一种非接触式激光测径仪的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种非接触式激光测径仪，属于烟草设备技术领域。
【背景技术】
[0002] 随着烟草行业的发展，竞争越来越激烈，对卷烟品质的要求也越来越高。滤棒是卷 烟的重要组成部分，其圆周的大小直接影响着烟支的接装质量，滤棒的圆周过大或过小都 将导致烟支漏气、掉嘴、烟支外观不良等重大质量缺陷的发生。不但给企业的产品形象带来 严重的损害，而且消费者的利益也蒙受了损失，同时还增加了物料的消耗。可见，保证滤棒 圆周大小的稳定性是提尚卷烟广品品质的关键环节。
[0003] 目前国内普遍使用的KDF2/KDF3滤棒成型机是通过气压检测方式检测滤棒圆周， 这种方式测量到的喷嘴内滤棒圆周变化所引起的气压变化值非常微弱，检测信号易受干 扰，气压与圆周变化关系为非线性，再加上现场所提供的气体压力波动的影响，检测精度较 低，稳定性较差，不能满足生产要求。再者其测量喷嘴易集灰尘和胶垢造成测量失准，因经 常停机保养测量管会造成设备运行效率低、原辅料消耗大等问题，严重制约了滤棒圆周稳 定性的提高。由于存在较多缺陷，生产中并未使用气压检测装置。
[0004] 实际生产中主要是依靠操作工经验性的通过量烟板估测滤棒圆周大小，这种检测 方式存在滞后性、劳动强度大、精度低等问题。
[0005] 部分滤棒成型机配有离线圆周检测装置。目前广泛使用的滤棒离线检测装置有 DTS测试系统、MTS系列型烟支/滤棒综合测试台和QTM综合测试台。离线检测方式是通过 人工或自动取样装置抽取一定数量的滤棒，利用滤棒综合测试台测量圆周，根据离线测量 数据，人工调节直径电机左右旋转，从而降低或升高成型压板冷却条的高度，增大或减小圆 周。该装置间隔一段时间自动取出样品进行检测，也没有达到滤棒圆周在线实时监控的程 度，其检测数据反馈给设备和操作者的时间有一定的滞后性。而且这种离线检测方法，取样 数量很有限，通过部分滤棒的测量数据来判断整体的圆周情况，只能是一种粗略的估计测 量，不能全面真实反映在线生产的滤棒圆周状况。
[0006] 福建龙岩卷烟厂对滤棒圆周在线检测装置采用成像法进行了研究，成像法是通过 成像技术将滤棒的端部拍摄下来，通过图像处理技术计算出滤棒的圆周，但在使用过程中 也发现了一些不足：:!)当滤棒成大小头时，由于检测装置只能拍摄滤棒的一个端部，检测 结果会出现偏差由于滤棒在传输过程中存在抖动现象，成像的图像就会与实际滤棒不 符；成型工段粉尘较大，当摄像头镜头上的粉尘较厚时，将直接影响检测效果，因此开机 一段时间就必须停机清洁，影响了设备的有效作业率由于KDF2在滤棒成型过程中比较 容易因为切刀粘胶而造成滤棒的毛切现象，毛切成像后会在图像上形成阴影，使计算结果 失准，易造成系统驱动电机误动作。
[0007] 当前，随着烟草行业"减害降焦"步伐的加快，高透、复合滤棒在卷烟生产中的运用 越来越广泛。原有气压检测方式受滤棒透气度的影响，无法实现对其圆周的精确控制。如 果激光检测技术能够得到成功应用，其非接触式检测方式不受滤棒透气度的影响，能够广 泛适用于各种滤棒圆周的精确控制。
[0008] 目前，公知的非接触式激光测径仪只有单方向和双方向两种，主要用于在线测量 各种横截面为圆的材料直径，比如各种电线、电缆、漆包线、软管和其他线材。但是对于横截 面为非圆的滤棒(烟支）直径的测量却存在测量结果准确性低，与离线综合测试台测量出的 结果存在偏差，无法对在线生产的滤棒(烟支）圆周的质量情况起到判定、指导和控制作用。 另外，应用双方向激光测径仪测量在线滤棒(烟支）的圆周时，测试窗口易集灰尘和胶垢导 致测量结果的精度和准确性大大降低。
[0009] 而KDF2/KDF3滤棒成型机是一个结构和系统十分完整和紧凑的设备，对其结构分 析，在满足设备现有功能不受影响的情况下，可以对滤棒进行检测的空间极为有限。同时 KDF3生产滤棒的速度到达10m/s，测试对象的直径在IOmm左右。测试对象(滤棒)的外部形 状和成型纸不能受损，需要在每支滤棒上进行圆周测试，而单向或者双向都难以满足测试 精度和数据处理的需要。这些问题正是目前需要突破的难点。 【实用新型内容】
