鼓轮负压孔堵塞率的检测方法和系统

摘要

本发明公开了一种鼓轮负压孔堵塞率的检测方法和系统，涉及烟草自动化控制技术领域，其中，鼓轮负压孔堵塞率的检测方法包括：确定随鼓轮转动的负压孔在运行至对射式光电检测器时对射式光电检测器输出的检测电压值；获取所述负压孔在未堵塞的情况下运行至对射式光电检测器时对射式光电检测器输出的参考电压值；根据所述检测电压值和所述参考电压值确定所述负压孔的堵塞率。本发明通过对负压孔堵塞率进行有效检测，从而为操作人员对鼓轮的保养提供精确的参考依据，同时降低了由于负压孔的堵塞造成的停机事故的发生率，提高了烟支的生产效率和生产质量。

说明书

技术领域

本发明涉及烟草自动化控制技术领域，尤其是一种鼓轮负压孔堵塞 率的检测系统。

背景技术

图1是烟支在鼓轮上的运行的示意图。如图1所示，卷接机的接装 机将烟支1通过负压吸附在鼓轮的外鼓2的槽3上，烟支1随着鼓轮一 起运行，在运行中完成烟支的包裹过程。

图2是鼓轮的外鼓示意图；图3是鼓轮的剖面结构示意图；图4是 有烟支的鼓轮的剖面结构示意图。如图2至图4所示，鼓轮由外鼓2和 内鼓5组成，内鼓5是固定不动的，内鼓5对外鼓2起到支撑作用，外 鼓2和内鼓5在机械上通过轴承(未示出)相连接。外鼓2在主传动的 带动下沿着固定方向转动，外鼓2的槽3上有负压孔4，负压孔4连接 至外鼓2和内鼓5之间的负压腔6，在机器运行时向负压腔6通入负压， 从而使得负压孔4可以通过负压将烟支1吸附在鼓轮槽3上。

本发明的发明人发现，随着机器的运行，烟末将逐渐累积在负压孔 4上，即负压孔4会发生堵塞，堵塞的面积越大，负压孔4上吸住烟支 1的负压越小，烟支1越不稳定，烟支1的不稳定将会影响烟支的生产 质量，增加废品量，降低机器的运行效率。

发明内容

本发明实施例所要解决的一个技术问题是：提供一种鼓轮负压孔堵 塞率的检测方法和系统，能够有效检测鼓轮负压孔的堵塞率。

根据本发明的一方面，提供一种鼓轮负压孔堵塞率的检测方法，包 括：确定随鼓轮转动的负压孔在运行至对射式光电检测器时对射式光电 检测器输出的检测电压值；获取所述负压孔在未堵塞的情况下运行至对 射式光电检测器时对射式光电检测器输出的参考电压值；根据所述检测 电压值和所述参考电压值确定所述负压孔的堵塞率。

在一个实施例中，在获取所述负压孔在未堵塞的情况下运行至对射 式光电检测器时对射式光电检测器输出的参考电压值之前，还包括：获 取所述负压孔在未堵塞的情况下运行至对射式光电检测器时绝对值轴编 码器输出的位置信号；当检测到绝对值轴编码器输出所述位置信号时， 确定所述负压孔运行至对射式光电检测器；其中，所述绝对值轴编码器 设置在鼓轮的传动机构上，鼓轮转动一周，所述绝对值轴编码器均匀输 出位置信号。

在一个实施例中，根据如下公式计算所述负压孔的堵塞率：H＝1- v/V；其中，H表示所述负压孔的堵塞率，v表示所述负压孔在运行至 对射式光电检测器时对射式光电检测器输出的检测电压值，V表示负压 孔在未堵塞的情况下运行至对射式光电检测器时对射式光电检测器输出 的参考电压值。

在一个实施例中，所述对射式光电检测器的发射端和接收端设置在 所述鼓轮的径向所在的直线上，其中一个设置在内鼓上，另一个设置在 外鼓的外侧。

在一个实施例中，所述发射端发出的光线区域的截面积不小于所述 负压孔的面积。

在一个实施例中，所述方法还包括：将所述负压孔的堵塞率发送给 显示器进行显示。

根据本发明的另一方面，提供一种鼓轮负压孔堵塞率的检测系统， 包括：对射式光电检测器，用于在随鼓轮转动的负压孔运行至对射式光 电检测器时输出检测电压值至控制器；控制器，用于获取所述负压孔在 未堵塞的情况下运行至对射式光电检测器时对射式光电检测器输出的参 考电压值；根据所述检测电压值和所述参考电压值确定所述负压孔的堵 塞率。

