一种打叶复烤厂用升降式片烟在线取样检测装置及方法与流程

本发明涉及卷烟原料加工技术领域，尤其涉及一种打叶复烤厂用升降式片烟在线取样检测装置及方法。

背景技术：

目前，当前卷烟加工企业都着重与打叶复烤环节设备和工艺的优化提升工作，作为烟草原料的重要加工环节，打叶复烤厂加工片烟的结构等指标严重影响了后续卷烟厂烟丝结构，对卷烟的物理指标、和感官质量都存在较大的影响作用。打叶复烤厂的取样检查过程较为复杂，通常由打叶后、风分后、复烤前、复烤后取样点人工采集，送至专用仪器上进行结构检测，劳动强度较大且时效性差。

对于烟片片型、结构的检测，复烤厂多采用振筛的方式，当前机器视觉技术日趋先进，采用图像ccd+软件轮廓识别的方法进行片烟结构的检测，逐渐成为一种趋势，目前复烤厂现有的图像检测设备，由于体积较大，而无法与生产线在线检测进行结合。

因此，有必要研究出一种可以实现打叶复烤生产线在线取样的方法，通过自动取样、传送装置，实现片烟自动取样，然后进行图像法片烟结构的检测，对打叶复烤厂的片烟片型和结构指标控制具有十分重要的意义。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种打叶复烤厂用升降式片烟在线取样检测装置及方法，能够使烟叶生产的片烟图像检测设备与片烟生产线结合，自动自动取样，然后进行图像法片烟结构的检测。

本发明采用的技术方案为：

一种打叶复烤厂用升降式片烟在线取样检测装置，包括取样装置、片烟传输装置、片烟检测装置和用于控制上述各个装置的控制器，所述的取样装置的出料口设置在片烟传输装置的正上方，所述的片烟传输装置的出料口设置在片烟检测装置的进料口上方，片烟检测装置的出料口设置有出料皮带；

所述的取样装置包括取料腔和设置在取料腔内部的第一直流电机、第一输送皮带以及设置在取料腔下部的步进电机和设置在取料腔上部的取料容器，取料腔在步进电机的作用下做升降运动，所述取料腔的一端设置有出料口，另一端设置有进料口，取料容器设置在进料口的正上方；第一输送皮带一端设置在进料口的下方，另一端设置在出料口的上方；所述的取料腔出料口设置有落料挡板，所述的落料挡板通过自动闭合装置固定设置在出料口，所述的落料挡板设置有撞击部和与其配合用于打开落料挡板的撞针，所述的撞针固定设置在片烟输送装置上方；

所述的片烟传输装置包括有第二直流电机、第二输送皮带，所述第二输送皮带一端设置在取料腔的出料口正下方，另一端水平设置；

所述的片烟检测装置包括有图像传感器、光源、负压落料腔和风机，所述的负压落料腔竖直设置在第二输送皮带出料端的正下方，负压落料腔的一侧壁上均匀设置有负压吸附孔，与其相对的侧壁为透光板，所述的风机通过负压管道分别与负压吸附孔相连通，所述的光源设置在透光板的外侧，图像传感器设置在光源的后面。

还包括有导向辊，所述的导向辊设置在第一输送皮带上，使第一输送皮带形成一段具有一定坡度的输送区，所述的具有一定坡度的输送区的上方均匀设置有多个料层厚度控制挡板，所述的每个料层厚度控制挡板底部与其正对的输送区的高度相同。

还包括有落料滑道，所述的落料滑道一端设置在第一输送皮带的出料端，另一端设置在落料口挡板的一侧边的上方。

还包括有皮带清扫装置，所述的皮带清扫装置分别设置在第一输送皮带、第二输送皮带的下方和第一输送皮带进料端。

所述的皮带清扫装置采用毛刷。

还包括有阀岛控制器，所述的风机14通过阀岛控制器与负压吸附管和落料吸附板连通，其中阀岛控制器控制区域吸附孔，达到分区吸附的效果。

一种基于根据权利要求1所述的打叶复烤厂用升降式片烟在线取样检测装置的检测方法，包括如下步骤：

a：取样检测装置的初始化：

启动本装置，取样装置处于初始化位置，其中取样装置保持与打叶复烤生产线取样点平行的位置，且落料口在撞针的作用下呈打开状态；

b：当需要在线自动采样时，系统控制器装置收到无线启动信号，获取取样脉冲信号通知，从而发送启动信号到步进电机，步进电机开始转动，将取样装置朝生产线垂直的方向进行提升，此时由于脱离撞针，落料口挡板呈闭合状态；与此同时，发送控制信号到片烟传输装置使其开始运转，传送带开始提升；

