用于卷烟制品或过滤嘴棒质量检测系统和方法
【专利摘要】本发明提供一种用于卷烟制品或过滤嘴棒质量检测系统，该系统包括具有自动定向驱动装置的移动平台、控制系统、无线数据通讯装置、综合测试装置和取样机械手装置。通过采取将取样系统、检测系统设计为自动导航的系统，实现一台测量系统完成多台产品制造机的质量检测和控制。本发明同时还提供一种用于卷烟制品或过滤嘴棒质量检测方法。本发明消除了多个测量系统同时使用带来的系统误差，实现取样和测量一次完成，同时该检测系统及检测方法降低了由于温度变化导致的测量误差，解决了样品取样和测量之间的长距离传输问题，能消除由于样品传输导致的样品损坏问题，有效降低测量系统的校准工作强度，提高工作效率，降低生产成本。
【专利说明】用于卷烟制品或过滤嘴棒质量检测系统和方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种检测系统和方法，尤其涉及一种用于卷烟制品或过滤嘴棒的质量 检测系统和方法。
【背景技术】
[0002] 当前现代化的卷烟制造机能以超过20000支/分钟的高速度生产加工过滤嘴卷 烟，过滤嘴棒成型机能以超过1〇〇〇米/分钟的速度生产过滤嘴棒。卷烟生产车间内通常采 用多台产品制造机并行生产，以获得大规模产量。为满足在高速生产条件下制造机能够加 工出合乎质量标准的产品，如卷烟或滤棒，并且能够检测其吸阻、通风度、重量以及物理外 形特征(如长度，圆周，圆度等）是否满足工艺指标，通常的做法是：采用人工或自动取样系 统将样品从制造机上取出，送到测量系统进行测量，以确定所述样品的质量指标是否符合 工艺要求。
[0003] 目前，人工取样的检测方法还是未能得以根本的改进和代替，原因在于自动测量 系统的技术缺陷，研究常规的自动取样技术，总体上可归纳为两类：一类是一对一的系统配 置，即一个取样测量系统对应一台所述制造机进行所述产品工艺质量检测和控制；另外一 类是一对多的系统配置，即一个测量系统对应多个远端取样器，通过管道将样品发射到测 量系统进行检测和工艺控制，但这两种方式存在以下不足： 1、 一对一系统结构，一台制造机需要配备一套独立的测量和取样系统，对于多达几十 台制造机的车间来说，系统造价成本高，多个测量系统带来系统校准、管理和维护工作量 大，更重要的是多套测量系统导致测量结果不确定性等因素，因此仍需保留人工抽检检测 完成对产品质量最终考核依据； 2、 一对多系统结构，一个测量系统对应多个远端取样器，通过气动管道将样品传输到 共享的测量系统来完成测量，其缺点是需要在生产车间安装固定的取样器和输送管道，系 统结构复杂，运行维护和建设成本高，并且目前气动管道传送技术方案只适用于过滤嘴棒 的传送，对于卷烟产品，气动发射会导致样品损坏或工艺指标变化，另外目前的一对多测量 系统和制造机所处的环境温度不同，会导致如样品吸阻和通风度等受环境温度变化影响的 参数测量误差，不能真实反映检测结果。
[0004] 鉴于当前技术中存在的上述问题，本发明在于提供一种具有创新性的用于卷烟制 品或过滤嘴棒质量检测系统及其实现方法。
【发明内容】
[0005] 本发明提供一种用于卷烟制品或过滤嘴棒质量检测系统，该系统包括具有自动定 向驱动装置的移动平台、控制系统、无线数据通讯装置、综合测试装置和取样机械手装置。
[0006] 控制系统包括通讯控制子系统、导航控制子系统、测量控制子系统和取样控制子 系统。
[0007] 综合测试装置、取样机械手装置及控制系统安装于具有自动定向驱动装置的移动 平台上，导航控制子系统的输出端连接于自动定向驱动装置的输入端，取样控制子系统的 输出端连接于取样机械手装置的输入端，测量控制子系统输出端连接于综合测试装置的输 入端，通讯控制子系统和无线数据通讯装置连接。
[0008] 取样机械手装置设有一个升降驱动装置，能够驱使其做上下运动，调整和控制取 样机械手装置升高或降低。
[0009] 具有自动定向驱动装置的移动平台由与伺服电机连接的驱动轮驱动行进，驱动轮 连接一个旋转编码器将旋转角向量信号传送到导航控制子系统计算出行进速度和距离。 移动平台的行进方向由伺服电动转向架控制，转向架上安装有方向轮，伺服电动转向架的 旋转编码器的输出端连接到导航控制子系统的输入端，转向架转动时，方向旋转编码器检 测输出方向角向量信号，导航控制子系统根据该方向角向量信号控制移动平台的行进方 向。