[0010] 本实用新型要解决的技术问题是：本实用新型提供一种非接触式激光测径仪，以 用于解决：当前滤棒测径仪不能在线实时测量滤棒直径的问题；当前滤棒测径仪不能高速 检测滤棒直径的问题；当前滤棒测径仪测量精度不够高的问题；当前滤棒测径仪体积尺寸 过大的问题，不能安装于滤棒成型机滤棒出口处的狭小安装空间内的问题；当前滤棒测径 仪不能消除滤棒附着的胶水对测量精度的影响的问题；当前测径仪测量结果不能实时反馈 给滤棒成型机以实时控制滤棒的生产过程的问题。
[0011] 本实用新型技术方案是：一种非接触式激光测径仪，包括半导体激光发射器1、电 机2、八棱镜3、半平面透镜I 4、滤棒通道5、半平面透镜II 6、光电接收器7 ;所述滤棒通道 5周围安装有四组光电测径传感器，四组光电测径传感器的结构均相同，其中每一组光电测 径传感器均包括半导体激光发射器1、电机2、八棱镜3、半平面透镜I 4、半平面透镜II 6、光 电接收器7 ;所述电机2与八棱镜3相连带动八棱镜3转动，半导体激光发射器1发射的激 光直射到转动的八棱镜3上，八棱镜3再把激光折射到半平面透镜I 4上通过半平面透镜 I 4形成一组平行光平行的直射过滤棒通道5照射到半平面透镜II 6上，穿过半平面透镜 II 6的光被光电接收器7接收，通过光电接收器7将接收到的光信号转化成数字信号。
[0012] 所述非接触式激光测径仪还包括测径仪机壁9,所述半导体激光发射器1、电机2、 八棱镜3、半平面透镜I 4、被测滤棒5、半平面透镜II 6、光电接收器7均设置在测径仪机壁 9内，测径仪机壁9上设置有导向孔10、清洁喷嘴11 ;所述导向孔10正对着滤棒通道5。
[0013] 所述滤棒通道5周围安装有四组光电测径传感器，且四组光电测径传感器分别与 水平面成90°、135°、180°、225°安装，且所述四组电机2、八棱镜3也分别与水平面成 90°、135°、180°、225°安装于测径仪机壁9上。
[0014] 所述的非接触式激光测径仪的测试的具体过程为：
[0015] StepU首先被测滤棒12穿过滤棒通道5时；其中一组光电测径传感器的半导体激 光发射器1发出激光光束，经八棱镜3折射的激光束通过半平面透镜I 4转换为平行光并 通过滤棒通道5,当滤棒通道5中有被测滤棒12时，被测滤棒12会遮挡部分平行光，没被遮 挡的平行光经半平面透镜II 6汇聚在光电接收器7上；
[0016] Step2、被被测滤棒12遮挡的平行光经光电接收器7转换成低电平；没有被被测滤 棒12遮挡的平行光则转换为高电平；
[0017] Step3、通过记录光电接收器7接收到低电平信号存在的时间t，再通过电机2的转 速ω X八棱镜3的内切圆半径r计算出穿过半平面透镜I 4的平行光扫描被测滤棒12的 速度为v，V= ω Xr，最后通过公式Dl=vXt求出被测滤棒12的外径值Dl ;
[0018] Step4、同时另外三组光电测径传感器测量出其余三个外径值D2、D3、D4 ;
[0019] Step5、通过Dl、D2、D3、D4求出外径的平均值再利用圆周公式求出被测滤棒12 的圆周值。
[0020] 本实用新型的工作原理是：
[0021] 所述测径仪的体积小于270mmX 250mmX 70mm (高X长X宽）。所述一种新型在 线非接触式激光测径仪对滤棒同一截面的四个方向进行扫描，得到四组直径值，求其均值 即是所需直径值。
[0022] 在图2中，所述一种新型在线非接触式激光测径仪的检测原理为半导体激光器1 发出激光光束，电机2带动八棱镜3高速旋转，经八棱镜3反射的激光束通过半平面透镜4 转换为平行光并通过测试区。当测试区有被测滤棒12时，被测滤棒12会遮挡部分平行光， 没被遮挡的平行光经半平面透镜6汇聚在光电接收器7上。被被测滤棒12遮挡的平行光 由光电接收器7转换成低电平，而没有被被测滤棒12遮挡的平行光则转换为高电平。电机 2的转速ωX八棱镜3的内切圆半径r计算出穿过半平面透