在线式烟支通风度检测系统

文档序号:1895932 发布日期:2021-11-30 浏览:18次 >En<

阅读说明:本技术 在线式烟支通风度检测系统 (Online cigarette ventilation degree detection system ) 是由 梅林� 梅笑雨 于 2021-09-06 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种在线式烟支通风度检测系统,首次在烟支通风度检测和控制过程中,引入了统计学参数,并将其用于对打孔机的聚焦装置的焦距进行调节,所获得的平均值评估参数应用于对打孔机的激光能量进行调节控制。如此的设置,从而避免了因单支烟支通风度检测值的正常波动对控制系统稳定性造成的不良影响,同样避免了因烟支拨转的摆动、激光能量的波动所造成单支烟支通风度检测值的波动对控制系统稳定性造成的不良影响,实现有效、稳定、自动化的闭环调节和控制。(The invention discloses an online cigarette ventilation detection system, which introduces statistical parameters in the cigarette ventilation detection and control process for the first time, and uses the statistical parameters to adjust the focal length of a focusing device of a puncher, and the obtained average evaluation parameters are applied to adjusting and controlling the laser energy of the puncher. The arrangement is adopted, so that the adverse effect on the stability of the control system caused by the normal fluctuation of the ventilation degree detection value of the single cigarette is avoided, the adverse effect on the stability of the control system caused by the fluctuation of the ventilation degree detection value of the single cigarette caused by the fluctuation of the dialing of the cigarette and the fluctuation of laser energy is also avoided, and effective, stable and automatic closed-loop regulation and control are realized.)

在线式烟支通风度检测系统

技术领域

本发明属于烟支生产技术领域,特别涉及一种在线式烟支通风度检测系统。

背景技术

对于老旧的PROTOS70型卷接机组来说,安装在线激光打孔机后,由于器设备没有烟支通风度检测和剔除功能,所以影响了卷烟质量的稳定,限制了在线激光打孔机的应用。

尽管一些新式PROTOS卷接机组国产化的设备具备了在线通风度检测和剔除功能,但是一直也没有实现在线烟支通风度的闭环控制和调节。

按照常规的闭环反馈控制的要求,将在线通风度检测装置获取的当前烟支通风度的数值反馈给打孔机,构成控制烟支通风度的闭环反馈控制回路,并希望以此能够实现在线烟支通风度的控制和调节功能。

但是,由于烟支通风度检测装置所在的检测鼓轮与打孔装置所在的打孔鼓轮之间存在若干中间传输鼓轮,使得检测装置所获得当前烟支的通风度与实际打孔形成烟支通风度之间存在较长的延时;另外,还存在激光光束能量的波动、烟支打孔时滚转位置的波动、卷烟机速度的波动等这些因素影响,也使得常规的通风度检测与通风度设定之间无法构成有效的反馈控制,且往往,这样的反馈控制很难形成一个稳定的闭环系统,实际上甚至还会造成烟支实际通风度数值的更大的波动,这也是烟支通风度检测一直未能与打孔机的打孔工作构成闭环反馈和自动控制的原因,目前世界上尚没有一款烟支通风度检测与打孔机构成闭环控制的设备。

公开于该

背景技术

部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解,而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在线式烟支通风度检测系统,从而克服上述现有技术中的缺陷。

为实现上述目的,本发明提供了一种在线式烟支通风度检测系统,包括:

在线烟支通风度检测装置,在同步信号的协调下,检测每一支烟支的通风度数值;

烟支剔除单元,用于根据在线烟支通风度检测装置或者在线激光打孔装置发出的电信号剔除通风度检测数据不合格的烟支;

在线激光打孔装置,用于对烟支打孔形成一定通风度的烟支;

在线烟支通风度检测装置和烟支剔除单元分别通过数据线通讯连接在线激光打孔装置进行同步信号和数据的传输。

在线式烟支通风度控制系统,包括:

在线烟支通风度检测装置,在同步信号的协调下,检测每一支烟支的通风度数值;

在线激光打孔装置,用于对烟支打孔形成一定通风度的烟支;

在线烟支通风度检测装置通过数据线通讯连接在线激光打孔装置进行同步信号和检测数据的传输。

在线激光打孔装置根据在线烟支通风度检测装置所反馈的检测数据的平均值,控制激光光源的输出能量,达到稳定烟支通风度检测数据平均值的目的。

优选地,上述技术方案中,同步信号由卷烟机发出的机器时钟脉冲、或者激光打孔装置的控制单元发出的烟支到位脉冲、或者由独立传感器检测烟支到位脉冲组成。

优选地,上述技术方案中,在线烟支通风度检测装置选自如下组合: 通风度或/和气密性检测装置,通风度或/和吸阻检测装置,通风度和漏气和吸阻检测装置。

优选地,上述技术方案中,在线烟支通风度检测装置还包括配套的运算控制单元,通过内设算法计算通风度以及评估参数;所述评估参数包括如下文记载的统计运算、比对运算的结果和数据。

