專利名稱：卷煙機煙支緊頭控制系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種刀頭相位檢測與跟蹤校正系統，尤其涉及一種用于卷煙機械行業的卷煙機煙支緊頭控制系統。
隨著卷煙機械的發展，卷煙速度不斷提高，卷煙的自動程度也越來越高，自動檢測和自動跟蹤校正也成為卷煙機發展的方向之一。目前的卷煙設備中，新近生產的卷煙機如Passim8000等設備已配備了煙支緊頭檢測與跟蹤校正系統，該系統已成為新型卷煙機械的發展趨勢之一。但是在我國大部分卷煙廠的主要設備如Passim7000卷煙機只有手動校正系統，而在我國大量更新的卷煙機設備中，如長城卷煙機上連手動校正系統也沒有，造成空頭煙等不合格產品的產生，不僅使煙支質量無法準確控制，使之無法控制煙支的質量和廢品的增加。
本發明的目的在于提供一種用于Passim7000卷煙機和長城卷煙機上的卷煙機煙支緊頭控制系統，它能使卷煙機能自動跟蹤和校正卷煙機緊頭煙切口位置和卷煙機緊頭煙位置的檢測、跟蹤和校正，由此提高大量更新的卷煙機設備的自動化程度和產品質量，減少卷煙廠的廢品與輔料消耗。
本發明的目的是這樣實現的一種卷煙機煙支緊頭控制系統，包括放射源，該放射源將測量煙支平均重量的鍶90作為信號源；電離室，位于放射源后部，用于將煙支平均重量測量的鍶90信號源進行煙支密度測量，以此采集一組煙支密度的電壓信號；一信號放大器，它與電離室連接，將電離室采集的煙條密度信號進行放大；一旋轉刀頭，用于切割煙條；其特點是還包括一旋轉編碼器，它安裝在旋轉刀頭上，用以產生模擬量采樣信號的同步脈沖序列；一采樣開關，它與信號放大器連接，并接收旋轉編碼器送來的模擬量采樣信號的脈沖序列；模擬量輸入模塊，它與采樣開關連接，用以對模擬信號進行數字信號的模數轉換；一CPU模塊，用以對模數轉換后的信號進行分析處理；功率放大器，它與CPU模塊連接，用以將經CPU處理后送出的信號進行放大，以驅動電機運轉；一步進電機，它與功率放大器連接，并由功率放大器驅動其運轉。
在上述的卷煙機煙支緊頭控制系統中，其中還包括一觸摸屏，它通過通訊接口與CPU模塊連接且交換數據，用以直觀監視煙條密度的曲線與參數的輸入。
在上述的卷煙機煙支緊頭控制系統中，其中，所述的模擬量輸入模塊采用高速數據采集模塊；還包括一工業控制計算機，它接收來自旋轉編碼器和高速數據采集模塊送來的信息，經處理后送至CPU模塊，并接收CPU模塊送來的數據。
在上述的卷煙機煙支緊頭控制系統中，其中，所述的模擬量輸入模塊采用高速數據采集模塊，所述的CPU模塊采用工業控制計算機，該工業控制計算機接收來自旋轉編碼器和高速數據采集模塊的信息，經處理后分別與高速數據采集模塊和觸摸屏交換數據，并將處理后的信號送功率放大器。
本發明卷煙機煙支緊頭控制系統，由于采用了上述的技術方案，使之與現有技術相比，具有以下優點和積極效果1.本發明由于根據Passim7000卷煙機和長城卷煙機的特點和結構在機械方面增加一套帶步進電機驅動的靠彈簧張緊力控制的煙支緊頭相位調整執行機構，在控制上，在切割煙條的旋轉刀頭上安裝有一個增量式旋轉編碼器，由此產生一提供模擬量采樣開關作用的脈沖序列，并使編碼器每轉一圈發出的零位脈沖恰好與刀頭的切割位置同步，所以該脈沖既可作為刀頭的同步脈沖信號，又在可編程控制器程序中作為采樣模擬信號的啟動與終止信號；2.本發明由于采用了煙條密度電壓信號經過旋轉編碼器的開關作用及模擬量輸入模塊的A/D模數轉換輸入CPU模塊，形成一個采樣值數據隊列，經過可編程控制器的高速運算處理后，判斷煙支緊頭位置的偏移量是否在正常范圍內，從而可作出對緊頭位置的調整；3.本發明由于在系統外圍設置了一個觸摸屏，由此可以形象直觀的監視煙支密度曲線，并提供方便的參數輸入手段。