c：样品在取样装置上后，取样装置在步进电机的控制下，快速下降达到预定取样位置，片烟在取样料斗中积存，同时传送皮带将片烟向取样料斗内部快速运输，从而避免片烟在取样料斗中积存溢出；

d：片烟摊薄落料：取样时间结束后，步进电机控制取样装置，使其旋转至初始化位置，落料口挡板在撞针的作用下，呈打开状态，第一直流电机进行启动，对物料进行慢速物料运输，片烟在料层厚度控制挡板处被阻挡，使片烟成摊薄的状态输送到落料口挡板处，通过打开的落料口进入到第二输送皮带上，控制器控制第二直流电机转动，从而带动第二输送皮带进行高速物料运输，从而进一步对待检测片烟进行摊薄，避免物料过多造成检测装置处物料堆叠，并把摊薄的片烟输送到片烟检测机构进行检测；

e：片烟结构检测：片烟从第二输送皮带处掉落，下落至负压落料腔，控制器发送启动信号到风机，风机启动后进行抽风动作，从而带动多个负压管，使负压落料腔形成负压区，通过与图像ccd位置相反一侧的负压落料腔开孔，对片烟进行吸附作用，从而使片烟吸附于图像ccd的采样范围内；同时图像ccd高速采样片烟图像，发送到控制器，然后对接收到的片烟图像进行图像处理，采样片烟轮廓图像像素信息，计算片烟面积数值；

f：最后，控制器控制风机停止运行，负压关闭，片烟在负压落料腔失去负压而自由滑落，从而通过出料皮带进行出料，片烟从取样检测系统中排出，完成片烟的自动采集。

本发明在现有烟叶生产流水线上通过增加取烟装置，并在传输过程中对片烟摊薄处理，最后利用负压落料腔对片烟进行定位，通过图像传感器对定位后的片烟进行采集，从而使片烟图像检测设置能够对采集到的片烟图像进行直接处理，从而极大地提高工作效率，降低了工作强度。使片烟检测时不需要多个操作人员在取样点进行取样，也避免了人为取样间隔时间的不准确，实现自动片烟取样；其次，采用了负压吸附的方式进行样品检测，替代了目前常用的皮带摊薄系统，实现了取样、检测的自动化，装置的小型化，从而可以实现打叶复烤过程片烟结构的在线自动检测。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的流程图。

具体实施方式

如图1和2所示，本发明包括一种打叶复烤厂用升降式片烟在线取样检测装置，包括取样装置、片烟传输装置、片烟检测装置和用于控制上述各个装置的控制器，所述的取样装置的出料口设置在片烟传输装置的正上方，所述的片烟传输装置的出料口设置在片烟检测装置的进料口上方，片烟检测装置的出料口设置有出料皮带19；

所述的取样装置包括取料腔和设置在取料腔内部的第一直流电机3、第一输送皮带6以及设置在取料腔下部的步进电机9和设置在取料腔上部的取料容器，取料腔在步进电机9的作用下做升降运动，所述取料腔的一端设置有出料口，另一端设置有进料口，取料容器设置在进料口的正上方；第一输送皮带6一端设置在进料口的下方，另一端设置在出料口的上方；所述的取料腔出料口设置有落料挡板1，所述的落料挡板1通过自动闭合装置固定设置在出料口，所述的落料挡板1设置有撞击部和与其配合用于打开落料挡板的撞针19，所述的撞针19固定设置在片烟输送装置上方；所述的自动闭合装置可以采用弹簧机构,保持落料挡板1的常闭状态，当有撞针19撞击时，落料挡板1被撞针19打开。

所述的片烟传输装置包括有第二直流电机12、第二输送皮带11，所述第二输送皮带11一端设置在取料腔的出料口正下方，另一端水平设置；

所述的片烟检测装置包括有图像传感器17、光源16、负压落料腔15和风机14构成，所述的负压落料腔15竖直设置在第二输送皮带11出料端的正下方，负压落料腔15的一侧壁上均匀设置有负压吸附孔，与相对的侧壁为透光板，所述的风机14通过负压管道13分别与负压吸附孔相连通，所述的光源16设置在透光板的外侧，图像传感器17设置在光源16的后面。所述的图像传感器采用图像ccd。还包括有阀岛控制器，所述的风机14通过阀岛控制器与负压吸附管和落料吸附板连通，其中阀岛控制器控制区域吸附孔，达到分区吸附的效果。负压落料腔15采用亚克力板负压落料腔，具有如下优点1、减小了检测装置体积，目前打叶复烤厂常用的图像法测片烟大小装置，采用多层皮带逐步摊薄物料，图像ccd装置在最下层皮带的物料出口一侧，图像ccd单独占用空间，这种装置结构使得设备体积增大。2、目前复烤厂常用的高速皮带+高速ccd检测方法，高速运动的片烟和图像采样速度匹配，检测过程中如果片烟速度不能与皮带速度保持一致，则易造成图像采样的畸变。3、目前复烤厂常用的检测方法，容易造成仪器的漂移，从而需要定期进行仪器的标定，较为复杂。