优选地,上述技术方案中,剔除检测传感器位于剔除单元的下游,发送脉冲信号检测被剔除烟支后形成烟支输送流的空隙。

优选地,上述技术方案中,烟支通风度检测装置与在线激光打孔装置之间的通讯数据线,包括:数据总线和应答时钟传输线,所述数据总线负责传输通风度以及评估参数,所述应答时钟传输线传输运算控制单元与打孔装置的控制单元之间的应答脉冲,所述数据总线包括运行网络协议的例如TCP/IP、运行总线CAN协议的数据总线,优选CAN总线。

优选地,上述技术方案中,应答脉冲包括应答时钟脉冲序列或者单一应答脉冲;

当:运算控制单元发出应答时钟 脉冲序列或者单一应答脉冲,控制单元接收到应答脉冲后,开始通过总线接收通风度以及评估参数,并进行相应的操作;

当:运算控制单元没有发出应答时钟 脉冲时,控制单元不接收总线数据,从而减轻控制单元的工作量

一种在线式烟支通风度评估参数计算方法,其中包括了:

统计运算:

GVi当前烟支通风度值,包括所有经过测装置烟支的通风度数值:

GVi平均值=∑(GV1[U1] DVn)/n,即前n支烟支的通风度平均值,并计算出标准偏差SD,计算变异系数CV%(即相对偏差);

比对运算:

GVi当前烟支通风度与GV设定值之间瞬时偏差的绝对值,包括所有经过测装置烟支的通风度数值:

GVi瞬时偏差=| G Vi-GV设定|;

GVi平均值与GV设定值之间的偏差V:

GVi平均值偏差=(GVi平均值-GV设定)=V;

其中:n:平均值取样烟支设定数;GVi:当前通风度检测值;GV设定:烟支通风度的设定数;GV平均值:n支烟支通风度GVi的平均值;P:允许瞬时偏差的设定数;P2:调整稳定区;SD:标准偏差,允许设定值为sd;CV:变异系数,允许设定值为cv;T0:打孔时间调节基数。

优选地,上述技术方案中,P设定为 2.5;P2设定为1.5;sd设定为0.5-2.5或者1.5;cv设定为4%-15%或者10%;T0设定为0.2-0.5微秒。

在线式烟支通风度检测方法,通风度检测装置仅设有通风度单元时,择一采用如下方法:

或者为在烟支点燃端提供恒定气压并经过微孔喷嘴形成恒定气流流量、在过滤嘴端设置压力传感器P2检测剩余气压,运算后形成烟支吸阻、烟支通风度的数值=K1*P2,其中K1为调节系数,根据不同的卷烟工艺和材料而定;

或者为同时在烟支点燃端以及过滤嘴端设置压力传感器P1、P2,运算后形成烟支吸阻、烟支通风度的数值=K2*(P1-P2),其中K2为调节系数,根据不同的卷烟工艺和材料而定;

其中微孔喷嘴设置在恒压供气的出气端与检测单元进气端之间,利用微孔形成的很大气阻将恒压气流转换为恒流气流,因此减少供气气流因烟支切换而造成的检测数据的波动,微孔直径0.12--2mm。

在线式烟支通风度检测方法,通风度检测装置由通风度检测单元和气密性漏气检测单元的组合,烟支通风度检测单元在检测烟支通风度的同时,利用烟支气密性漏气检测单元对烟支的气密漏气性进行检测,利用气密漏气性数值对通风度的数值进行修正,增加烟支通风度检测数值的准确性;

此时若烟支气密性漏气检测单元发现烟支出现气密性漏气时,运算控制单元发出该烟支对应的剔除信号,而该烟支被剔除后,所获得的烟支通风度数据被删除,不进入统计运算中,从而减少漏气烟支的偏差通风度对正常烟支数据的影响。

在线式烟支通风度检测方法,通风度检测装置由通风度检测单元和吸阻检测单元的组合,为烟支通风度检测单元在检测烟支通风度的同时,利用吸阻检测单元对烟支的开式吸阻PD值进行检测,并利用PD值吸阻数值对通风度的数值进行修正,增加烟支通风度检测数值的准确性;

