一种应用于小包烟加工的应急缓存系统的制作方法

本发明涉及烟草加工技术领域，尤其涉及一种应用于小包烟加工的应急缓存系统。

背景技术：

烟草包装盒子一般分为两种，一种是长条装的，一种是散装的。为便于携带，散装烟盒一般是5支装香烟盒，7支装香烟盒，10支装香烟盒，14支装香烟盒，20支装香烟盒。在进行包装加工过程中，通常设置有主机和辅机进行搭配，主机主要负责将每根独立的烟支包装在一个小包内形成一包烟，主机将包装后的小包烟传输给辅机，辅机的作用可以将小包烟再次包装，形成一条烟，一般情况下，每条烟中会有10个小包烟。

现有的技术中，辅机的加工速度通常大于主机的加工速度，并且辅机可以根据输送的小包烟的数量的多少自动调节加工速度，以确保能够处理完主机输出的小包烟，但是在辅机出现故障时，需要将主机一起停下，通常主机的工作流程十分复杂，包含了较多的处理单元，停机再启动的过程十分繁琐，现有的主机与辅机之间的输料方式不够合理，导致生产效率较低，影响生产进度，在不停下主机的过程中，通常会紧急采用人工或增加储存设备对主机输出的小包烟进行储存，这种缓存方式容易对小包烟造成挤压损坏，导致整体的加工质量较低。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种应用于小包烟加工的应急缓存系统，能够在辅机故障时对主机输送的小包烟进行缓存并合理的进行配料，同时能够提高配送的小包烟的质量，以解决现有的小包烟加工过程效率较低、输料不够合理以及配料质量得不到保证的问题。

为了解决上述问题，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种应用于小包烟加工的应急缓存系统，包括主控模块、存料通道、出料通道以及存料机构，所述主控模块分别与存料通道、出料通道以及存料机构电连接，所述存料通道和出料通道的一端分别与存料机构相连接，所述存料通道远离存料机构的一端与主机相连接，所述出料通道远离存料机构的一端与辅机相连接，所述存料通道与主机的连接处设置有拨料组件，所述拨料组件用于将主机输出的小包烟拨入存料通道内；

所述存料机构包括存料组件以及上料组件，所述存料组件用于存储从存料通道输入的小包烟，所述上料组件用于将存料组件中存储的小包烟配送至出料通道；

所述主控模块包括信号收发单元、配料控制单元、存料控制单元、第一检测单元以及存储单元，所述信号收发单元用于接收辅机的运作状态信号，所述运作状态信号包括运作正常信号以及运作故障信号；

所述主控模块配置有第一控制策略，所述第一控制策略包括当信号收发单元接收到运作故障信号时发送第一运作信号至存料控制单元，所述存料控制单元接收到第一运作信号后控制存料通道和存料组件进行运作；当信号收发单元接收到运作正常信号时发送第二运作信号至配料控制单元，所述配料控制单元接收到第二运作信号后控制上料组件和出料通道进行运作；

所述第一检测单元包括第一计数器以及第二计数器，所述第一计数器用于计算存料通道输入存料组件内的小包烟的第一数量，所述第二计数器用于计算上料组件配送至出料通道上的小包烟的第二数量；

所述主控模块还配置有第二控制策略，所述第二控制策略包括将第一数量与预设的第一阈值进行比较，当第一数量等于第一阈值时，发送第一停止信号至存料控制单元，所述存料控制单元接收到第一停止信号后控制存料通道和存料组件停止运作；当第二数量等于第一数量时，发送第二停止信号至配料控制单元，所述配料控制单元接收到第二停止信号后控制上料组件和出料通道停止运作；

所述存储单元存储有主机的输出速度以及辅机的加工速度，所述加工速度大于输出速度；

所述配料控制单元配置有第一算法、第二算法以及配料策略，所述第一算法根据第一数量计算得到配料速度；所述第二算法根据输出速度和加工速度计算得到差速值；

所述配料策略包括当配料速度大于差速值时，根据差速值控制上料组件和出料通道进行运作；当配料速度小于等于差速值时，根据配料速度控制上料组件和出料通道进行运作。

进一步地，所述第一算法配置为其中，vp为配料速度，x为第一数量，k为预设值且k大于1；所述第二算法配置为vc＝vj-vs，其中，vc为差速值，vj为加工速度，vs为输出速度。

