光电式条盒缺包检测装置的应用原理

2014-12-11张军郭涛

中国科技纵横 2014年14期

关键词：光电管皮纸烟包

张军郭涛

(陕西中烟宝鸡卷烟厂,陕西宝鸡 721000)

光电式条盒缺包检测装置的应用原理

张军郭涛

(陕西中烟宝鸡卷烟厂,陕西宝鸡 721000)

文章介绍一款应用于ZB47香烟包装机的质量检测装置,该装置利用反射式红外光电管的一些电气特性,设计专用电路及机械结构,利用单片机编程实现了香烟生产中出现的条盒缺包及烟包变形产品的检出功能。本文重点介绍了装置的结构及工作原理,同时对一些检测特点做出说明,如装置的检测效果、不受包装材料干扰的特性等。该检测装置不仅杜绝了生产中出现条盒缺包产品的可能,对一些烟包变形产品同样具有检出功能。

ZB47香烟包装机质量检测条盒缺包烟包变形红外光电管

1 引言

ZB47香烟包装机组针对条盒缺包产品的检测方式是利用五个电容传感器检测香烟条盒内上层对应位置处的5包香烟内衬铝箔纸有无来判断产品是否合格。通过使用发现该检测方式存在以下缺陷。

(1)只对条盒内上一层的5包香烟进行检测，当条盒下层缺包时，无法检测出来；(2)香烟小包采用不加铝箔的环保内衬纸时检测失效；(3)使用含有金属成分的条皮纸时，检测被干扰，容易漏检。为了解决条盒缺包的质量问题，我厂使用过多种条盒质量检测产品，效果均不理想，陆续有条盒缺包产品出现。

2 检测装置的设计原理

2.1 结构设计

光电式条盒缺包检测装置利用ZB47包装机组条盒包装机原机成型仓的机械结构，重新加工成型仓的上下仓板，组成新的成型仓结构，见图1。加工上下仓板时，在上下板中各植入一条带有微处理系统的检测电路板，每块检测板上各有20支反射红外光电管作为检测探头，对于成型仓中的十盒待包条皮香烟，每一盒小包上都有4点检测，这样的设计增大了检测范围，提高了检测精度，在特定的检测范围下，不论出现任何形式排列的条盒缺包产品，都可以被检测出来，因为检测位置设计在包装条皮纸前，避免了条皮纸材料对检测的干扰。

图1 成型仓结构

图2 检测原理

图3 检测示意

2.2 检测原理

检测装置是利用反射式红外光电管的光电效应原理，来实现检测目的的。如图2，光电管中包括发射管及接收管两部分。设计一款发射电路，使一个恒定的电流Iin流过发射管，则发射管会发出恒定强度的红外光线，这些红外光照射到被检测物表面后(后面所有提到的被检测物为同一材质及颜色)，产生漫反射，有一部分光线被反射回接收管，使接收电路中产生一个电流Io。被检测物与光电管的距离越近，接收管得到的反射光越强，接收电路中的电流Io就越大，则输出电压Vout就越小，可见检测距离L与输出电压Vout间有一定的比例关系。根据以上分析，如果此时引入一个比较电压Vc，那么就会有一个与之相对应的比较距离Lc。当满足条件Vout＞Vc时，说明检测距离L大于比较距离Lc。反过来说，如果我们想要设置一个检测距离Lc，那么只要通过设置一个与之对应的电压Vc即可。设置比较电压Vc的变量值可通过对单片机编程实现。

2.3 应用说明

在检测装置投入使用之前，对每一路检测点都设置一个检测标准距离L。工作时，从烟包刚被推入光电管下方开始到烟包即将被推离光电管下方为止，为一个检测范围。如图3所示，在检测范围中，A、C两部分与光电管的实际距离小于设置的检测距离L，判定A、C两部分为合格；而B部分与光电管的实际距离大于设置的检测距离L，判定B部分不合格。

正常生产时，在待包条皮纸的十盒香烟经过成型仓中的检测位置时，如果上下共40路检测点中有一路出现图3中B部分情况，就判定为该条香烟存在质量问题。由此可见，在设置了一个合适的检测距离L后，不仅缺包的条盒会被检测出来，即便是完整的条盒中存在严重的变形烟包同样也可以被检测出。

3 使用效果

(1)通过使用发现，安装了光电式条盒缺包检测装置的ZB47包装机组，自从安装使用之日起，再没有发生过条盒缺包的质量事故；(2)条盒内含有变形的烟包，检测器也能够检测出来；(3)根据剔除条盒数据统计，检测装置的检测准确率达到100%，误检率不足0.5%。(4)检测装置设计了自诊断功能，当有光电管脏或损坏情况，装置会发出警报，提醒维护人员维护。