烟支通风度检测数值=K3*(P1-P2-PD)其中K3为调节系数,根据不同的卷烟工艺和材料而定。

一种在线式烟支自动剔除和通风度自动调节控制的方法,采用如前文所述计算方法获得的数据并进行如下步骤:

当G Vi瞬时偏差,即|(GVi-GV设定)| >P时,运算控制单元或者打孔装置的控制单元发出剔除脉冲触发烟支剔除单元,使瞬时偏差超出允许偏差P的烟支被剔除;

当:标准偏差SD>sd、或者变异系数CV%>cv%时,发出打孔聚焦装置进行焦距调节的信号;

当:标准偏差SD<sd、且变异系数CV%<cv%,

若|(GVi平均值-GV设定)|≤P2:不进行任何操作NOP;

若|(GVi平均值-GV设定)|>P2 且(GVi平均值-GV设定-P2)>0时,运算控制单元或者打孔装置的控制单元发出打孔时间减小一个基数T0的信号;

若|(GVi平均值-GV设定)|>P2 且(GVi平均值-GV设定-P2)<0时,运算控制单元或者打孔装置的控制单元发出打孔时间增加一个基数T0的信号;

一种在线烟支剔除校验方法,按照如下步骤进行:剔除检测传感器检测被剔除烟支后形成烟支输送流的空隙,若在烟支流中对应于被剔除烟支的位置出现空隙,则该烟支已经被剔除;若烟支流中对应于被剔除烟支的位置没有出现空隙,则该烟支没有被剔除或者剔除故障,构成剔除单元的校验功能。

与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:

本发明克服常规反馈系统存在的问题和不足之处,将满足一定条件数量的烟支平均通风度的参数值,作为闭环反馈的信号,实现稳定烟支通风度控制的要求。

附图说明

图1为本发明的结构示意图;

图2为通风度计算和控制流程示意图;

图3为剔除原理示意图;

图4为剔除校验原理示意图;

图5为应答通讯示意图;

图6为通风度检测单元;

图7为微孔恒流喷嘴;

图8为通风度单元与气密漏气单元的组合;

图9为通风度单元与气密漏气单元的组合后的运算流程;

图10为吸阻单元与通风度单元的组合。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行详细描述,但应当理解本发明的保护 范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示,否则在整个说明书和权利要求书中,术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分,而并未排除其它元件或其它组成部分。

一种在线式烟支通风度检测系统,包括:

在线烟支通风度检测装置,在同步信号的协调下,检测每一支烟支的通风度数值;

烟支剔除单元,用于根据在线烟支通风度检测装置或者在线激光打孔装置发出的电信号剔除通风度检测数据不合格的烟支;

在线激光打孔装置,用于对烟支打孔形成一定通风度的烟支;

在线烟支通风度检测装置和烟支剔除单元分别通过数据线通讯连接在线激光打孔装置进行同步信号和数据的传输。

在线式烟支通风度控制系统,包括:

在线烟支通风度检测装置,在同步信号的协调下,检测每一支烟支的通风度数值;

在线激光打孔装置,用于对烟支打孔形成一定通风度的烟支;

在线烟支通风度检测装置通过数据线通讯连接在线激光打孔装置进行同步信号和检测数据的传输。

在线激光打孔装置根据在线烟支通风度检测装置所反馈的检测数据的平均值,控制激光光源的输出能量,达到稳定烟支通风度检测数据平均值的目的。

优选地,上述技术方案中,同步信号由卷烟机发出的机器时钟脉冲、或者激光打孔装置的控制单元发出的烟支到位脉冲、或者由独立传感器检测烟支到位脉冲组成。

优选地,上述技术方案中,在线烟支通风度检测装置选自如下组合: 通风度或/和气密性检测装置,通风度或/和吸阻检测装置,通风度和漏气和吸阻检测装置。

优选地,上述技术方案中,在线烟支通风度检测装置还包括配套的运算控制单元,通过内设算法计算通风度以及评估参数;所述评估参数包括如下文记载的统计运算、比对运算的结果和数据。

优选地,上述技术方案中,剔除检测传感器位于剔除单元的下游,发送脉冲信号检测被剔除烟支后形成烟支输送流的空隙。

优选地,上述技术方案中,烟支通风度检测装置与在线激光打孔装置之间的通讯数据线,包括:数据总线和应答时钟传输线,所述数据总线负责传输通风度以及评估参数,所述应答时钟传输线传输运算控制单元与打孔装置的控制单元之间的应答脉冲,所述数据总线包括运行网络协议的例如TCP/IP、运行总线CAN协议的数据总线,优选CAN总线。

优选地,上述技术方案中,应答脉冲包括应答时钟脉冲序列或者单一应答脉冲;