通過以下對本發明煙支緊密段的在線檢測和切割點對緊密段自動跟蹤的方法的一實施例結合其附圖的描述，可以進一步理解本發明的目的、具體結構特征和優點。其中，附圖為


圖1是本發明卷煙機煙支緊頭控制系統第一實施例的方框圖；圖2是本發明卷煙機煙支緊頭控制系統第二實施例的方框圖；圖3是本發明卷煙機煙支緊頭控制系統第三實施例的方框圖。
如圖1所示，這是本發明卷煙機煙支緊頭控制系統的第一實施例。在本實施例中，包括放射源1，該放射源1將測量煙支平均重量的鍶90作為信號源；在放射源1后設置有一電離室2，該電離室2用于將煙支平均重量測量的鍶90信號源進行煙支密度測量，它分為幾十個點測得一組數據信號；與電離室2連接的是一信號放大器3，它接收電離室2采集來的煙條20密度信號并進行放大，再將該放大后的煙條20密度信號送至后級的采樣開關6；一旋轉刀頭4，用于切割煙條；在旋轉刀頭4上安裝有一旋轉編碼器5，當旋轉刀頭4旋轉并切割煙條20時，與此同時與旋轉刀頭4連接在一起的旋轉編碼器5相對應產生模擬量采樣信號的脈沖序列；采樣開關6與信號放大器3連接，同時接收旋轉編碼器5送來的模擬量采樣信號的一組脈沖序列；模擬量輸入模塊7，它與采樣開關6連接，用以對模擬信號進行數字信號的模數轉換，并通過CPU模塊8對模數轉換后的信號進行分析處理，發出緊頭切割位置信號；一功率放大器9，它與CPU模塊8連接，用以將經CPU處理后送出的信號進行放大，以驅動電機運轉；一步進電機10，它與功率放大器9連接，并由功率放大器9驅動其運轉；還包括一觸摸屏12，它通過通訊接口與CPU模塊8連接且交換數據，用以直觀監視煙條密度的曲線與參數的輸入。
本發明卷煙機煙支緊頭控制系統的控制方法是煙支緊密段的在線檢測是，放射源1將安裝在卷煙機上的用于煙支平均重量檢測的鍶90放射源作為信號源，即該鍶90放射源同時兼作煙支平均重量控制器和煙支緊密段在線檢測的信號源；將該信號源送入位于放射源1后部的電離室2，該電離室2將煙支平均重量測量的鍶90信號源進行煙支密度測量，它將煙支分為幾十個點進行測量，從而采集一組電壓信號并送入信號放大器3，由信號放大器3將電離室2采集的煙條密度信號進行放大；同時煙支由旋轉刀頭4進行切割，其切割點位置由機械結構調整至同一個同步信號的絕對零位點，保證切割點和煙支緊密段的相互位置關系，即相位關系可量化取出，作為調整的基準。本發明中，在切割煙條20的旋轉刀頭4上安裝有一個增量式旋轉編碼器5，旋轉編碼器5隨著旋轉刀頭4一起旋轉，產生一模擬量采樣信號的同步脈沖序列，旋轉編碼器5與旋轉刀頭4保持一定的傳動比，并通常靜態校驗調整，使旋轉編碼器5每轉一圈發出的零位脈沖恰好與旋轉刀頭4的切割位置同步，此時該脈沖用作為刀頭的同步脈沖信號，在可編程控制器程序中作為采樣模擬信號的啟動與終止信號；由此可見，在本發明中，煙支緊密段的在線檢測通過與旋轉刀頭4同步的旋轉編碼器產生同步信號，鍶90放射源作為煙支緊密段在線檢測的信號源，并將一支煙分成幾十乃至100個微單，從而測出整支煙的密度分布，然后再進行數據處理，作出緊密段的位置判別；而煙支緊密段的位置(即對切刀的相位)是由一個已知的劈刀盤所確定的，劈刀盤由一個同步齒形帶所驅動，調整同步齒形帶與切刀的機械傳動系統，可以調整劈刀對切刀的相位，這個調整工作由一個步進電動機來實現。