GDX1 附机质量控制系统设计

2022-03-06吕献周欧阳哲涂科静黄智友

设备管理与维修 2022年2期

李乾，吕献周，程亮，欧阳哲，涂科静，黄智友

（红云红河烟草（集团）有限责任公司会泽卷烟厂，云南曲靖 654200）

0 引言

GDX1 软盒包装机辅机包括YB55 小盒透明纸包装机、YB65 条盒包装机和YB95 条盒透明纸包装机等，生产能力为40 条/min，原机包装质量检测、监控、处理已不能满足高质量发展要求。虽然对设备改造安装小包外观质量成像检测系统与烟包透明纸散包质量检测系统，依旧产生质量追溯，导致设备效率指标、机组物耗指标、质量风险与企业“优质、高效、低耗”的目标存在一定的差距，通过对市场投诉反馈记录、车间质量追溯记录以及附机设备工艺特点进行分析，市场投诉的烟包具有偶发性，包装操作人员自检或者质检员巡检根本无法进行精准控制，包装设备又无法杜绝该类不合格烟包的产生，进而进入成品库流入市场。89%质量追溯源于设备调整、设备保养、更换原辅材、人工未能及时进行自检产生的，需要停机进行质量追溯，因为某个装箱机可能是某几个机组通过条烟提升器汇入，需要投入较大的人力与物力。

1 附机质量控制研究

根据目前检索的文献资料以咨询相关兄弟厂家，曲靖卷烟厂蔡培良等人[1]通过对YB55 小包透明纸上下面进行成像检测，解决透明纸散包、泡皱、反包等质量缺陷识别并在借用现有机器的编码信号，在输出转盘第三工位进行剔除。广东中烟工业有限责任公司魏仲生等人[2]提出利用光纤传感器、光纤放大器、控制器组成检测系统，采用高精密/高速反应模式（颜色匹配）、输出模式（匹配记录颜色记录）对硬化后的商标纸的烟包底部脱漏的折叠面进行检测，避免卡阻在六角成型导致的停机，但是没有解决烟包顶部与底部质量检测问题，现有的软包商标纸底部露白不会卡阻在六号成型轮内。温岭市第二卷烟机械厂张超平等人[3]与芜湖卷烟厂钱立根、王顺[4]提出针对补烟器进行改造，避免补包的烟包动作不协调进入YB65 烟包供给通道产生的“CT 推杆阻塞”“CT 下折叠器故障”“CT 上折叠器故障”，同时解决了现有的烟包补包器中烟包容易与旋转模盒中烟包摩擦的问题，但是无法解决第四工位补到倾斜一定角度的烟包，导致卡阻出装盘第五工位，引发的整个YB65 烟包供给通道的烟包受到挤压变形问题以及透明纸粘连导致的CT 推杆阻塞导致的变形烟包。南京电子科技公司研发的量子型条烟缺包检测装置利用条烟内烟包铝箔纸对量子束具有扰动性，主控板信号电路根据量子接收器量子束强度高低信号的高低进而判断是否缺包，无法对条包内的烟包是否变形进行检测，以及烟条推送不到位引发的上折叠器在烟条中间压下一个痕迹，包裹条透明纸后条烟外观成像系统无法剔除的问题。红河卷烟厂杨锰等人[5]利用通过热成像技术对热融胶是否正确上胶的检测系统，用于FX-2型包装机。贵州中烟毕节卷烟厂王振国等人[6]提出对胶缸进行结构改进，避免包装设备受设备振动、检修、操作等外力因素影响，使得胶缸锁紧装置的手柄松动而引起胶缸移位的现象，造成条盒缺胶少胶等质量缺陷，但是目前GDX1 机组使用的是冷胶液，热成像技术无法应用，同时锁紧机构改进，无法解决条盒胶缸胶位检测与部分喷射涂胶机构故障原因。广西中烟工业公司研发了卷烟包装机自检提醒执行系统，该系统包装机的链条输送带双包检测信号、手动剔除信号及设备运行信号接入控制的输入口，可编程逻辑控制器PLC 的控制方式为：当设备运行时烟包从双包检测器下通过，由此产生与烟包数量相一致的脉冲序列，控制器对脉冲数量进行统计，当统计值达到预先设定的阀值时，控制器输出一个信号驱动继电器，其常开触点闭合，使连接警示灯的电源导通，警示灯发出闪光信号提醒操作人员自检[7]。这种根据烟包数自检比现有MES（Manufacturing Execution System，制造企业生产过程执行管理系统）定时自检更加合理，但是也是存在缺陷的，例如设备修理、更换辅料、包装机剔除异常等时候，如果还是根据烟包数进行自检，容易导致大面积的翻箱，质量隐患风险更加不可控，同时无法对操作人员是否进行自检无法进行闭环反馈，无法真正地及早发现质量缺陷并进行控制。

