用于YP13B封箱机的新型缺条检测装置的制作方法

用于yp13b封箱机的新型缺条检测装置
技术领域
1.本实用新型属于烟草制造技术领域，具体涉及一种用于yp13b封箱机的新型缺条检测装置。


背景技术：

2.yp13b封箱机是双品牌自动化封箱设备，该设备是卷包车间的最后一道工序，下游连接的是物流中心成品库，在整个生产线上具有承上启下的作用，也是卷包车间箱装防缺条的最后一道防线。yp13b封箱机的烟垛缺条检测系统因受到环境光线、烟条盒皮材料反光度等客观因素的影响，在生产双品牌时，点检发现，存在检测准确率低的质量隐患。
3.对于企业内部需求：要及时发现箱装缺条质量隐患，从烟条从堆垛机入口到封箱机出口工艺流程可以看出，在烟条封装成箱的生产过程中存在以下缺条质量风险点，1、堆垛机入口5条烟堆码，存在堆码未满5条，堆垛机下降通道打开的风险，导致最少缺1条质量风险；2、垛机机内的25条烟堆码，存在堆码不整齐而导致在推入25烟垛过程中烟条掉落的风险，导致最少缺1 条质量风险；3、堆垛机出口的50条烟堆码，存在堆垛不整齐而导致在满盘输送过程中烟条掉落的风险，导致最少缺1条质量风险；4、实盘垛输送通道、实盘库、封装箱机入口工位三处区域，存在人为拿走烟条的风险，导致最少缺1条质量风险。针对以上四种缺条质量风险，封箱机在推垛处配置有视觉缺条检测系统(即成像检测系统)防范箱装缺条，烟垛在进入烟箱的过程中由前、后相机分别拍摄前、后25条烟的端面，形成检测图像，与参考图像进行比对，如果一致，则判断为烟垛不缺条；如果不一致，则判断为烟垛缺条，并将缺条烟垛对应的烟箱在后续工序剔除。在使用过程中发现，视觉缺条检测系统在单品牌生产时，其缺条点检准确率(即点检成功率)可达到100％，但在进行双品牌生产时，由于不同牌号条盒纸材料对光线的反射、散射模式不同，造成检测图像色彩与参考图像色彩差异变大，影响了检测的准确率，导致视觉缺条检测系统在生产双品牌时，其缺条点检准确率仅为96.732％。由此可见，yp13b封箱机在双品牌生产时，存在箱装缺条质量隐患，第一时间发现箱装缺条质量隐患的需求迫切。
4.对于外部需求，要杜绝箱装缺条烟箱流入物流成品库。烟箱缺条属于a 类质量缺陷，一旦流入市场，将对企业及产品的形象造成严重影响。因此，有必要设计一种新的箱装缺条检测装置，以满足yp13b封箱机双品牌生产时箱装缺条检测和节约设备改造成本的需求。