[0010] 移动平台设置前端激光安全检测传感器和后端超声波雷达，用于检测避让行进过 程中的障碍物和人员，移动平台后端安装可快速更换的蓄电池组和微型空压机，提供系统 运行的动力，底部设有充电触点，当系统空闲时自动移动到充电站进行充电，移动平台前端 设有空压和信号复合连接快速插头，用于接通空压机和产品制造机皮带的转速脉冲信号。 [0011] 综合测试装置包括样品入口单元、工艺指标测试单元及样品收集装置，工艺指标 测试单元包括重量测量单元，圆周、长度和圆度测试单元、吸阻和通风度测试单元、水分和 密度测试单元。其结构为样品入口单元连接其中一个工艺指标测试单元的入口，该工艺指 标测试单元的出口连接下一个工艺指标测试单元的入口，最后一个工艺指标测试单元的出 口连接样品收集装置，构成样品的测量通路。待检样品由样品入口单元进入，经工艺指标测 试单元逐一完成每个工艺指标的测试，最后由样品收集装置收集。
[0012] 本发明还提供一种用于卷烟制品或过滤嘴棒质量检测方法，包含以下步骤： (1) 系统初始化； (2) 编制取样点的运动轨迹； (3) 移动定位：导航控制子系统控制与其连接的自动定向驱动装置，将移动平台按照 预设的运动轨迹行进到指定的卷烟或滤棒制造机的取样点； (4) 取样：取样控制子系统控制与其连接的取样机械手装置，从产品制造机上取得样 品并传送到综合测试装置的样品入口单元； (5) 样品检测：测量控制子系统控制与其连接的综合测试装置，进行样品工艺指标的 测试，获得测试结果； (6) 数据处理：通讯控制子系统控制与其连接的无线数据通讯装置，将测试结果数据 传送到数据库进行处理； (7) 检测系统判断检测样品是否取样达到设定数量要求，如否，则返回步骤4继续取 样；如是，则进入下一步骤； (8) 检测系统判断是否进行下一台产品制造机检测，如是，则返回步骤2重新开始；如 否，则检测系统回充电站待命。
[0013] 综合测试装置内设四个工艺指标测试单元，包括重量测试单元，圆周、长度和圆度 测试单元，吸阻和通风度测试单元以及水分和密度测试单元，构成样品的测试通路。待检样 品由样品入口单元进入，经各工艺指标测试单元逐一完成每个工艺指标的测试，最后由样 品收集装置收集。当检测产品为过滤嘴棒产品，在进行取样测量时，水分密度测试单元和通 风度单元设置为关闭状态，样品通过时不需检测通风度和水分密度。
[0014] 本发明提供的技术方案对现有技术中固定安放的测量系统和固定安装的取样系 统进行了创新性设计和改进，将取样系统、检测系统设计为自动导航的系统，实现一台测量 系统完成多台产品制造机的质量检测和控制，消除了多个测量系统同时使用带来的系统误 差，实现取样和测量一次完成，同时该检测系统及检测方法降低了由于温度变化导致的测 量误差，解决了样品取样和测量之间的长距离传输问题，消除了由于样品传输导致的样品 损坏问题，提高了系统的可维护性，同时方便管理，有效降低了测量系统的校准工作强度， 提高工作效率，降低生产成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0015] 图1用于卷烟制品或过滤嘴棒质量检测系统结构框图； 图2用于卷烟制品或过滤嘴棒质量检测方法流程图； 图3卷烟样品检测系统的综合测试装置结构示意图； 图4检测方法中取样点的运动轨迹示意图； 图5检测系统状态不意图。 具体实施方案
[0016] 以下结合各附图对本发明提供的内容进行详细的说明。如图1和图5中所示：该 检测系统由集成化的中央控制系统构成，采用运动控制系统控制移动平台（1)，无线数据通 讯装置（2)，综合测试装置（3)和取样机械手装置（4);取样机械手装置（4)、移动平台（1) 由和伺服电机连接的驱动轮（6)驱动行进，驱动轮（6)连接一个旋转编码器将旋转角向量 信号传送到导航控制子系统计算出行进速度和距离。移动平台（1)的行进方向由伺服电动 转向架控制，该转向架上安装有方向轮（7)，伺服电动转向架的旋转编码器的输出端连接到 导航控制子系统的输入端，转向架转动时，方向旋转编码器检测输出方向角向量信号，导航 控制子系统根据该方向角向量信号控制所述移动平台（1)的行进方向，移动平台（1)的前 部设置激光安全检测传感器（10)和后部超声波雷达（11)，用于检测避让行进过程中的障 碍和人员，移动平台后部安装可快速更换的蓄电池组和微型空压机提供系统运行的动力， 底部设有充电触点，当系统空闲时自动移动到充电站进行充电，移动平台前端设有空压和 信号复合连接快速插头用于接通压缩空气和制造机皮带的转速脉冲信号。
[0017] 取样机械手装置（4)设有一个升降驱动装置（5)，能够驱使其做上下运动，以调整 和控制取样机械手装置升高或降低。取样机械手装置（4)前端设有负压吸盘（8)，通过其抓 取取样样品（9)，如卷烟样品或过滤嘴棒样品。
