KDF2圆周检测控制装置的研制

摘 要：文章研制一种圆周检测控制装置。在卷烟生产过程中，由于滤棒的圆周不稳定，卷接操作工难以精确控制烟支卷制精度，是造成烟支嘴头皱形成的原因之一，影响了卷烟生产质量，因此提高滤棒圆周的加工精度，对于提高卷烟生产加工稳定性有着重要作用。在工业技术日新月异的今天，电气控制“数字化”取代“模拟化”已成必然趋势。现有成型机“滤棒直径控制系统”数字化技术改进势在必行！为此，我们设计了先进的滤棒圆周在线监控系统。

关键词：检测；在线监控；圆周

1 概述

1.1 选题的目的和意义

Protos卷烟机组是我国烟草行业卷烟的主力机型，烟支圆周是卷烟产品的一项重要物理指标，测定卷烟圆周是国标规定的重要检验内容之一。但该机型的在线圆周显示及自动控制目前还是空白，如果卷烟圆周或圆度误差超标，卷烟进行卷接时就会出现卷接不严、漏气的现象，将直接影响卷烟的生产质量和效率。所以，研究和开发卷烟圆周在线测量控制装置有着很大的必要性和重要性。

1.2 国内外发展及现状

国内有一些科研机构曾对卷烟机组圆周测量控制做过一些调研分析，但都只是停留在理论分析的层面，还未有实际运用到生产中的成功案例。近年来，光电耦合器件CCD（Charge Coupled Devices）是机器视觉里的关键器件，它作为一种非常有效的快速、非接触测量手段，已经被广泛地运用到工业的生产当中。CCD器件具有体积小、高速、功耗低、噪声小、可靠性高、不怕震动、输出线性好等一系列显著的优点。用它构成的图像测量系统无需配置复杂的机械运动部件，减小了误差来源，同时它对外界环境也没特殊要求，所以非常适合于高速在线的高精度非接触测量。所以把它运用到烟支的圆周在线测量是非常适合的，也是必然的。

2 圆周检测控制装置的主要内容

2.1 测量装置的组成

（1）测量探头：采用CCD成像技术设计一种激光发射，CCD接收的X/Y组合的检测头。传感器将香烟圆周转换成图像信号。（2）主控制器单元：进行图像分析换算成圆周周长值，并执行控制烟腔调整结构。（3）人机界面：各项参数设置，及故障显示。（4）电机控制单元：控制烟腔调整机构的行程大小。

2.2 检测装置的基本原理

测量时，烟条经过检测区域，在激光照射下从而在CCD上形成烟条的阴影以及边缘的衍射波纹，通过高精度CCD上接收到的带有坐标信息的衍射波和阴影的分析，采用软件算法，得出烟支的外径值。主控制系统采用ARM7单片机系统，当烟条圆周超过设定范围时，进行报警和控制电机。人机界面采用触摸屏，实时显示当前圆周值和工作状态，并可设定系统的各种参数。

2.3 软件设计

控制器软件主程序流程图，如图1所示。

3 圆周在线监控系统应用于KDF2成型机，实现了以下功能

（1）滤棒圆周大小数字显示，操作人员感觉直观。（2）可任意设定滤棒圆周大小超标值，超标滤棒能被自动剔除。（3）根据所设定的控制标准，超标就能自动调节滤棒圆周大小。（4）可实现任意调控滤棒圆周大小，满足多规格滤棒圆周的生产要求。（5）触摸屏式人机界面提供了良好的人机对话功能，给系统的操作维护提供了方便。

4 维护说明

（1）定期检查清理滤棒测量嘴里的灰尘，以免被胶或者其他污物堵塞。（2）定期检查气路有无堵塞，压力表指示是否是正常值，气源输入气压压力范围0.3-0.4Mpa。（3）滤棒成型部分压板和滤棒圆周控制电机应接触良好。

5 常见故障分析

工作状态：绿灯表示正常，红灯表示出现故障。

5.1 当滤棒圆周偏粗或者偏细指示灯不停闪烁

请检查控制限是否设置过小，如果控制限正常，可能是布带磨损太大，请更换布带。

5.2 设备开车生产，当测量值均值偏高或是偏低

自动状态下，只要校准圆周值即可；按向下的箭头，可使圆周值变小，按向上箭头可以使圆周值变大，只要和实际值一样即可。

5.3 滤棒圆周失控

首先查看控制限设置是否正确，若正确请检查滤棒成型机成型部分压板和控制电机是否脱离，从而造成滤棒圆周失控。

6 结束语

随着单片机技术的迅速发展，单片机价格不断降低，而功能越来越强。其灵活方便，可控性好的特点非常适合对一些小型设备进行升级改造，在一些大型设备上可以作为PLC应用的补充，实现一些局部的智能化应用。

参考文献

[1]徐爱钧，彭秀华.单片机高级语言c51应用程序设计[M].电子工业出版社，2000.

[2]何立民.MCS-51单片机应用系统设计[M].北京航空航天大学出版社，1992.