激光传感器在GD卷烟包装机小盒透明纸飞包检测上的应用.doc
周宝军++赵强++李成龙
[摘 要]为了解决现有GD卷烟包装机小盒包装部分，不能把透明纸飞包变形的小盒烟包全部检出的问题，本文提供了一种用激光传感器作为检测元件，PLC作为控制单元，对小盒香烟外部透明纸飞包进行检测的检测装置。利用激光的高方向性、高单色性和高亮度等特点，激光传感器可以对单层透明纸或多层透明纸进行有效检测，当飞包烟中褶皱的透明纸遮挡住激光发射器发出的激光时，激光接收器接收的激光信号由强变弱，激光传感器的信号放大器将收到的激光信号与设定灵敏度值进行比较，从而判断小包透明纸飞包是否超出工艺要求的允许的范围。GD卷烟包装机安装以激光传感器为检测元件的飞包检测装置后，可以准确检测剔除透明纸飞包的小盒烟包，确保产品质量。
[关键词]GD卷烟包装机 激光传感器 小盒透明纸飞包 检测装置
中图分类号：TM76;TM63 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2016）24-0365-01
1、原设备情况
GD卷烟包装机已成为烟草行业的主流机种[1]，该机组包括：X小盒包装机、CH小盒透明纸包装机、CT硬条包装机和CV条外透明纸包装机。CH小盒透明纸包装机对小盒透明纸的内外偏移有检测，在CH透明纸包装转塔的出口前一个工位上安装了两个光纤检测器，一个是YB55A透明纸位置/存在前部顶端检测3B229，一个是YB55A透明纸位置/存在后部顶端检测3B230。这两个光纤虽然能检测透明纸内外偏移，但是由于包好透明纸的烟包还没有被烙铁烫过，所以烟包在模盒中高速传递时，透明纸可能被刮烂而产生飞包烟包。可是GD卷烟包装机在后续的包装过程中没有设计对此飞包烟包进行检测的装置，这些小盒透明纸飞包的烟包就会被包装到条盒中，从而造成小盒透明纸飞包的烟包流入市场，对品牌荣誉造成影响。没有小盒透明纸飞包检测，这是该机型最大的缺陷。
2、设计方案及原理
为了能对小盒透明纸飞包进行有效检测，选用激光传感器作为检测元件，利用激光的高方向性、高单色性和高亮度等特点，实现对小盒透明纸是否存在飞包现象的识别。控制单元为可编程逻辑控制器PLC。可编程逻辑控制器PLC选用欧姆龙的CJ1M系列的CPU21[2]。激光传感器选用基恩士公司的高端智能LV-H系列产品，激光传感器由两个激光发射器和两个反射带组成。其检测控制原理框图见图1，如图所示，PLC的控制方式为：将原设备编码器信号和激光传感器的信号放大器的信号引入本控制系统，设备运行一个周期，检测相位触发一次，检测装置对通过激光传感器的小盒烟包透明纸进行一次检测，检测相位内，当激光传感器检测到小盒透明纸存在飞包现象时（经过上、下飞包激光传感器的小盒烟包其透明纸高出烟包表面，遮挡激光传感器），PLC进行移位处理，当检测到的小盒透明纸飞包烟包移位到达原车剔除装置时，PLC输出指令给原车手动剔除信号得电，从而将飞包烟包从生产线上剔除下来。剔除过程不需要停机，剔除准确，不影响原设备的正常生产效率。
3、激光传感器的特点及工作原理
激光传感器[3]：利用激光技术进行测量的传感器。它由激光器、激光检测器和测量电路组成。
特点：激光传感器是新型测量仪表，它的优点是能实现无接触远距离测量，速度快，精度高，量程大，抗光、电干扰能力强等。
工作原理：激光传感器工作时，先由激光发射二极管对准目标发射激光脉冲。经目标反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到传感器接收器，被光学系统接收后成像到雪崩光电二极管上。雪崩光电二极管是一种内部具有放大功能的光学传感器，因此它能检测极其微弱的光信号，并将其转化为相应的电信号。
4、激光式小盒透明纸飞包检测装置的结构
激光式小盒透明纸飞包检测装置，包括核心控制单元、智能检测单元和剔除单元。控制单元为可编程控制器，选用欧姆龙的CJ1M系列的CPU21。检测单元由激光式传感器，激光传感器反射带，激光传感器信号放大器，检测单元用机械组件组成。选用基恩士公司的高端智能LV-H系列产品，该产品具有检测速度快、检测精度高、设定方便、防尘防污染等特点。剔除单元为原设备的剔除机构。
5、具体实施方式
在CH透明纸包装轮出口处安装两个激光发射器和两个反光带。其机械组件和激光传感器的信号放大器可对检测灵敏度进行调节。用来检测小盒透明纸飞包。将GD卷烟包装机电柜内的CH编码器信号接至控制单元，控制单元安装在GD卷烟包装机电柜后部的卡槽上，控制单元利用CH编码器信号实现检测相位设置及剔除移位功能。激光传感器安装在CH透明纸包装轮出口处位置，小盒烟包的上下表面的透明纸已封好，透明纸在小盒烟包上已定位。如果小盒烟包的透明纸的任意一侧高出烟包的表面，且高于激光检测头的光线，则相应一侧的激光传感器就会被触发，传感器的输出信号给核心控制单元（PLC），PLC经过内部程序置位、移位处理，输出信号给提出机构，将不合格烟包在CH剔除口剔出包装生产线。飞包检测原理示意图见图2。
6、结束语
GD包装机安装小盒透明纸飞包检测装置后，可在包装机不停机的情况下准确剔除小盒透明纸飞包的烟包。本装置具有以下优点：成本低;安装简单，调整方便;与包装机程序互不干扰;不用改动包装机传动机构，不影响设备外观;检测可靠，能有效防止小盒透明纸飞包产生的缺陷烟包流入市场。
参考文献：
[1] 《ZB45型包装机组》 中国科学技术出版社出版 主编 黄德良
[2] 《OMRON可编程控制器编程手册》