在本發明中采用了一采樣開關6，它與信號放大器3連接，并接收旋轉編碼器5送來的模擬量采樣信號的同步脈沖序列，它將該信號送入與其連接的模擬量輸入模塊7，而模擬量輸入模塊7將放大的煙條20密度電壓信號經過旋轉編碼器5和采樣開關6的送來的信號進行A/D模數轉換，并送入CPU模塊8，形成一個采樣值數據隊列，經過CPU模塊8中的可編程控制器的高速運算處理后，判斷煙支緊頭位置的偏移量是否在正常范圍內，如果超出，則輸出劈刀盤步進電機調整步數控制信號，經步進電機功率放大器9放大后驅動步進電機10對劈刀盤調整機構11進行精確調整；劈刀盤調整機構11對劈刀盤進行調整后，形成煙支緊頭的凹槽位置發生了相位方面的變化，這樣，成型的煙支緊頭位置也隨著發生了變化，當緊頭位置進入了設定的允許區后，步進電機的輸出停止，達到了緊頭調整的目的。
在系統的外圍還設置了一個觸摸屏12，該觸摸屏12的建立提供了一個人機交換信息的界面，觸摸屏12上顯示了煙支密度分布曲線或棒圖，在本發明中，觸摸屏12通過通訊接口與CPU模塊8連接且交換數據，用以直觀監視煙條密度的曲線與參數的輸入，該通訊接口可以采用RS485通訊接口，由此與CPU模塊8中的可編程控制器交換數據，從而可以形象直觀的監視煙支密度曲線，并提供方便的參數輸入手段；此外，如有報警情況產生，也可立即在觸摸屏12上顯示出來，大大地方便了維修人員對故障的判斷處理；在操作權限方面，對于一些重要的參數及操作設置了口令密碼，防止了誤操作；并且在用觸摸屏12顯示煙支密度分布曲線或棒圖時，對緊密段和切刀相位關系的調整還可由人工或自動完成，人工或自動方式的選定及操作在觸摸屏上實現。
在本實施例中，對系統的操作也提供了靈活的手段，設置有“自動”、“手動”兩種模式，可視操作實際情況的不同而采用。在“自動”模式下，系統無須人工干預，即可對煙支緊頭位置進行自動跟蹤與調整；在“手動”模式下，可通過觀察顯示屏上的密度曲線進行操作，從而對劈刀盤相位作人工調整。
請參見圖2所示，這是本發明卷煙機煙支緊頭控制系統的第二實施例，在本實施例中，所述的模擬量輸入模塊7采用高速數據采集模塊13；還包括一工業控制計算機14；工業控制計算機14接收來自高速數據采集模塊13和旋轉編碼器5送來的信息，經處理后送至CPU模塊8，并接收CPU模塊8送來的數據；這樣，對于煙支各微單元的密度數據化、數據處理、緊密段同切刀相位系統的判別、發出調整指令，提供步進機動作的信號以及將煙支密度分布作成曲線或棒圖并顯示等工作，均由CPU模塊8及其中的可編程控制器PLC和一個高速模擬量轉化模塊完成。
如圖3所示，這是本發明卷煙機煙支緊頭控制系統的第三實施例。在本實施例中，所述的模擬量輸入模塊7采用高速數據采集模塊13，所述的CPU模塊8采用工業控制計算機13，該工業控制計算機13接收來自旋轉編碼器5和高速數據采集模塊13的信息，經處理后分別與高速數據采集模塊13和觸摸屏12交換數據，并將處理后的信號送功率放大器9；這樣，對于煙支各微單元的密度數據化、數據處理、緊密段同切刀相位系統的判別、發出調整指令，提供步進機動作的信號以及將煙支密度分布作成曲線或棒圖并顯示等工作，就由工業控制計算機13和一個高速模擬量轉化模塊完成。