进一步地，所述出料通道靠近上料组件的一侧设置有翻转组件，所述翻转组件用于对上料组件输送的小包烟进行翻转，所述主控模块还包括第二检测单元，所述第二检测单元用于检测小包烟的外包装是否有凹陷和鼓起；

所述第二检测单元包括扫描器，所述扫描器用于获取小包烟顶面的立体图片信息；

所述主控模块还包括处理单元，所述处理单元包括第一处理策略、第三算法以及第一筛选策略；

所述第一处理策略包括根据接收的小包烟顶面的立体图片信息进行3d建模，再均匀获取小包烟顶面的若干点与扫描器之间的若干第一距离；

所述第三算法根据若干第一距离计算出第一检测值；

所述第一筛选策略包括将第一检测值与预设的第一阈值进行比对，当第一检测值大于第一阈值时，输出第一不合格信号；当第一检测值小于等于第一阈值时，输出第一合格信号；

所述第一不合格信号包括小包烟顶面存在凹陷或鼓起，所述第一合格信号包括小包烟顶面包装合格。

进一步地，所述第三算法配置为其中，p1为第一检测值，sx为第一距离，n为获取的第一距离的数量。

进一步地，所述第二检测单元还包括位移传感器，所述位移传感器用于获取小包烟侧面若干点与位移传感器之间的距离；

所述处理单元还包括第二处理策略、第四算法以及第二筛选策略；

所述第二处理策略包括根据接收到的小包烟侧面若干点与位移传感器之间的距离进行标记，并将小包烟两个相对的侧面与位移传感器之间的距离分别标记为若干第二距离和若干第三距离；

所述第四算法根据若干第二距离和若干第三距离计算得出第二检测值；

所述第二筛选策略包括将第二检测值与预设的第二阈值进行比对，当第二检测值大于第二阈值时，输出第二不合格信号；当第二检测值小于等于第二阈值时，输出第二合格信号；

所述第二不合格信号包括小包烟侧面存在凹陷或鼓起，所述第一合格信号包括小包烟侧面包装合格。

进一步地，所述第四算法配置为

其中，p2为第二检测值，sy为第二距离，sz为第三距离，m为获取的第二距离和第三距离的数量。

进一步地，所述第二检测单元还包括摄像头，所述摄像头用于获取小包烟顶面的的第一图像；

所述存储单元还存储有小包烟顶面的预存图像；

所述处理单元还包括比对策略，所述比对策略包括将第一图像与预存图像进行形状比对并得到第一面积差值，当第一面积差值大于预设的第三阈值时，输出第三不合格信号；当第一面积差值小于等于第三阈值时，输出第三合格信号；

所述第三不合格信号包括小包烟拐角存在凹陷或鼓起，所述第三合格信号包括小包烟拐角包装正常。

进一步地，所述比对策略还包括第一面积差值获取子策略，所述第一面积差值获取子策略包括分别获取第一图像和预存图像的第一边框和第二边框，再将第一边框和第二边框进行重合，然后裁切掉第一边框凸出于第二边框的若干第一区域以及补齐第一边框凹陷于第二边框的若干第二区域，最后将若干第一区域的面积与若干第二区域的面积相加得到第一面积差值。

进一步地，所述比对策略还包括边框获取子策略，所述边框获取子策略包括将沿第一图像的外边进行划线的区域设定为第一边框，将沿预存图像的外边进行划线的区域设定为第二边框。

进一步地，所述翻转组件远离上料组件的一侧还设置有剔除组件，所述主控模块还配置有剔除单元，所述剔除单元配置有剔除策略，所述剔除策略包括当剔除单元接收到第一不合格信号、第二不合格信号或第三不合格信号后控制剔除组件进行剔除作业。

本发明的有益效果：本发明设置的应急缓存系统能够在辅机故障时及时投入工作，使主机能够持续保持工作状态，在辅机正常运作时，能够及时开启上料组件和出料通道，将存料机构内的小包烟及时送出，同时通过设置配料控制单元，能够根据存料机构内存储的小包烟的数量调整配料的速度，实现快速合理的进行配料，有助于在提高加工效率的同时保证运作的合理性。