当:运算控制单元发出应答时钟 脉冲序列或者单一应答脉冲,控制单元接收到应答脉冲后,开始通过总线接收通风度以及评估参数,并进行相应的操作;

当:运算控制单元没有发出应答时钟 脉冲时,控制单元不接收总线数据,从而减轻控制单元的工作量

一种在线式烟支通风度评估参数计算方法,其中包括了:

统计运算:

GVi当前烟支通风度值,包括所有经过测装置烟支的通风度数值:

GVi平均值=∑(GV1[U2] DVn)/n,即前n支烟支的通风度平均值,并计算出标准偏差SD,计算变异系数CV%(即相对偏差);

比对运算:

GVi当前烟支通风度与GV设定值之间瞬时偏差的绝对值,包括所有经过测装置烟支的通风度数值:

GVi瞬时偏差=| G Vi-GV设定|;

GVi平均值与GV设定值之间的偏差V:

GVi平均值偏差=(GVi平均值-GV设定)=V;

其中:n:平均值取样烟支设定数;GVi:当前通风度检测值;GV设定:烟支通风度的设定数;GV平均值:n支烟支通风度GVi的平均值;P:允许瞬时偏差的设定数;P2:调整稳定区;SD:标准偏差,允许设定值为sd;CV:变异系数,允许设定值为cv;T0:打孔时间调节基数。

优选地,上述技术方案中,P设定为 2.5;P2设定为1.5;sd设定为0.5-2.5或者1.5;cv设定为4%-15%或者10%;T0设定为0.2-0.5微秒。

一种在线式烟支自动剔除和通风度自动调节控制的方法,采用如前文所述计算方法获得的数据并进行如下步骤:

当G Vi瞬时偏差,即|(GVi-GV设定)| >P时,运算控制单元或者打孔装置的控制单元发出剔除脉冲触发烟支剔除单元,使瞬时偏差超出允许偏差P的烟支被剔除;

当:标准偏差SD>sd、或者变异系数CV%>cv%时,发出打孔聚焦装置进行焦距调节的信号;

当:标准偏差SD<sd、且变异系数CV%<cv%,

若|(GVi平均值-GV设定)|≤P2:不进行任何操作NOP;

若|(GVi平均值-GV设定)|>P2 且(GVi平均值-GV设定-P2)>0时,运算控制单元或者打孔装置的控制单元发出打孔时间减小一个基数T0的信号;

若|(GVi平均值-GV设定)|>P2 且(GVi平均值-GV设定-P2)<0时,运算控制单元或者打孔装置的控制单元发出打孔时间增加一个基数T0的信号;

一种在线烟支剔除校验方法,按照如下步骤进行:剔除检测传感器检测被剔除烟支后形成烟支输送流的空隙,若在烟支流中对应于被剔除烟支的位置出现空隙,则该烟支已经被剔除;若烟支流中对应于被剔除烟支的位置没有出现空隙,则该烟支没有被剔除或者剔除故障,构成剔除单元的校验功能。

下面结合附图对本申请做进一步描述:

一种在线式烟支通风度检测系统,组成:同步信号,在线烟支通风度(包括通风度或/和漏气检测、通风度或/和吸阻检测、通风度或/和气密度检测、通风度和漏气和气密度和吸阻检测)检测装置,配套的运算控制单元、烟支剔除单元、剔除检测传感器,数据传输线(包括基于协议的数据总线或者独立的数据传输线),在线烟支激光打孔装置,包括其聚焦单元和控制单元。

1、在线烟支通风度(包括通风度或/和漏气检测、通风度或/和吸阻检测、通风度或/和气密度检测、通风度和漏气和气密度和吸阻检测)检测装置在同步信号的协调下,检测每一支烟支的通风度数值GVi,由运算控制单元对n支烟支的通风度数值进行如下步骤或流程的操作:

其中:

n:平均值取样烟支设定数;

GVi:当前通风度检测值;

GV设定:烟支通风度的设定数;

GV平均值:n支烟支通风度GVi的平均值;

P:允许瞬时偏差的设定数 ,优选2.5;

P2:调整稳定区,优选1.5;

SD:标准偏差,允许设定值为sd,0.5-2.5,优选1.5;

CV:变异系数,允许设定值为cv,4%-15%,优选10%;

T0:打孔时间调节基数,优选设定0.2-0.5微秒;

其中包括了:

①统计运算:

GVi当前n支烟支通风度平均值:

GVi平均值=∑(GV1+--+DVn)/n,

计算出标准偏差SD,

计算变异系数CV%(即相对偏差);

