝4120个/秒，Ni4＝4005个/秒，Ni5＝4015个/秒。
烟箱移至位置探测器13处时，位置探测器发出信号，烟箱移出测试区，测试完毕。
数据采集系统计算出各检测单元每秒的 P1′=Ln(40165000)=-0.2191]]>P2′=Ln(40255100)=-0.2267]]>P3′=Ln(41205150)=-0.2231]]>
P4′=Ln(40054995)=-0.2208]]>P5′=Ln(40155010)=-0.2213]]>比较P1与P1′可以得出一条烟吸收X射线的大小为△P1＝P1-P1′＝-0.5074-(-0.2191)＝-0.2883△P2＝P2-P2′＝-0.5140-(-0.2267)＝-0.2773△P3＝P3-P3′＝-0.4916-(-0.2231)＝-0.2685△P1＝P4-P4′＝-0.5098-(-0.2208)＝-0.2890△P1＝P1-P5′＝-0.5061-(-0.2213)＝-0.2848由此可确定缺条判断的标准为P1标＝P1-K△P1P2标＝P2-K△P1P3标＝P1-K△P3P4标＝P4-K△P4P5标＝P5-K△P5其K是小于1的系数，它可根据烟箱条烟重量分散情况确定，通常K在0.4～0.6之间选取。如选取K＝0.5，则判断标准为
判断标准确定，标定完毕。
步骤2在线检测各检测单元根据上述判断标准对生产过程中的烟箱进行检测，判断是否缺条。
步骤201数据采集启动输送带，当烟箱到达光电位置探测器4时，该探测器发出信号，此时，数据采集控制系统开始对各检测单元的输出信号Ni进行定时采集，如采集时间t＝10秒，测得各检测单元的Ni的平均值为Ni1＝3020个/秒Ni2＝3040个/秒Ni3＝3145个/秒Ni4＝4015个/秒Ni5＝4065个/秒步骤202数据处理数据采集控制系统根据采集各检测单元的Ni值进行Pi=Ln(NiNo)]]>计算P1i=Ln(30205000)=-0.5042]]>P2i=Ln(30405100)=-0.5173]]>P3i=Ln(31455150)=-0.4931]]>P4i=Ln(40154995)=-0.2184]]>P5i=Ln(40655010)=-0.2090]]>步骤3判断是否合格数据采集控制系统根据计算出各检测单元的Pi值与P标值进行比对，判断Pi值是否大于P标值，如Pi值＞P标值，则确定为缺条。5个检测单元，有一个Pi值＞P标值，就判断整烟箱缺条为不合格产品。
如前所述，P1i＝-0.5042＜P1标＝-0.3633 检测结果不缺条P2i＝-0.5173＜P2标＝-0.3754 检测结果不缺条P3i＝-0.4931＜P3标＝-0.3574 检测结果不缺条P4i＝-0.2184＞P4标＝-0.3653 检测结果缺条P5i＝-0.2090＞P5标＝-0.3637 检测结果缺条据此，判断该烟箱是缺条为不合格产品。当烟箱移至剔除装置的位置探测器13处时，位置探测器发出信号启动剔除装置，将不合格烟包剔除。
该检测方法流程图见图11，图9、图10 本实用新型条烟缺包的检测装置图9是X光源、X射线探测器安装在被检测条烟两侧图10是X光源、X射线探测器安装在被检测条烟的上下条烟缺包检测装置是烟箱缺条检测装置中选择1个X光源、1个X射线探测器的特例。除此之外，条烟缺包检测装置的配置与烟箱缺条检测装置的配置完全相同，其检测方法也一样。在此不再阐述。
虽然本发明已以一较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种成品烟箱缺条、条烟缺包X光检测装置，包括一个或多个X光源，一个或多个X射线探测器、框架、至少一个位置探测器及数据采集控制系统。所述数据采集控制系统分别与X射线探测器和位置探测器相连接，其特征在于，一个或多个X光源、和一个或多个X射线探测器分别安装在输送烟箱或条烟两侧(左、右或上、下)。一个或多个X光源与一个或多个X射线探测器构成一个或多个检测单元。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述X光源由电源系统、X射线发生器和冷却系统组成。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述X射线发生器采用的是X光管，X光管的阴极和阳极间加的高压V是可调节的，调节高压V可改变X射线强度。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，包括至少一个位置探测器，位置探测器安装烟箱输送带两侧且靠近检测框架处。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述位置探测器可选用光电式位置探测器或接触式开关、或电控限位装置等。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，该装置还包括屏蔽防护板，它安装在探测箱内且在X射线探测器后面箱体板上。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，该装置还包括X射线准直板，该板安装在探测器箱内，X射线探测器前面，准直板上，在对准X射线探测器的位置开有射线准直孔，X光源发出的X射线经准直孔射到X射线探测器上。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括剔除装置，所述剔除装置包括机座、驱动器、椎杆及位置探测器。剔除装置安装在检测装置的出口处。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述X射线探测器是闪烁计数器、或电离室、或正比计数管、或G-M管。
10.一种成品烟箱缺条、条烟缺包检测方法，其特征在于，包括如下步骤步骤1 检测前预先标定No1页及确定判断标准；对一个或多个检测单元在空带运行条件下，标定出在一定间隔时间内各检测单元输出信号的平均No值；用样品烟箱通过检测区，测量出烟箱不缺条及样品烟箱缺条两种情况，在一定时间间隔内，各检测单元输出信号的平均值，根据样品烟箱缺条与不缺条时检测单元输出信号平均值，确定判断标准P标；步骤2在线检测各检测单元对生产过程中烟箱进行检测，当输送带输送的烟箱移至位置探测器时，位置探测器发信号，此时检测装置开始对烟箱进行检测，在检测时间间隔内，测量出各检测单元输出信号平均值Ni并计算出各检测单元相应的Pi=Ln(NiNo)]]>值；步骤3判断是否合格根据步骤2测得的Pi与步骤1确定的判断标准P标进行判断Pi≤P标为合格产品，Pi＞P标为不合格产品，不合格产品有剔除装置予以剔除。
全文摘要
本发明公开了一种成品烟箱缺条、条烟缺包X光检测装置及其检测方法。该装置包括一个或多个X光源，一个或多个X射线探测器、框架、位置探测器及数据采集控制系统。所述X光源及X射线探测器，分别安装在被检测烟箱两侧，X光源与X射线探测器一一相对应，构成多个检测单元，对烟箱或条烟进行检测。根据各检测单元测量值与确定的判断标准值进行比较，测量值＞判断标准值为不合格烟箱或条烟，由剔除装置剔除。本装置为非接触无损检测，具有判断准确度高、安全性好、稳定、可靠等特点。
文档编号G01N23/00GK101021493SQ20071006402
公开日2007年8月22日 申请日期2007年2月16日 优先权日2007年2月16日
发明者邸生才 申请人:邸生才