还包括有导向辊4，所述的导向辊4设置在第一输送皮带6上，使第一输送皮带6形成一段具有一定坡度的输送区，所述的具有一定坡度的输送区的上方均匀设置有多个料层厚度控制挡板5，所述的每个料层厚度控制挡板5底部与其正对的输送区的高度相同。取样装置中的料层厚度控制挡板5，其目的在于实现片烟从“取样装置——检测装置”输送过程中，控制片烟运输的厚度。

还包括有落料滑道2，所述的落料滑道2一端设置在第一输送皮带6的出料端，另一端设置在落料口挡板1的一侧边的上方。所述的第一、第二输送皮带上带有凸出的纹理，从而便于实现片烟的携带传输。

还包括有轴承7和支撑杆10，所述的轴承设置在步进电机的下方，支撑杆用于支撑取料腔，实际操作中，步进电机转动的同时也起到支撑作用，当步进电机不在中间未知时，通过支撑杆使取料腔与步进电机所在的支柱一体化，从而使其对取样料斗的支撑作用，增强采样检测设备的稳固性。

还包括有皮带清扫装置8，所述的皮带清扫装置8分别设置在第一输送皮带6、第二输送皮带11的下方和第一输送皮带6进料端。所述的皮带清扫装置8采用毛刷。其目的在于避免片烟被携带进入皮带传输装置中，并起到清理皮带表面的作用。

一种基于根据权利要求所述的打叶复烤厂用升降式片烟在线取样检测装置的检测方法，包括如下步骤：

a：取样检测装置的初始化：

启动本装置，取样装置处于初始化位置，其中取样装置保持与打叶复烤生产线取样点平行的位置，且落料口在撞针的作用下呈打开状态；

b：当需要在线自动采样时，系统控制器装置收到无线启动信号，获取取样脉冲信号通知，从而发送启动信号到步进电机9，步进电机9开始转动，将取样装置朝生产线垂直的方向进行旋转，此时由于脱离撞针，落料口挡板1呈闭合状态；与此同时，发送控制信号到片烟传输装置使其开始运转。

c：样品在取样装置上后，取样装置在步进电机的控制下，下降快速达到预定取样位置，片烟在取样料斗中积存，同时传送皮带将片烟向取样料斗内部快速运输，从而避免片烟在取样料斗中积存溢出；

d：片烟摊薄落料：取样时间结束后，步进电机9控制取样装置，使其旋转至初始化位置，落料口挡板1在撞针的作用下，呈打开状态，第一直流电机3进行启动，对物料进行慢速物料运输，片烟在料层厚度控制挡板5处被阻挡，使片烟成摊薄的状态输送到落料口挡板处，通过打开的落料口进入到第二输送皮带11上，控制器控制第二直流电机12转动，从而带动第二输送皮带11进行高速物料运输，从而进一步对待检测片烟进行摊薄，避免物料过多造成检测装置处物料堆叠，并把摊薄的片烟输送到片烟检测机构进行检测；

e：片烟结构检测：片烟从第二输送皮带11处掉落，下落至负压落料腔15，控制器发送启动信号到风机14，风机14启动后进行抽风动作，从而带动多个负压管13，使负压落料腔15形成负压区，通过与图像ccd位置相反一侧的负压落料腔15开孔，对片烟进行吸附作用，从而使片烟吸附于图像ccd的采样范围内；同时图像ccd高速采样片烟图像，发送到控制器，然后对接收到的片烟图像进行图像处理，采样片烟轮廓图像像素信息，计算片烟面积数值；

f：最后，控制器控制风机停止运行，负压关闭，片烟在负压落料腔失去负压而自由滑落，从而通过出料皮带进行出料，片烟从取样检测系统中排出，完成片烟的自动采集。

传输装置中第一直流电机3的转速通过控制器产生的pwm波进行转速控制，速度控制更加精确，稳定。且在检测过程中，光源16常亮。

本发明在现有烟叶生产流水线上通过增加取烟装置，并在传输过程中对片烟摊薄处理，最后利用负压落料腔对片烟进行定位，通过图像传感器对定位后的片烟进行采集，从而使片烟图像检测设置能够对采集到的片烟图像进行直接处理，从而极大地提高工作效率，降低了工作强度。使片烟检测时不需要多个操作人员在取样点进行取样，也避免了人为取样间隔时间的不准确，实现自动片烟取样；其次，采用了负压吸附的方式进行样品检测，替代了目前常用的皮带摊薄系统，实现了取样、检测的自动化，装置的小型化，从而可以实现打叶复烤过程片烟结构的在线自动检测。