GVi平均值、标准偏差SD、变异系数CV%(即相对偏差)均为统计学的名词,所谓的标准偏差SD(Std Dev,Standard Deviation)标准差是方差的算术平方根,用于反映一个GVi数据集的离散程度。

所谓变异系数CV =( 标准偏差 SD / GVi平均值)× 100%,也称为标准离差率,表示波动大小的相对程度。

②比对运算:

G Vi当前烟支通风度与GV设定值之间瞬时偏差的绝对值:

GVi瞬时偏差=| G Vi-GV设定|,

GVi烟支通风度平均值与GV设定值之间的偏差V:

GVi平均值偏差=(GVi平均值-GV设定)=V。

③操作动作:

3.1当:G Vi瞬时偏差,即|(GVi-GV设定)| >P时,运算控制单元或者打孔装置的控制单元发出剔除脉冲触发烟支剔除单元,使瞬时偏差超出允许偏差P的烟支被剔除;

3.2当:标准偏差SD>sd优选1.5、或者变异系数CV%>cv%优选10%时,发出打孔聚焦装置进行焦距调节的信号;

3.3当:标准偏差SD<sd优选1.5、且变异系数CV%<cv%优选10%时,

若|(GVi平均值-GV设定)|≤P2:不进行任何操作NOP;

若|(GVi平均值-GV设定)|>P2 且(GVi平均值-GV设定-P2)>0时,运算控制单元或者打孔装置的控制单元发出打孔时间减小一个基数T0的信号;

若|(GVi平均值-GV设定)|>P2 且(GVi平均值-GV设定-P2)<0时,运算控制单元或者打孔装置的控制单元发出打孔时间增加一个基数T0的信号;

在线烟支通风度检测装置配套的运算控制单元、烟支剔除单元、剔除检测传感器,在线烟支通风度检测装置具备剔除单元校验证功能;剔除检测传感器位于剔除单元的下游,检测被剔除烟支后形成烟支输送流的空隙,若在烟支流中对应于被剔除烟支的位置出现空隙,则该烟支已经被剔除;若烟支流中对应于被剔除烟支的位置没有出现空隙,则该烟支没有被剔除或者剔除故障,构成剔除单元的校验功能。

在线式烟支通风度检测方法,如图6和图7所示,通风度检测装置仅设有通风度单元时,择一采用如下方法:

或者为在烟支点燃端提供恒定气压并经过微孔喷嘴形成恒定气流流量、在过滤嘴端设置压力传感器P2检测剩余气压,运算后形成烟支吸阻、烟支通风度的数值=K1*P2,其中K1为调节系数,根据不同的卷烟工艺和材料而定;

或者为同时在烟支点燃端以及过滤嘴端设置压力传感器P1、P2,运算后形成烟支吸阻、烟支通风度的数值=K2*(P1-P2),其中K2为调节系数,根据不同的卷烟工艺和材料而定;

其中微孔喷嘴设置在恒压供气的出气端与检测单元进气端之间,利用微孔形成的很大气阻将恒压气流转换为恒流气流,因此减少供气气流因烟支切换而造成的检测数据的波动,微孔直径0.12--2mm。

在线式烟支通风度检测方法,如图8和图9所示,通风度检测装置由通风度检测单元和气密性漏气检测单元的组合,烟支通风度检测单元在检测烟支通风度的同时,利用烟支气密性漏气检测单元对烟支的气密漏气性进行检测,利用气密漏气性数值对通风度的数值进行修正,增加烟支通风度检测数值的准确性;

在线式烟支通风度检测方法,如图10所示,通风度检测装置由通风度检测单元和吸阻检测单元的组合,为烟支通风度检测单元在检测烟支通风度的同时,利用吸阻检测单元对烟支的开式吸阻PD值进行检测,并利用PD值吸阻数值对通风度的数值进行修正,增加烟支通风度检测数值的准确性;

烟支通风度检测数值=K3*(P1-P2-PD)其中K3为调节系数,根据不同的卷烟工艺和材料而定。

本专利方案实施后,首次在烟支通风度检测和控制过程中,引入了统计学的统计评估参数(平均值、标准偏差、变异系数)的概念,并将其获得的标准偏差、变异系数评估参数用于对打孔机的聚焦装置的焦距进行调节,所获得的平均值评估参数应用于对打孔机的激光能量进行调节控制。如此的设置,从而,避免了因单支烟支通风度检测值的正常波动对控制系统稳定性造成的不良影响,同样避免了因烟支拨转的摆动、激光能量的波动所造成单支烟支通风度检测值的波动对控制系统稳定性造成的不良影响,实现有效、稳定、自动化的闭环调节和控制。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式,并且很显然,根据上述教导,可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用,从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

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