在一个实施例中，所述系统还包括：绝对值轴编码器，设置在鼓轮 的传动机构上，用于在所述负压孔在未堵塞的情况下运行至对射式光电 检测器时输出位置信号至控制器；鼓轮转动一周，所述绝对值轴编码器 均匀输出与负压孔数量相同的位置信号；所述控制器，在获取所述负压 孔在未堵塞的情况下运行至对射式光电检测器时对射式光电检测器输出 的参考电压值之前，还用于在检测到所述绝对值轴编码器输出所述位置 信号时确定所述负压孔运行至对射式光电检测器。

在一个实施例中，所述控制器根据如下公式计算所述负压孔的堵塞 率：H＝1-v/V；其中，H表示所述负压孔的堵塞率，v表示所述负压孔 在运行至对射式光电检测器时对射式光电检测器输出的检测电压值，V 表示负压孔在未堵塞的情况下运行至对射式光电检测器时对射式光电检 测器输出的参考电压值。

在一个实施例中，所述对射式光电检测器的发射端和接收端设置在 所述鼓轮的径向所在的直线上，其中一个设置在内鼓上，另一个设置在 外鼓的外侧。

在一个实施例中，所述发射端发出的光线区域的截面积不小于所述 负压孔的面积。

在一个实施例中，所述控制器，还用于将所述负压孔的堵塞率发送 给显示器进行显示；所述系统还包括：显示器，用于显示所述负压孔的 堵塞率。

本发明利用对射式光电检测器获得负压孔在实际工作中的检测电压 值和负压孔在未堵塞的情况下的参考电压值，从而实现负压孔堵塞率的 有效检测，为操作人员对鼓轮的保养提供精确的参考依据，降低了由于 负压孔的堵塞造成的停机事故的发生率，提高了烟支的生产效率和生产 质量。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将 对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见 地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技 术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获 得其他的附图。

图1是烟支在鼓轮上的运行的示意图；

图2是鼓轮的外鼓示意图；

图3是鼓轮的剖面结构示意图；

图4是有烟支的鼓轮的剖面结构示意图；

图5是本发明鼓轮负压孔堵塞率的检测方法一个实施例的流程示意 图；

图6示出了本发明对射式光电检测器的安装示意图；

图7是本发明绝对值轴编码器的示意图；

图8是本发明绝对值轴编码器输出的位置信号的示意图；

图9示出了负压孔堵塞率的检测时序图；

图10示出了负压孔在未堵塞的情况下的示意图；

图11示出了负压孔在有堵塞的情况下的示意图；

图12是本发明鼓轮负压孔堵塞率的检测系统一个实施例的框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实 施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术 人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本 发明保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相 对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺 寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详 细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说 明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是 示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具 有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此， 一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行 进一步讨论。

图5是本发明鼓轮负压孔堵塞率的检测方法一个实施例的流程示意 图。如图5所示，该方法包括如下步骤：

步骤502，确定随鼓轮转动的负压孔在运行至对射式光电检测器时 对射式光电检测器输出的检测电压值。

步骤504，获取所述负压孔在未堵塞的情况下运行至对射式光电检 测器时对射式光电检测器输出的参考电压值。

步骤506，根据检测电压值和参考电压值确定负压孔的堵塞率。

下面参见图6对鼓轮负压孔堵塞率的检测方法进行详细说明。

图6示出了对射式光电检测器的安装示意图。如图6所示，对射式 光电检测器包括发射端10和接收端11，发射端10发出均匀分布的光线， 接收端11接收发射端10发出的光线并将光信号转化为电压信号，然后 将转化后的电压信号作为对射式光电检测器的输出电压，其中，输出电 压信号的大小与接收的光量成正比。优选地，对射式光电检测器的发射 端10和接收端11设置在鼓轮的径向所在的直线上，并且发射端10和 接收端11其中的一个设置在内鼓上，另一个设置在外鼓的外侧。例如， 如图6所示的，发射端10固定设置在内鼓5上，接收端11固定地设置 在外鼓6的外侧，反之亦可。为了提高检测结果的正确性，在一个实施 例中，发射端10发出的光线区域的截面积不小于负压孔4的面积，即， 当负压孔4运行至发射端10和接收端11所在的直线时，发射端10发 出的光线要能覆盖整个负压孔4。如果发射端10发出的光线无法覆盖整 个负压孔4，当负压孔4未被光线覆盖的区域发生堵塞时，则无法被检 测到，从而影响检测结果的准确性。

在实际应用时，可以预先确定鼓轮的全部负压孔在未堵塞的情况下 运行至对射式光电检测器时对射式光电检测器输出的参考电压值。例如， 人工确认鼓轮的每个负压孔均未堵塞，转动鼓轮，在负压孔运行至对射 式光电检测器时，即运行至发射端10和接收端11所在的直线时，记录 此时对射式光电检测器输出的参考电压值，如此可以获得每个负压孔在 未堵塞的情况下运行至对射式光电检测器时对射式光电检测器输出的参 考电压值。