綜上所述，本發明卷煙機煙支緊頭控制系統由于在機械上增加一套帶步進電機驅動的靠彈簧張緊力控制的煙支緊頭相位調整執行機構，在控制上，旋轉刀頭上安裝有一個增量式旋轉編碼器，由此產生的脈沖序列可作為刀頭的同步脈沖信號和在可編程控制器程序中作為采樣模擬信號的啟動與終止信號；同時，由于旋轉編碼器的開關作用及模擬量輸入模塊的模數轉換，形成一采樣值數據隊列，經處理后，可判斷煙支緊頭位置并可作出對緊頭位置的調整；另外，由于在系統外圍設置一觸摸屏，由此可以形象直觀的監視煙支密度曲線，并提供方便的參數輸入手段；由此提高了現有卷煙機設備的自動化程度，使之能控制煙支質量，減少廢品增加和輔料消耗。
權利要求
1.一種卷煙機煙支緊頭控制系統，包括放射源(1)，該放射源(1)將測量煙支平均重量的鍶90作為信號源；電離室(2)，位于放射源(1)后部，用于將煙支平均重量測量的鍶90信號源進行煙支密度測量，以此采集一組煙支密度的電壓信號；一信號放大器(3)，它與電離室(2)連接，將電離室(2)采集的煙條密度信號進行放大；一旋轉刀頭(4)，用于切割煙條(20)；其特征在于還包括一旋轉編碼器(5)，它安裝在旋轉刀頭(4)上，用以產生模擬量采樣信號的同步脈沖序列；一采樣開關(6)，它與信號放大器(3)連接，并接收旋轉編碼器(5)送來的模擬量采樣信號的脈沖序列；模擬量輸入模塊(7)，它與采樣開關(6)連接，用以對模擬信號進行數字信號的模數轉換；一CPU模塊(8)，用以對模數轉換后的信號進行分析處理；功率放大器(9)，它與CPU模塊(8)連接，用以將經CPU處理后送出的信號進行放大，以驅動電機運轉；一步進電機(10)，它與功率放大器(9)連接，并由功率放大器(9)驅動其運轉。
2.如權利要求1所述的卷煙機煙支緊頭控制系統，其特征在于還包括一觸摸屏(12)，它通過通訊接口與CPU模塊(8)連接且交換數據，用以直觀監視煙條密度的曲線與參數的輸入。
3.如權利要求1所述的卷煙機煙支緊頭控制系統，其特征在于所述的模擬量輸入模塊(7)采用高速數據采集模塊(13)；還包括一工業控制計算機(14)，它接收來自旋轉編碼器(5)和高速數據采集模塊(13)送來的信息，經處理后送至CPU模塊(8)，并接收CPU模塊(8)送來的數據。
4.如權利要求1所述的卷煙機煙支緊頭控制系統，其特征在于所述的模擬量輸入模塊(7)采用高速數據采集模塊(13)，所述的CPU模塊(8)采用工業控制計算機(13)，該工業控制計算機(13)接收來自旋轉編碼器(5)和高速數據采集模塊(13)的信息，經處理后分別與高速數據采集模塊(13)和觸摸屏(12)交換數據，并將處理后的信號送功率放大器(9)。
全文摘要
本發明卷煙機煙支緊頭控制系統,包括:將鍶90作為信號源的放射源;采集煙支密度的電離室;對煙支密度信號放大的放大器;切割煙條的旋轉刀頭;其特點是還包括:安裝在旋轉刀頭上用以產生模擬量采樣信號的同步脈沖序列旋轉編碼器;與放大器連接且接收旋轉編碼器脈沖序列的采樣開關;與采樣開關連接的進行模數轉換的模擬量輸入模塊;作數據處理與控制的CPU模塊;與CPU模塊連接的功率放大器及其驅動電機;通過通訊接口與CPU模塊交換數據的觸摸屏。
文檔編號A24C5/00GK1376432SQ01105778
公開日2002年10月30日 申請日期2001年3月23日 優先權日2001年3月23日
發明者金輝 申請人:上海新平科工業技術有限公司