2 质量控制系统设计

2.1 烟包顶部与底部折叠质量检测的研究

通过在CT 推杆前烟包输送通道安装两个成像检测工业相机对烟包顶部与底部进行机器视觉检测，在图像处理软件Halcon 的HDevelop 利用Blob 分析、形态学、图像的运算、匹配、测量等功能内不同算法编写算法部分，使用Microsoft Visual Studio C++开发应用程序，从HDevelop 中导出算法代码并集成到应用程序中，将烟包顶部封签歪斜、烟包顶部漏烟支、烟包顶部铝箔纸折叠不良、烟包顶部透明纸折叠不良、烟包底部商标纸折叠不良、烟包底部露白、烟包底部透明纸折叠不良、烟包前后端面变形、烟包侧面凹陷进行成像识别并借助机器编码信号对识别出质量缺陷的烟包进行移位标识，在YB65 输送通道不合格烟条剔除装置进行剔除，同时对于连续的质量缺陷问题进行停机处理，并显示停机原因。

2.2 条盒纸胶液有无检测的研究

当烟包与已涂胶的条盒纸均达到机器的包装位置后，框选折叠器将条盒纸向前推进前，利用堡盟hhs 冷胶传感器对条盒纸两侧固定涂胶位置点进行检测，检测结果传输到接收器上，控制器读取接收器的检测信号并在内部程序进行处理[8]。进而通过连续检测有无胶液，避免胶缸脱落、自动喷胶装置故障和胶缸胶液过低导致大量条盒纸不沾的质量缺陷。

2.3 烟条内烟包变形研究

为确保从YB95 美容器出口的烟条内无严重变形的烟包和少包的质量缺陷，烟条上下面的线圈组成电感传感器，当烟条接近线圈并向前运动时，传感器与铝箔纸的磁场发生改变，主板系统会接收变化的数据，传输到控制端进行显示[9]。同时，YB95 出口的取样装置移除传输通道，避免流入装箱机工段。

2.4 自检提示系统的改进

根据包装机不同的故障信息、输出转盘剔除装置剔除信息、条烟剔除板剔除信息、包装机人工停机信息、美容器出口计数信息进行综合判断并取样，结合人工是否自检信息进行停机处理，改变现在根据10 min 或者生产多少条进行自检提示的模式。

（1）故障停机信号包括CT 阻塞、条盒纸不齐、下折叠器故障、上折叠器故障、第一提升器故障、第二提升器故障等（图1）。当故障停机信号触发时候，控制器根据故障信号的不同，结合编码器信号确定从特制取样口到故障点的条数（人工设置），并且取样烟条数不同，综合对YB65 剔除板剔除信号、YB55 输出转盘剔除信号、美容器出口烟条计数信息，通过移位程序记录的烟条数（取整，故障点到取样出口条数+YB55 剔除/5+YB65 剔除板条数），包括前后两条，共3 条，取样程序结束时间为第三条取样结束。人工停机包括安全联锁、紧急按钮、停机按钮触发的停机信号，当人工手动停机的时候，美容器出口计数从0 累计到80条后，调用取样程序；当YB55 转塔信号剔除信号连续高电平时候，连续剔除大于8 次，控制设备停机，通过移位程序记录的烟条数（取整，取样口到六角成型转塔出口的烟条数+YB55 剔除/5+YB65 剔除板条数），包括后面一条，共两条，取样程序结束时间为第三条取样结束；当没有故障停机信号、人工停机信号以及输出转盘连续剔除（>8 次）信息，根据编码器信号，由最后一次取样信号开始，美容器出口计数380条后进行取样。

图1 附机质量控制系统组成

（2）自动取样（图2）。当输送通道的底部光纤检测到被取样的烟条，控制器发出取样程序，位于烟条输送通道两侧的左右夹紧装置夹紧烟条，步进电机正转一定脉冲数后，夹紧气缸松开，烟条掉落容纳箱内，步进电机反装恢复初始状态。当取样程序结束时候，容纳箱开设的缺口对着漫反射光纤开始记录3 min 内是否有人将样烟取出自检，如果没有取出自检，设备停机并警报，如果取出自检烟。该移位程序结束等待新的循环。