技术实现要素：

5.本实用新型解决的技术问题：提供一种用于yp13b封箱机的新型缺条检测装置，本实用新型在双品牌生产时点检准确率达到了100％，使yp13b封箱机双品牌生产缺条检测的准确率由之前的97.62％提升到100％，点检准确率高，提高产品输出质量，有效的杜绝了箱装缺条质量事故的发生，误检率低，设备改造费用低，节约成本，系统运行稳定，可靠，有效。
6.本实用新型采用的技术方案：用于yp13b封箱机的新型缺条检测装置，包括检测单
元、控制单元、显示单元、电控柜单元；
7.所述检测单元包括检测器和检测支架，所述检测器包括烟条检测器和同步检测器，所述烟条检测器通过检测支架固定在烟垛输送轨道上部两侧，所述同步检测器通过检测支架固定在烟垛输送轨道上部；
8.所述控制单元包括pcb控制板模块、电源模块和联控模块，所述联控模块包括封箱机plc模块和封箱机hmi模块；所述烟条检测器和同步检测器与 pcb控制板模块连接并向pcb控制板模块输入检测信号，所述电源模块与pcb 控制板模块连接向其提供电能，所述pcb控制板模块与封箱机plc模块连接向其输送信号，所述封箱机plc模块与封箱机hmi模块连接；
9.所述显示单元与pcb控制板模块并对处理结果进行显示。
10.对上述技术方案的进一步限定，所述烟条检测器和同步检测器安装在封箱机的第四和第五工位之间的烟垛输送轨道上，所述烟条检测器采用光纤反射式光电开关keyence-fs-n18n，所述烟条检测器每一侧的数量根据烟条层数确定，所述同步检测器采用光纤反射式光电开关keyence-fs-n18n；所述检测支架为门型结构，所述检测支架采用钢板1cr18ni9ti制成。
11.对上述技术方案的进一步限定，所述电源模块采用开关电源 ndr-120-24，所述电源模块采用漏电开关dz47le-32/2p/c10进行线路保护。
12.对上述技术方案的进一步限定，所述pcb控制板模块包括电源安全模块、 5v电源、3.3v电源、cpu芯片、flash模块、输入模块、输出模块、辅助功能、pcb板布和缺条检测程序；所述电源安全模块采用nmos管防接反电路，所述5v电源采用lm2576s_5v生成5vdc电源，所述3.3v电源采用ms1117 生成3.3v电源，所述cpu芯片采用stm32f103vet6作为控制芯片，所述flash 模块采用w25q64jvssiq作为flash硬盘，所述输入模块采用pc817s光耦隔离作输入信号隔离，所述输出模块采用bss123的nmos管作输出信号隔离，所述辅助模块采用ch340g芯片作usb接口和sd卡作功能扩展，所述缺条检测程序为基于c语言的pcb缺条检测程序；
13.所述封箱机plc模块中设有用于实现缺条时封箱机停止继续运转功能，并实现声光报警提示的封箱机plc联控逻辑程序，所述封箱机hmi模块中设有用于缺条报警提示的封箱机hmi联控动画程序。
14.对上述技术方案的进一步限定，所述显示单元采用mcu8080协议接口的 3.2寸屏实现人机交互。
15.对上述技术方案的进一步限定，所述电控柜单元包括电控柜、散热器和电气控制线路，所述散热器采用asb-0912m的散热风扇，所述电控柜采用厚度为2mm不锈钢板制成的箱体。
16.本实用新型与现有技术相比的优点：
17.1、本方案通过实验，在双品牌生产时点检准确率达到了100％，使yp13b 封箱机双品牌生产缺条检测的准确率由之前的97.62％提升到100％，点检准确率高，提高产品输出质量；
18.2、本方案中的yp13b封箱机嵌入式光电缺条检测装置能够在第一时间发现了烟垛缺条，有效的杜绝了箱装缺条质量事故的发生，误检率低，设备改造费用低，节约成本，系统
运行稳定，可靠，有效。
附图说明
19.图1为本实用新型的结构示意图；
20.图2为本实用新型中检测支架的结构示意图；
21.图3为本实用新型中pcb控制板模块的整体电路图；
22.图4为本实用新型中pcb控制板模块的一部分电路放大图；
23.图5为本实用新型中pcb控制板模块的另一部分电路放大图；
24.图6为本实用新型中pcb控制板模块的布局图；
25.图7为本实用新型的电气控制原理图。
具体实施方式
26.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
27.需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
28.请参阅图1-7，详述本实用新型的实施例。
29.用于yp13b封箱机的新型缺条检测装置，如图1所示，包括检测单元1、控制单元2、显示单元3、电控柜单元4；所述检测单元1包括检测器1-1和检测支架1-2，所述检测器1-1包括烟条检测器1-1-1和同步检测器1-1-2，所述烟条检测器1-1-1通过检测支架1-2固定在烟垛输送轨道上部两侧，所述同步检测器1-1-2通过检测支架1-2固定在烟垛输送轨道上部；所述控制单元2包括pcb控制板模块2-1、电源模块2-2和联控模块2-3，所述联控模块2-3包括封箱机plc模块和封箱机hmi模块；所述烟条检测器1-1-1和同步检测器1-1-2与pcb控制板模块2-1连接并向pcb控制板模块2-1输入检测信号，所述电源模块2-2与pcb控制板模块2-1连接向其提供电能，所述 pcb控制板模块2-1与封箱机plc模块连接向其输送信号，所述封箱机plc 模块与封箱机hmi模块连接；所述显示单元3与pcb控制板模块2-1并对处理结果进行显示。