本发明通过增加第二检测单元和处理单元，该设计能够对上料组件送出的小包烟进行质量检测，通过对小包烟的顶面和侧面进行检测，同时配合翻转组件能够对小包烟进行全面的扫描检测，能够筛查处小包烟是否存在凹陷和鼓起的问题，再配合剔除组件能够及时剔除不合格的小包烟。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为应急缓存系统与主机和辅机的连接原理图；

图2为实施例一中本发明与主机和辅机的原理框图；

图3为实施例一中主控模块的原理框图；

图4为实施例二中本发明与主机和辅机的连接原理图；

图5为实施例二中主控模块的原理框图。

图中：1、应急缓存系统；11、存料机构；111、存料组件；112、上料组件；113、翻转组件；114、剔除组件；115、拨料组件；12、存料通道；13、出料通道；14、主控模块；141、信号收发单元；142、配料控制单元；143、存料控制单元；144、第一检测单元；1441、第一计数器；1442、第二计数器；145、存储单元；146、处理单元；147、剔除单元；148、第二检测单元；1481、扫描器；1482、位移传感器；1483、摄像头；2、主机；3、辅机。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

实施例一，请参阅图1和图2，一种应用于小包烟加工的应急缓存系统1，包括主控模块14、存料通道12、出料通道13以及存料机构11，主控模块14分别与存料通道12、出料通道13以及存料机构11电连接，存料通道12和出料通道13的一端分别与存料机构11相连接，存料通道12远离存料机构11的一端与主机2相连接，出料通道13远离存料机构11的一端与辅机3相连接，存料通道12与主机2的连接处设置有拨料组件115，拨料组件115用于将主机2输出的小包烟拨入存料通道12内，正常运作时，主机2将加工后的小包烟直接传输至辅机3，在辅机3故障时，关闭主机2与辅机3之间的连接通道，开启拨料组件115将小包烟拨入存料通道12，再将主机2加工的小包烟通过存料通道12存储至存料机构11内。

存料机构11包括存料组件111以及上料组件112，存料组件111用于存储从存料通道12输入的小包烟，上料组件112用于将存料组件111中存储的小包烟配送至出料通道13，在辅机3故障解除正常运作后，上料组件112将小包烟传输至出料通道13，出料通道13将小包烟传输至辅机3。

请参阅图3，主控模块14包括信号收发单元141、配料控制单元142、存料控制单元143、第一检测单元144以及存储单元145，信号收发单元141用于接收辅机3的运作状态信号，运作状态信号包括运作正常信号以及运作故障信号。

主控模块14配置有第一控制策略，第一控制策略包括当信号收发单元141接收到运作故障信号时发送第一运作信号至存料控制单元143，存料控制单元143接收到第一运作信号后控制存料通道12和存料组件111进行运作；当信号收发单元141接收到运作正常信号时发送第二运作信号至配料控制单元142，配料控制单元142接收到第二运作信号后控制上料组件112和出料通道13进行运作。

第一检测单元144包括第一计数器1441以及第二计数器1442，第一计数器1441用于计算存料通道12输入存料组件111内的小包烟的第一数量，第二计数器1442用于计算上料组件112配送至出料通道13上的小包烟的第二数量。

主控模块14还配置有第二控制策略，第二控制策略包括将第一数量与预设的第一阈值进行比较，当第一数量等于第一阈值时，发送第一停止信号至存料控制单元143，存料控制单元143接收到第一停止信号后控制存料通道12和存料组件111停止运作；当第二数量等于第一数量时，发送第二停止信号至配料控制单元142，配料控制单元142接收到第二停止信号后控制上料组件112和出料通道13停止运作。通过对第一数量和第二数量的监控，能够知道存储的小包烟的数量和输出的小包烟的数量，第一阈值为存料机构11存储的上限值，当第二数量等于第一数量时，表明存料机构11内的小包烟全部被输出完毕。

存储单元145存储有主机2的输出速度以及辅机3的加工速度，加工速度大于输出速度，辅机3的加工速度大于主机2的输出速度，能够保证主机2处于持续运作状态，同样在辅机3故障解除后，使主机2和存料机构11一起向辅机3输料时，能够保证辅机3的加工量能够对主机2和存料机构11输出的小包烟进行充分消化。

