纤维滤棒中线胶自动检测系统

冯新军，赵松斌，许玉江

（河南中烟工业有限责任公司洛阳卷烟厂，河南洛阳 471003）

1 存在问题

目前，国内烟草生产企业广泛使用ZL22滤棒成型机组，滤棒条生产速度为400 m/min。实际生产中，由于存在成形纸输送速度快、胶水结团、中线胶涂胶器堵塞等情况，导致经常出现中线胶断流、宽度超标等质量问题。中胶线是滤棒生产过程中需要严格控制的一项质量指标。为保证滤棒条和成形纸的粘连，有效防止丝束棒从滤棒或滤嘴中脱落，必须确保滤棒中线胶喷涂质量。滤棒成型机组原设计没有中线胶自动检测功能，中线胶喷涂质量完全依靠生产操作人员频繁用眼观察，发现滤棒没有中胶线时，停机进行处理。滤棒成型机的运行速度极快，生产速度最高可达4000支/min（400 m/min），生产操作人员发现中胶线质量问题时，往往已经生产出大量不合格品。若不能及时发现中线胶断流，轻则产生质量缺陷，重则造成质量事故和生产材料损失。

为此利用现代视觉检测技术设计制作1套纤维滤棒中线胶自动检测系统，取代人工劳动。

2 硬件构成

中线胶检测系统硬件主要由CCD图像处理器、PLC、触摸屏和VGA采集卡组成。CCD图像处理器若检测出中线胶断流、宽度超标时，将信号传送给PLC，由PLC执行是否停机、报警等功能；VGA采集卡将图像处理器的实时影像显示到触摸屏，并由CCD图像处理器对涂胶效果进行有效地实时监控与结果判定。

2.1 图像处理器

CCD图像处理器采用基恩士CV-5001智能相机系统，通过图像灰度值处理，胶水带和滤棒盘纸有明显区别，图像稳定且易于分析计算。光源与CCD相机镜头安装在涂胶出口处附近。运行时CCD相机每30 ms拍1张照片作为检测对象。相机取像后，图像处理器将在相片中寻找中线胶，并计算其宽度和角度，若有断胶情况，则寻找失败，同时将检测结果发送到PLC。

2.2 PLC

为保证PLC和CCD图像处理器的兼容性，PLC采用基恩士KV-1000控制器。PLC主要负责控制CCD图像处理器，接收CCD图像处理器的测量结果并判定输出。由于运行时CCD相机每30 ms拍1张照片，CCD图像处理器检测频率约为33次/s，故选择响应速度快的PLC作为图像处理器结果接收端。图像处理器的运行信号、检测信号和不良结果信号连接到PLC输入端。结合运行信号，可以统计检测数量和不良数量。不良结果分为中线胶断流、中线胶宽度超标和中线胶位置超标等3种类型，这些检测结果数据通过RS232串口通信方式从CCD图像处理器传送到PLC。在PLC程序中，当PLC接收到成型机生产开始信号，并达到开机延时设定时间（一般为3 s），PLC触发LED光源启动、CCD相机取像和CCD图像处理器运算判断。CCD图像处理器将检测结果输入到PLC中，当PLC接收到的不良检测结果（NG信号）连续累计达到预设次数（一般为30次）时，PLC输出报警信号及停机信号，触发报警器启动，成型机停机。

2.3 触摸屏

触摸屏采用基恩士VT-S10，显示图像处理器的实时影像及测量结果，统计显示检测次数及不良数量，设定预设参数。

3 工作原理

系统采用1个黑白CCD相机对生产过程中的纸带进行拍照，采用内部触发模式（触发时间为30 ms）使拍摄到的图像进入图像处理单元CV5001。在图像处理单元根据边缘宽度、边缘缺陷检、明亮度等检测工具检测纸带是否有胶水。通过各通道的图像进行分析，若纸带无胶水或胶水过细时，则图像处理单元给PLC发出NG信号，当连续NG信号达到预设次数时，PLC输出报警信号及停机信号。本机采集机器停/开机信号，根据现场需要可在成型机开机后延时，本机才进行检测，机器停机不做检测，检测流程见图1。

图1 检测流程

4 应用效果

纤维滤棒成型机投用中线胶自动检测系统后，系统运行稳定，故障率极低，符合设计要求。截至目前，已使用1年多时间，从未发生系统冲突及其他异常。生产中系统能及时发现中线胶断胶、中线胶位置和宽度超标问题，并进行报警和停机，有力保证了滤棒质量。检测系统简单实用，维护方便，完全取代人工劳动，操作工劳动强度明显降低。