[0018] 以卷烟样品检测为例，如图2中所示，首先系统进行初始化，根据卷烟样品的检测 需求编制取样点的运动轨迹。当开始进行样品取样时，导航控制子系统控制与其连接的自 动定向驱动装置将移动平台（1)按照预设的运动轨迹行进到指定的卷烟或滤棒制造机的 取样点，取样控制子系统控制与其连接的取样机械手装置（4)，从产品制造机上取得样品 (9)并传送到综合测试装置的样品入口单元（12)，测量控制子系统控制与其连接的综合测 试装置（3)，如图3中所示，进行样品工艺指标的测试，各工艺指标测试单元逐一完成每个 工艺指标的测试，获得测试结果，通讯控制子系统控制与其连接的无线数据通讯装置（2)， 将测试结果数据传送到数据库进行处理，完成一次卷烟样品的取样测试。样品取样点的运 动轨迹如图4中所示。本检测系统及检测方法可根据用户的需求，实现对多台产品制造机 生产的卷烟产品进行检测。
【权利要求】
1. 一种用于卷烟制品或过滤嘴棒质量检测系统，包括具有自动定向驱动装置的移动平 台、控制系统、无线数据通讯装置、综合测试装置和取样机械手装置，综合测试装置、取样机 械手装置及控制系统安装于具有自动定向驱动装置的移动平台上，其特征在于，所述控制 系统包括通讯控制子系统、导航控制子系统、测量控制子系统和取样控制子系统，导航控制 子系统的输出端连接于自动定向驱动装置的输入端，取样控制子系统的输出端连接于取样 机械手装置的输入端，测量控制子系统输出端连接于综合测试装置的输入端，通讯控制子 系统和无线数据通讯装置连接。
2. 根据权利要求1所述的用于卷烟制品或过滤嘴棒质量检测系统，其特征在于，所述 取样机械手装置设有一个升降驱动装置，调整和控制取样机械手装置升高或降低。
3. 根据权利要求1所述的用于卷烟制品或过滤嘴棒质量检测系统，其特征在于，所述 具有自动定向驱动装置的移动平台由与伺服电机连接的驱动轮驱动，其行进方向由伺服电 动转向架控制，转向架上安装有方向轮。
4. 根据权利要求1或3所述的用于卷烟制品或过滤嘴棒质量检测系统，其特征在于，所 述具有自动定向驱动装置的移动平台设置前端激光安全检测传感器和后端超声波雷达，后 端安装可快速更换的蓄电池组和微型空压机，底部设有充电触点。
5. 根据权利要求1所述的用于卷烟制品或过滤嘴棒质量检测系统，其特征在于，所述 综合测试装置包括样品入口单元、工艺指标测试单元及样品收集装置，工艺指标测试单元 包括重量测量单元，圆周、长度和圆度测试单元、吸阻和通风度测试单元、水分和密度测试 单元。
6. -种用于卷烟制品或过滤嘴棒质量检测方法，包含以下步骤： (1) 系统初始化； (2) 编制取样点的运动轨迹； (3) 移动定位：导航控制子系统控制与其连接的自动定向驱动装置，将移动平台按照 预设的运动轨迹行进到指定的卷烟或滤棒制造机的取样点； (4) 取样：取样控制子系统控制与其连接的取样机械手装置，从产品制造机上取得样 品并传送到综合测试装置的样品入口单元； (5) 样品检测：测量控制子系统控制与其连接的综合测试装置，进行样品工艺指标的 测试，获得测试结果； (6) 数据处理：通讯控制子系统控制与其连接的无线数据通讯装置，将测试结果数据 传送到数据库进行处理； (7) 检测系统判断样品是否取样达到设定数量要求，如否，则返回步骤4继续取样；如 是，则进入下一步骤； (8) 检测系统判断是否进行下一台产品制造机检测，如是，则返回步骤（2)重新开始； 如否，则检测系统回充电站待命。
7. 根据权利要求6所述的用于卷烟制品或过滤嘴棒质量检测方法，其特征在于，所述 综合测试装置内设四个工艺指标测试单元，包括重量测试单元，圆周、长度和圆度测试单 元，吸阻和通风度测试单元以及水分和密度测试单元。
8. 根据权利要求6所述的用于卷烟制品或过滤嘴棒质量检测方法，其特征在于，所述 样品由样品入口单元进入，经各工艺指标测试单元逐一完成每个工艺指标的测试，最后由 样品收集装置收集。
9.根据权利要求6所述的用于卷烟制品或过滤嘴棒质量检测方法，其特征在于，所述 样品为过滤嘴棒产品时，在进行取样测量过程中，水分和密度测试单元及吸阻和通风度测 试单元设置为关闭状态，样品通过时不需检测通风度和水分密度。
【文档编号】A24C5/34GK104095287SQ201410171817
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年4月28日 优先权日:2014年4月28日
【发明者】王慧, 武怡, 冯斌, 侯明 申请人:红云红河烟草(集团)有限责任公司, 上海帕夫曼自动化仪器有限公司