配料控制单元142配置有第一算法、第二算法以及配料策略，第一算法根据第一数量计算得到配料速度；第二算法根据输出速度和加工速度计算得到差速值。

配料策略包括当配料速度大于差速值时，根据差速值控制上料组件112和出料通道13进行运作；当配料速度小于等于差速值时，根据配料速度控制上料组件112和出料通道13进行运作，该设计能够在保证存料机构11和主机2向辅机3配料的过程中，使辅机3的加工量能够消化完的情况下，尽可能提高存料机构11向辅机3的配料速度，以保证存料机构11内存储的小包烟尽快的输送完，能够尽快清空存料机构11内的余量，提高应急缓存的抗风险能力。

第一算法配置为其中，vp为配料速度，x为第一数量，k为预设值且k大于1；第二算法配置为vc＝vj-vs，其中，vc为差速值，vj为加工速度，vs为输出速度。

第一算法中，分母所代表的含义为输送完第一数量的小包烟所需的时间，在x大于等于1时，求得若干以3为底x的对数的值相差不大，从而尽可能保证无论第一数量为多少时，使最终的配料时间相差不大，分母中增加k作为预设值，能够根据实际运作时的需要调整配料的时间，通过分子的第一数量除去分母能够得到最终的配料速度。

第二算法中，通过计算加工速度和输出速度的差值能够得到二者的差速值。

通过第一算法能够计算出存料机构11内的小包烟在尽量短的时间内全部配送完成的速度，并且存料机构11内存储的小包烟数量不同，通过第一算法计算出的配料速度也会不同，通过改变配料速度，能够使不同数量的小包烟都能在相近的时间段内配送完成。这样的配送方案，能够使得在存料机构11内存储的小包烟数量少时，尽可能的降低配料速度以减少辅机3在一定时间段内的加工数量，保证辅机3能够平稳运作，在存料机构11内存储的小包烟的数量多时，提高配料速度能够尽快清空存料机构11内的小包烟，为下一次应急缓存留余量。能够在保证加工效率的同时提高配料的合理性。

实施例二，请参阅图4和图5，出料通道13靠近上料组件112的一侧设置有翻转组件113，翻转组件113用于对上料组件112输送的小包烟进行翻转，主控模块14还包括第二检测单元148，第二检测单元148用于检测小包烟的外包装是否有凹陷和鼓起。

第二检测单元148包括扫描器1481，扫描器1481用于获取小包烟顶面的立体图片信息。

主控模块14还包括处理单元146，处理单元146包括第一处理策略、第三算法以及第一筛选策略。

第一处理策略包括根据接收的小包烟顶面的立体图片信息进行3d建模，再均匀获取小包烟顶面的若干点与扫描器1481之间的若干第一距离；

第三算法根据若干第一距离计算出第一检测值。

第三算法配置为其中，p1为第一检测值，sx为第一距离，n为获取的第一距离的数量；

第三算法为n组第一距离的标准差，通过标准差能够反应n组第一距离相互之间差距的大小情况，在小包烟质量合格的情况下，其顶面各点至扫描器1481之间的距离应大致相同，如果存在鼓包或者凹陷的问题，其顶面各点至扫描器1481之间的距离一定会有所不同。通过第三算法能够计算出第一检测值，第一检测值能够反映出顶面各点距离扫描器1481的第一距离的波动值，在波动值较大的情况下，小包烟的顶面一定会存在凹陷或鼓起的问题，能够对不合格的小包烟进行精准筛查，有助于提高加工的质量。

第一筛选策略包括将第一检测值与预设的第一阈值进行比对，当第一检测值大于第一阈值时，输出第一不合格信号；当第一检测值小于等于第一阈值时，输出第一合格信号。第一不合格信号包括小包烟顶面存在凹陷或鼓起，第一合格信号包括小包烟顶面包装合格。

第二检测单元148还包括位移传感器1482，位移传感器1482用于获取小包烟侧面若干点与位移传感器1482之间的距离。

处理单元146还包括第二处理策略、第四算法以及第二筛选策略。

第二处理策略包括根据接收到的小包烟侧面若干点与位移传感器1482之间的距离进行标记，并将小包烟两个相对的侧面与位移传感器1482之间的距离分别标记为若干第二距离和若干第三距离，在小包烟外包装合格的情况下，其相对两个侧面若干组相对应的点距离位移传感器1482的距离之和应大致相同。

