卷烟机烟支爆珠在线检测系统方案
对卷烟机进行改造，改造后具备烟支爆珠在线检测剔除功能，改造后具备以下功能及参数：
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卷烟机香烟爆珠在线检测功能技术参数 |
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序号 |
技术指标 |
功能及技术参数 |
备注 |
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1 |
检测技术 |
太赫兹成像技术 |
可辅以其他技术 |
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2 |
检测速度 |
≥18000支/min |
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3 |
缺陷种类 |
多珠、少珠、破损、相位偏差等 |
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4 |
相位检测精度 |
±2mm |
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5 |
检测准确度 |
99.95% |
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6 |
剔准度 |
前后不多于2支 |
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7 |
运行效率 |
＞95% |
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其他方面：
Ø 实现生产车速5000-12000支/min时的产品检测及剔除；
Ø 匹配性高，可兼容市场各种规格的卷烟机组；
Ø 检测准确度高达99.95%；
Ø 高精准剔除，前后剔除不多于2支滤棒；
Ø 可视化界面，便于人工实时查看；
1、技术背景
爆珠香烟的生产过程中，由于爆珠壁薄易破，在经过爆珠滤棒生产/运输/卷烟等过程时会遗留或发生爆珠破碎、缺失、及相位偏差的问题：
l 滤棒成型时，爆珠添加缺失和破损等问题滤棒不能100%被检测剔除；
l 滤棒运输时，无论是经过滤棒发射机，还是整箱运输添加到卷烟机，均存在爆珠破碎的风险；
l 卷烟成型时，滤棒经过分切/搓接等过程，也存在爆珠破损及相位偏差的风险；
l 爆珠香烟发展的时间不长，经过卷接成型的成品烟支一直未能有可靠的保障烟支爆珠质量的实时全检手段，仅能依靠抽检来降低质量风险。
2、技术现状
烟滤嘴爆珠的检测技术已相对成熟，如传感器检测，微波原理检测，CCD视觉检测、弱光子检测等，均有成功案例；
烟支与滤棒不同，不仅生产速度均在6000支/min以上，更在烟滤嘴处包裹了不同颜色、不同透光性的水松纸，这无疑给实时在线检测带来了极大的难度。
l 传统的传感器检测无法满足高速检测需求，且检测准确率极低，而未被应用；
l 烟支生产中是横向输送运行的，不同于滤棒的轴向输送运行，微波检测原理要求在相对封闭的型腔类成型振荡的谐振波，在卷烟机上实施难度极大或可行性极低；
l 烟支外包裹水松纸的颜色及透光性差异很大，CCD光源的无法透过各样烟支的水松纸在相机上形成清晰的图像，也未能成功；
l 目前形成专利并实现应用的产品主要是通过X-ray射线进行透射接收来确定爆珠的有无及破损，也成为“弱光子”，即微计量的X射线。 受X-ray的“发射-接收-处理”系统执行速度的影响，无法对烟支滤棒进行整支检测，仅仅是针对设定爆珠位置进行小范围的局部检测；同时，这种检测方法无法对检测结果可视化，不利于缺陷追踪；另一方面，X-ray射线对人体有害，存在泄露的危险，所以该技术手段仅有少量厂家引进使用，而未能推广。
我司致力于烟草行业、包装行业的非接触式检测方案，根据CCD成像技术的基本原理，我司开发出适用于烟支爆珠检测的基于特种光源及探测器的在线检测系统，并将太赫兹波作为“光源”引进此系统，经过理论分析、实验测试、卷烟机验证应用等长时间的论证，解决了卷烟机烟支爆珠在线检测的难题。 该系统可匹配卷烟机不低于18000支/min的生产车速，实现爆珠香烟内爆珠的有无、相位、空壳等进行检测，并对不良品进行剔除、分析、统计，满足客户数字化生产管理的需求。
技术方案示意图：
3、技术原理
太赫兹波是对频率在0.1~10THz范围内电磁波的总称，在电磁波频谱上位于人们熟悉的微波与远红外波段之间，波长处于0.03mm-3mm之间。太赫兹波的波长长于可见光和红外光，对于常见介电材料穿透性更好；而其频率高于微波，可以形成指向性更好的电磁波束，辐射范围更加可控，提供更高的空间分辨率；同时，众多化合物的太赫兹光谱具有明显指纹特性，水以及极性物质也会对太赫兹电磁波产生明显的吸收损耗。
太赫兹波对人体的辐射属于非电离辐射，与微波相同，对人体无伤害，已在关键场所用于人体安检；
基本原理：太赫兹源发出的太赫兹波穿透被测目标（烟支）而被太赫兹成像系统探测接收。由于烟支组成成分（水松纸、醋纤、爆珠）对太赫兹波的透射、吸收的强度不同，成像系统的探测器接收太赫兹波的强度分布与被测目标形成对应图像，经过图像处理分析，可得到烟支内爆珠的实时情况。
4、卷烟机烟支爆珠在线检测系统装置
以ZJ118高位卷烟机为例，进行烟支爆珠在线检测的结构示意：
检测装置安装于卷烟机剔废轮后面的转接辊处，在过渡辊上新设剔除位；对原ZJ118卷烟机的3个零进行了改造更换，新增加了一套采像装置，剔除高速阀气动系统，外置图像处理系统，以及外挂PLC控制系统。
Ø 更换零件：转接辊
转接辊配气组件
过渡辊配气组件
Ø 增加装置：采像装置
剔废高速阀组件
如下图所示：
5、操作界面
在软件及人机界面方面，采用简洁直观的中英文界面，根据多年项目经验，方案提供的软件系统包含以下特点：
5.1、“配方式”检测参数设置，数据库内设置好表单格式，也可通过权限管理进行增删选项。每种品牌规格的滤棒保存为一种配方，并进行单一编码设定，生产时由管理员对配方进行调用即可满足不同品牌规格滤棒的生产需求；
5.2、数据库包含客户所有规格滤棒的质量参数及阈值，亦可通过管理权限进行增删修改，满足客户柔性化、多样化的生产需求。
5.3、人机界面实时显示在线检测的结果及统计数据，可通过条形图、饼状图、曲线图等多种方式表达显示，直观明了。
5.4、具备数据统计、管理及上传功能，可对生产班次进行设置，保存所需班次的生产数据，如检测总支数、总缺陷支数、某一缺陷支数等。
5.5、多级密码设置管理，可通过密码、工号、刷卡等方式进行权限管理。实施记录何人、何时、做了何事，并可对操作记录进行保存期限设置。
6、具体界面见图示：
6.1主界面
如下图所示，程序主界面大体可以分为五个主要组成部分：A:标题栏；B：主菜单栏；C：爆珠检测状态实时显示栏；D：检测结果汇总栏；E：功能选项卡模块。
6.2 检测开始与停止界面
6.3结果显示
6.4 数据统计
6.5 参数查看
6.6 参数查看
6.7 测试模式与蜂鸣报警
6.8 文件存储
6.9报警与监测
6.10班次设置与查询
6.11后台参数调整
6.12操作记录文件
7、典型缺陷图片示例
