一种光纤式FLO烟支检测器设计

乔建军 房庭栋 孙开

（河南中烟工业有限责任公司黄金叶生产制造中心，河南 郑州 450000）

一种光纤式FLO烟支检测器设计

乔建军 房庭栋 孙开

（河南中烟工业有限责任公司黄金叶生产制造中心，河南 郑州 450000）

随着生活水平的提高，消费者对产品的质量要求越来越高。当前，卷烟机器上也加了松头、缺嘴及烟支外形检测器，但该检测器工作不稳定，经常有误剔和漏剔现象，不能较好地保证产品质量。本文设计了一种光纤式FLO烟支检测器，该检测器检测灵敏，免维护，工作稳定。

光纤；烟支松头；外形；检测

1 概述

卷烟是通过卷烟机将烟丝卷成烟条，再用刀切成烟支的过程。由于烟条的形成方式不同，在生产过程中，由于烟丝含丝率变化和风室调整不到位及风压的变化等，可能造成烟支松头。嘴棒质量不稳定和搓烟轮保养不到位，会造成缺嘴和烟支外形变化。

2 原检测系统存在的问题

根据质检人员反映的情况，原FLO检测系统主要存在以下问题。①原检测系统采用电容式检测，价格便宜，但输出具有非线性，影响检测精度。②容易产生寄生电容和分布电容，对检测灵敏度有较大影响。③外围连接电路较复杂。④部分松头烟检测不到，无法剔除；错误剔除，把好的烟支当成松头烟检测并剔除；有些翘边的烟支无法检测与剔除。

3 光纤式FLO烟支检测系统设计

3.1 工作原理

光纤式FLO烟支检测器主机的硬件原理如图1所示。

图1 光纤式FLO烟支检测器主机的原理框图

光纤式FLO烟支检测器主机主要由三部分组成，分别为缺嘴检测、松头检测［1］、外形检测，均由烟支质量检测系统（CIS）提供电源，烟支在线检测［2］后输出的三种电压信号均送入烟支质量检测系统（CIS），进行后续的信号处理及不合格烟支的判断和剔除。

其中，缺嘴检测主要由非接触式的反射式光电传感器组成；松头检测主要由光纤检测头和光电传感器、松头检测板负责的后级放大处理电路组成；外形检测主要由光发射和光接收组成的对射式光路、光源调节及I/V变换放大电路组成。

3.2 烟支缺嘴检测

缺嘴检测主要检测成型烟支的滤嘴端缺失情况，利用滤嘴端平滑端面对光的反射较强的特性进行检测。当机组上的鼓轮传递烟支经过反射式光电传感器的检测窗口时，进行缺嘴检测。光电传感器向烟支滤嘴端面发射光线，并接收其反射光，通过接收反射光的多少来判断滤嘴是否缺失。烟支有滤嘴时、无滤嘴时光电传感器分别对应输出低电平、高电平的开关量信号。

3.3 烟支松头检测

松头检测主要检测成型烟支的点烟端烟丝松密程度。当机组上的鼓轮传递烟支经过光纤检测头时，进行松头检测。由光电传感器发射红外光线，在光纤束中传输，经光纤检测头的中心发射窗口照射烟支的点烟端，呈矩形排列的四个接收窗口接收穿透烟纸发射过来的红外光线，并经光纤束送回光电传感器，转换为电压信号，再经松头检测板电路进行放大，由单片机［3］处理后输出。通过接收的红外光线信号大小即可判定烟支点烟端烟丝的疏密程度，填充良好的烟支点烟端所吸收的红外光线比装填疏松的烟支点烟端多。由于与电容式松头传感器输出信号特性不同，为兼容机组原有CIS系统，该输出信号还需经过松头信号转换板模块进行转换，以保证转换后信号的幅值和相位正确。

3.4 烟支外形检测

外形检测也称OTIS，主要检测成型烟支的翘边、爆口、歪嘴等外形缺陷，通过检测烟支端面遮挡光路导致光接收量的大小变化来实现外形检测。当机组上的鼓轮传递烟支通过对射式的外形检测光路时，进行外形检测。外形检测的光发射部分将平行光束垂直照射到烟支端面上，光束直径比烟支直径大一圈，光接收部分则通过透镜组将接收到的光汇聚到光敏管的光敏面上，转换为光电流信号，经内部电路将光电流信号放大转换成电压信号输出。形状有缺陷的烟支或者翘起的部分会减少接收的光线量，被外形缺陷挡住的光线部分就是外形缺陷大小的尺度，光线被挡住的部分越大，烟支的缺陷也就越大。

4 光纤式FLO烟支检测检测器的特点

光纤式FLO烟支检测器可在线检测成型烟支的滤嘴端缺失、烟丝端空松及外形翘边缺陷等不合格情况。

光纤式FLO烟支检测器具有以下特点：①松头检测采用非接触式的光电检测，无磨损、寿命长、易维护；②松头检测采用光纤束中心发射红外光，四周光纤接收的结构形式，大大提高了检测精度；③松头检测灵敏度现场可调，调节方便，无须拆盖；④松头信号转换模块完全兼容原有CIS系统，插拔式装配，无须接线，不破坏机组原有接线，后期维护方便；⑤缺嘴检测沿用原有方案，装配简单，更换方便，维护简单；⑥外形检测（OTIS）采用绿光检测，提升了发光强度，增加了遮光片，大大提高了检测分辨率；⑦外形检测（OTIS）灵敏度现场可调，调节方便，无须拆盖；⑧安装尺寸兼容原机组，配置安装支架，现场可直接装配，调整方便。

5 结语

加装该新型检测后，误剔和漏剔烟支现象明显减少。据3-6月的月报显示，因松头的烟支剔除率下降了0.03%，缺嘴剔除率下将了0.015%，烟支外形剔除率下降了0.01%，包装机的松头和缺嘴剔除率下降了0.02%，较好地保证了烟支质量。

［1］ 任炜，冯丽辉，许胜善.烟支松头检测装置的研发与实现［J］.重庆工学院学报，2007（10）：97-99.

［2］ 杜劲松，高洁.基于DSP的烟支在线检测及调整系统［J］.微计算机信息，2007（23）：167-168.

［3］ 孙军.单片机在烟支质量测控装置中的应用［J］.沈阳航空工业学院学报，2004（1）：65-67。

An Optical Fiber Type FLO Cigarette Detector

Qiao JianjunFang TingdongSun Kai
（Henan Tobacco Industry Co.,Ltd.Golden Leaf Manufacturing Center，Zhengzhou Henan 450000）

With the improvement of living standards,the quality of consumer demand for products is get⁃ting higher and higher.At present,the cigarette machine also added a loose head,mouth and cigarette shape detector,but the detector is not stable,often mistakenly tick and tick the leakage phenomenon,can not guarantee the quality of products.In this paper,an optical fiber FLO cigarette detector is designed,which is sensitive,free of maintenance and stable in operation.

optical fiber；cigarette filter；shape；detection

TS47；TP216；TP212

A

1003-5168（2017）11-0068-02

2017-10-09

乔建军（1968-），男，本科，高级工程师，研究方向：设备管理与电气维修；房庭栋（1981-），男，本科，助理工程师，研究方向：信息化管理与应用；孙开（1978-），女，本科，工程师，研究方向：烟草工艺。