第四算法根据若干第二距离和若干第三距离计算得出第二检测值。

第四算法配置为

其中，p2为第二检测值，sy为第二距离，sz为第三距离，m为获取的第二距离和第三距离的数量。第四算法为m组第二距离和m组第三距离分别相加后的标准差，通过标准差能够反应m组第二距离和m组第三距离相加之后相互之间差距的大小情况。

第二检测值能够反映小包烟相对两个侧面的若干第二距离和若干第三距离之和的波动情况，在第二距离和第三距离之和的波动情况较大时即第二检测值较大时，表明小包烟的两个相对侧面一定会存在凹陷和鼓起的问题，通过第四算法能够准确得出小包烟的侧面包装是否存在凹陷和鼓起的问题。

第二筛选策略包括将第二检测值与预设的第二阈值进行比对，当第二检测值大于第二阈值时，输出第二不合格信号；当第二检测值小于等于第二阈值时，输出第二合格信号。第二不合格信号包括小包烟侧面存在凹陷或鼓起，第一合格信号包括小包烟侧面包装合格。

第二检测单元148还包括摄像头1483，摄像头1483用于获取小包烟顶面的的第一图像；

存储单元145还存储有小包烟顶面的预存图像；

处理单元146还包括比对策略，比对策略包括将第一图像与预存图像进行形状比对并得到第一面积差值，当第一面积差值大于预设的第三阈值时，输出第三不合格信号；当第一面积差值小于等于第三阈值时，输出第三合格信号；通过获取配料过程中的小包烟的图像并进行比对，能够将拐角凹陷的小包烟进行筛除。

第三不合格信号包括小包烟拐角存在凹陷或鼓起，第三合格信号包括小包烟拐角包装正常。

比对策略还包括第一面积差值获取子策略，第一面积差值获取子策略包括分别获取第一图像和预存图像的第一边框和第二边框，再将第一边框和第二边框进行重合，然后裁切掉第一边框凸出于第二边框的若干第一区域以及补齐第一边框凹陷于第二边框的若干第二区域，最后将若干第一区域的面积与若干第二区域的面积相加得到第一面积差值。

比对策略还包括边框获取子策略，边框获取子策略包括将沿第一图像的外边进行划线的区域设定为第一边框，将沿预存图像的外边进行划线的区域设定为第二边框。如果小包烟的拐角存在凹陷和鼓起，在进行比对时第一边框和第二边框的形状肯定会有所不同，将突出和凹陷的区域的面积进行相加即可得出小包烟的凹陷和鼓起的问题是否严重。

翻转组件113远离上料组件112的一侧还设置有剔除组件114，主控模块14还配置有剔除单元147，剔除单元147配置有剔除策略，剔除策略包括当剔除单元147接收到第一不合格信号、第二不合格信号或第三不合格信号后控制剔除组件114进行剔除作业，通过增加剔除组件114能够剔除不合格的小包烟，以提高整体加工的质量。

工作原理：主机2和辅机3在正常运作过程中，主机2将加工后的小包烟传输至辅机3，辅机3进行下一步加工操作，在辅机3出现故障停机时，信号收发单元141接收到故障信号，此时存料控制单元143控制存料通道12和存料组件111运作，能够将主机2输出的小包烟存储至存料机构11内，在辅机3故障解除正常运作后，信号收发单元141接收到正常信号，此时配料控制单元142控制上料组件112和出料通道13运作，能够将存料机构11内存储的小包烟传输至辅机3内，实现了应急缓存。

同时在上料组件112和出料通道13运作过程中，主控模块14能够根据存料机构11内存储的小包烟的数量调整上料组件112和出料通道13的配料速度，从而能够尽可能的提高配料的效率同时保证配料的合理性；主控模块14中增加对小包烟进行质量检测的环节，通过对小包烟外表面是否存在凹陷和鼓起的问题检测，能够筛选出不合格的小包烟，同时增加剔除组件114能对不合格的小包烟进行剔除，保证加工的质量和配料的合理性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。