浅析成品条烟外观缺陷检测装置的设计应用

刘俊强 蒋健

摘 要 在日常生产过程中，条烟存在条盒纸包裹不规则外观变形、条透明纸折叠包裹不完整等质量缺陷。缺陷条烟在输送通道中如果操作工不及时取出，则会造成通道堵塞条烟严重变形报废，甚至会造成第二提升严重错位变形而损坏设备。通过在第二提升器的后面和条烟加热美容器的前面，安装凸起检测传感器，当有任何凸起缺陷信号产生，则立即停机并显示“条包机第二提升故障”，通过加装PLC编写程序引入连锁控制信号，实现外观缺陷能够正常停机，减少产品质量缺陷流入市场，提高了设备运行效率。

关键词 成品条烟;外观缺陷;检测装置;设计应用

1成品条烟外观产生缺陷的原因分析

条外透明纸包装机主要是完成成品条烟外面的透明纸包装工艺的设备，成品条烟外透明纸上粘贴有一条撕带，用于把透明纸快速地撕开、扯掉，方便取出条盒包装内的成品条烟。

条外透明纸包装机涉及的原材料有两种：①是条透明纸，透明纸厚22微米，宽340毫米;②是撕带，条透明纸撕带成品也是成卷供应，拉线宽2.5毫米。这两种原材料经过多个机构的输送，最终黏合在一起，再由切刀把粘有撕带的透明纸裁切成一张张成品透明纸。当条烟输送到固定位置上后，一张张透明纸刚好与条烟结合在一起，开始包裹条外透明纸的包装。

包裹条外透明纸时首先包裹透明纸的最长封口的部分，把长边完全折叠好，再把长边透明纸接头封口处进行加热黏合在一起。向下级输送到条烟两个透明纸端面折叠部位，由机械手同时折叠两个端面的透明纸封口，再把两个端面封口加热黏合在一起，完成了整个条外透明纸的包裹工艺过程。

在整个条外透明纸的包裹工艺过程中，一张薄薄的透明纸与撕带黏合在一起前经过多级传动输送，不可避免产生漂移、错位、摩擦静电，在经过长逢封口折叠、加熱，两个端面折叠加热，也同样会引起错位、折叠不良的条透明纸外观包裹质量缺陷。在条外透明纸包裹的整个工艺过程中，只有一个传感器对透明纸是否到位进行检测识别，在其他折叠、输送过程中就再也没有任何检测传感器，由此产生的成品外观质量缺陷，将会流入下一道工序中，属于不合格产品。

透明纸外观缺陷属于产品质量缺陷，缺陷较小时，会流入下一道工序或者市场上，各种外观质量缺陷的产品可能会引起市场反馈。外观缺陷如果粘连在一起，可能会在下一道工序的提升机处，引起设备挤塞错位，造成提升机停机;缺陷较大的透明纸凸起外观质量缺陷，不能顺利通过条烟二次加热器，造成通道阻塞，如果操作工发现不及时，将引起输送通道内的数十条烟挤塞变形，造成更大的浪费。

2成品条烟外观缺陷检测装置的设计

2.1 成品条烟外形缺陷检测装置安装位置分析

针对成品条烟包裹完整后，到二次加热美观条透明纸前，有4个工位的位置。通过反复论证，在这4个工位的位置上，安装一种条烟外观缺陷检测传感器是比较合适的位置，即可以保证对每条烟外观缺陷进行检测识别，又能够及时停机，防止更大的缺陷造成通道阻塞。这给安装成品条烟外观缺陷检测装置的发明提供了可靠地依据。

2.2 传感器的选型分析

烟机上日常使用的外观检测传感器中，能够识别产品外观的有两种传感器。①摄像式传感器，需要安装有摄像镜头，还要有安装空间，能够正确识别缺陷物体，并且配备有工控机和相关软件支撑，造价较高。条烟外观缺陷中透明纸的缺陷占总缺陷的比例高达95以上，透明纸本身是透明的，摄像式检测装置就无法准确识别，因此不采用摄像式传感器。②光电式传感器，光电式传感器对有遮挡的物体都能够正确识别，所以是最佳选择类型，光电式传感器又分为对射式和反射式传感器，由于反射式传感器对条盒本身能够识别，可能会造成误检测，所以选择对射式光电传感器。

2.3 选择合适的光电传感器安装并投入使用

通过实验选择出合适的对射式光电传感器，最终确定采用对射式光电传感器选型：放大器型号为E3X-DA11-S，检测探头型号为FU-77V。并在条烟输送通道的第二、第四位置上分别安装一对对射式光电传感器。通过加装可编程序控制器，引入原机运行、停机信息，编写合理的控制程序，最终在设备上投入使用，从而杜绝条烟外观缺陷引起的设备故障和市场反馈[1]。

3成品条烟外观缺陷检测装置的安装应用

3.1 条烟外观缺陷检测原理

通过试验，最终确定选择放大器型号为E3X-DA11-S，检测探头型号FU-77V，进行安装使用。

3.2 传感器、控制器的安装

在设备现场条烟输送通道的左侧机器墙板上，安装光导纤维发射头，在右侧机器墙板上，安装光导纤维接收头，发射头和接收头的安装位置要高于成品条烟平面3毫米，并且处在一个水平面上，这样可以确保检测的灵敏度准确可靠，从而达到最佳的检测效果。把光导纤维发射头、光导纤维接收头的另一段接到放大器（型号为E3X -DA11-S）上，再把放大器信号引到配电柜内加装的可编程序控制器上。可编程序控制器选择西门子系列的CPU222PLC，安装在包装机的电器控制柜内，把各种电缆线全部安装到位，并把相关连锁控制信号也全部连接到加装的可编程序控制器上。

3.3 调试并投入使用

通过在条烟输送通道的第二、第四位置上分别安装一对对射式光电传感器（见条烟输送机构侧面输送结构示意图）。通过加装可编程序控制器，引入原机运行、停机信息，编写合理的控制程序，当条烟输送通道工位上，如果出现条烟外观缺陷（包含透明纸和条盒），则必然导致条烟变形，变形信息被两对光电对射式传感器立即捕捉到，控制程序立即停机并显示外观缺陷信息，操作人员人工取出后，再正常开机。最终在设备上投入使用，从而杜绝条烟外观缺陷引起的设备故障和市场反馈。目前已经在车间所有同类型设备上全部进行了推广应用。

参考文献

[1] 韩战涛.西门子S-200PLC功能指令应用详解[M].北京：电子工业出版社，2014：217.