30.封箱机的3工位需要进行读码操作，为不影响封箱机运行和便于缺条时控制封箱机停机(封箱机停机前提封箱机所有机构回到零位)，因此，将所述烟条检测器1-1-1和同步检测器1-1-2安装在封箱机的第四和第五工位之间的烟垛输送轨道上。所述烟条检测器1-1-1采用光纤反射式光电开关 keyence-fs-n18n，所述烟条检测器1-1-1每一侧的数量根据烟条层数确定，准确检测双品牌烟垛的烟条排列状态。所述同步检测器1-1-2采用光纤反射式光电开关keyence-fs-n18n，准确监测烟垛到达检测位置。如图2所示，所述检测支架1-2为门型结构，便于烟垛顺利通过，同步开关位置可调，同步和检测信号同步。所述检测支架
1-2采用钢板1cr18ni9ti制成，强度高，耐加工，色泽光鲜、不易氧化。
31.所述电源模块2-2采用开关电源ndr-120-24，所述电源模块2-2采用漏电开关dz47le-32/2p/c10进行线路保护。为整个装置提供24vdc输入电源. 对线路起过载、漏电及短路保护。
32.所述pcb控制板模块2-1包括电源安全模块、5v电源、3.3v电源、cpu 芯片、flash模块、输入模块、输出模块、辅助模块、pcb板布和缺条检测程序。如图3、4、5所示，所述电源安全模块采用nmos管防接反电路，正接时 vgs＞nmos管门极开启电压，mos管导通，电流从源极s流向漏极d，电路正常工作；反接时，门极g电压为0v，mos管断开，后端电路不工作。所述5v 电源采用lm2576s_5v生成5vdc电源，输入电压范围宽，最大负载电流大，价格适中。所述3.3v电源采用ms1117生成3.3v电源，最大输出电流大，外围驱动元器件少。所述cpu芯片采用stm32f103vet6作为控制芯片，gpio数量多，功能齐全，flash容量大。所述flash模块采用w25q64jvssiq作为flash 硬盘，存储空间大，通讯速度较快。所述输入模块采用pc817s光耦隔离作输入信号隔离，正向电压小，隔离电压低。所述输出模块采用bss123的nmos 管作输出信号隔离，v
ds
耐压高，过载能力强。所述辅助模块采用ch340g芯片作usb接口和sd卡作功能扩展。
33.所述pcb板布局如图6所示，根据pcb布局1、2、5原则与ic散热要求，将5v电源布局在pcb板左上方，3.3v电源布局在24v转5v模块右方，电源安全模块根据pcb布局1、2、3、4、5原则将其布局在pcb板的左侧，cpu 芯片根据pcb布局1、2、3、4、5、6、8原则，布局到pcb板中心位置，flash 模块根据pcb布局1、2、5、6原则将其布局到单片机芯片右侧，输入模块根据pcb布局1、2、3、4、5、6、7原则将其布局到pcb板上方，输出模块根据pcb布局1、2、3、4、5、6、7原则将其布局到pcb板的右侧。辅助模块 usb接口根据pcb布局1、2、3、4、5、6、7原则，将其布局到pcb板的下方，sd卡槽根据pcb布局1、2、3、4、5、6、7原则，将其布局到pcb板的左侧。
34.所述缺条检测程序为基于c语言的pcb缺条检测程序。所述pcb控制板模块2-1符合pcb设计工艺，具有上电自启动功能，缺条输出0vdc，程序扫描周期＜158ms，缺条检测准确率100％。
35.所述封箱机plc模块中设有用于实现缺条时封箱机停止继续运转功能，并实现声光报警提示的封箱机plc联控逻辑程序，程序功能为，烟垛在从4 工位输送到3工位的过程中进行缺条检测，如果存在缺条，在烟垛到达3工位时，控制3工位电动辊停止运转，烟垛停在3工位处，并发出声光报警提示，待操作工确认3工位烟垛无缺条后，封箱机再继续运转。所述封箱机hmi 模块中设有用于缺条报警提示的封箱机hmi联控动画程序。
36.本实用新型中涉及到的上述程序，申请人已经进行软件著作权登记，属于现有技术。
37.所述显示单元3采用mcu(8080)协议接口的3.2寸显示屏实现状态显示和数据统计的人机交互。显示屏接口根据pcb布局1、2、3、4、5、6、7原则将其布局到单片机芯片左侧。
38.所述电控柜单元包括电控柜、散热器和电气控制线路，所述散热器采用 asb-0912m的散热风扇，所述电控柜采用厚度为2mm不锈钢板制成的箱体。所述电气控制线路如图7所示，
39.本实用新型效果检查：
40.1、统计2021年8月至2022年1月，yp13b封箱机嵌入式光电缺条检测装置点检准确
率，如下表所示：
[0041][0042][0043]
从表中可以看出，在效果验证期间，yp13b封箱机嵌入式光电缺条检测装置在双品牌生产时点检准确率达到了100％，使yp13b封箱机双品牌生产缺条检测的准确率由活动前的97.62％提升到100％，
[0044]
2、缺条检出情况统计，统计2021年8月至2022年1月，yp13b封箱机嵌入式光电缺条检测装置共检测出4次缺条烟垛，具体情况如下表所示：
[0045][0046][0047]
从表中可以看出，在效果验证期间，yp13b封箱机嵌入式光电缺条检测装置在第一时间发现了烟垛缺条，有效的杜绝了箱装缺条质量事故的发生。
[0048]
3、效果跟踪
[0049]
2022年2月-2022年3月份，对yp13b封箱机嵌入式光电缺条检测装置运行情况进行了跟踪，情况如下表所示：
[0050][0051]
从表中可以看出，效果跟踪期内，yp13b封箱机嵌入式光电缺条检测装置检测准确率为100％，误检率降低到0％，检出缺条1次，其运行更加稳定、可靠、有效。
[0052]
对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而
且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0053]
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。