鼓轮工作时，当某个负压孔在运行至对射式光电检测器时，确定此 时对射式光电检测器输出检测电压值。然后，获取该负压孔对应的参考 电压值，从而可以根据检测电压值和参考电压值确定负压孔的堵塞率。 另外，还可以将负压孔的堵塞率发送给显示器进行显示。

本实施例利用对射式光电检测器获得负压孔在实际工作中的检测电 压值和负压孔在未堵塞的情况下的参考电压值，从而实现负压孔堵塞率 的有效检测，为操作人员对鼓轮的保养提供精确的参考依据，降低了由 于负压孔的堵塞造成的停机事故的发生率，提高了烟支的生产效率和生 产质量。

在不同的负压孔运行至对射式光电检测器时，需要获取不同的负压 孔对应的参考电压值。为了确保获取到的参考电压值是当前运行至对射 式光电检测器的负压孔的参考电压值，本发明提出将绝对值轴编码器输 出的位置信号与不同的负压孔对应起来。具体地，在一个实施例中，在 获取负压孔在未堵塞的情况下运行至对射式光电检测器时对射式光电检 测器输出的参考电压值之前，上述方法还可以包括：获取负压孔在未堵 塞的情况下运行至对射式光电检测器时绝对值轴编码器输出的位置信号； 当检测到绝对值轴编码器输出位置信号时，确定所述负压孔运行至对射 式光电检测器；其中，绝对值轴编码器设置在鼓轮的传动机构上，鼓轮 转动一周，绝对值轴编码器均匀输出位置信号。

图7是本发明绝对值轴编码器的示意图。图8是本发明绝对值轴编 码器输出的位置信号的示意图。如图7和图8所示，绝对值轴编码器7 的转轴8每转动一圈，即一个周期内，信号端9均匀输出2ⁿ个数字信 号：0、1、2……2ⁿ-1，每个数字信号同转轴8的位置一一对应。

在实际应用中，可以在鼓轮的N个负压孔上做上标记1、2、 3……N(参见图6)。在第一次进行检测之前可以进行如下校准过程： 人工确认鼓轮的每个负压孔均未堵塞时，转动鼓轮，当标号为i(i＝1、 2、3……N)的负压孔运行至发射端和接收端的正中时，记录此时绝对 值轴编码器输出的位置信号为E_i，对射式光电检测器输出的参考电压值 为V_i，按照同样的方式对每个负压孔进行测量，从而得到每个负压孔的 位置信号E₁、E₂、E₃……E_N以及每个负压孔在未堵塞的情况下的参考 电压值V₁、V₂、V₃……V_N。因此，确定某个负压孔的检测电压值v_i后， 当检测到绝对值轴编码器输出的位置信号为E_i时，可以确定是负压孔i 运行至对射式光电检测器，然后可以执行后续步骤504和步骤506的操 作，从而得到负压孔i的参考电压值。图9示出了负压孔堵塞率的检测 时序图。

在一个实施例中，可以根据如下公式计算负压孔的堵塞率：

H＝1-v/V

其中，H表示负压孔的堵塞率，v表示负压孔在运行至对射式光电 检测器时对射式光电检测器输出的检测电压值，V表示负压孔在未堵塞 的情况下运行至对射式光电检测器时对射式光电检测器输出的参考电压 值。

图10和图11分别示出了负压孔在未堵塞和有堵塞的情况下的示意 图。下面结合图10和图11对上述负压孔的堵塞率公式进行推导：

如图10所示，没有发生堵塞的负压孔4运行至对射式光电检测器 的发射端10和接收端11的正中，该负压孔4的面积为S_ABCD。发射端 10发出均匀分布的光线，单位面积上的光量为F，则此时有面积为 S_ABCD的光线透过负压孔4到达接收端11，接收端11接收到的光量为 FS_ABCD。接收端11将接收的光信号转化为电压信号并输出，电压信号 大小与接收的光量成正比，比例系数为G，则此时对射式光电检测器输 出的参考电压值V＝GFS_ABCD。

如图11所示，发生堵塞的负压孔4运行至对射式光电检测器的发 射端10和接收端11的正中，堵塞的面积为S_ABD，没有堵塞的面积为 S_BCD。则此时有面积为S_BCD的光线透过负压孔4并被接收端11接收到， 光线的光量为FS_BCD，于是对射式光电检测器输出的检测电压值v＝ GFS_BCD。

综合上述分析，可得到如下方程组：

$\left(\begin{array}{c}V={\mathrm{FGS}}_{ABCD}\\ v={\mathrm{FGS}}_{BCD}\\ S_{ABCD}=S_{BCD}+S_{ABD}\\ H=\frac{S_{ABD}}{S_{ABCD}}\end{array}\right)$

定义鼓轮负压孔的堵塞率H为：负压孔的堵塞面积S_ABD与未堵塞 的面积为S_ABCD的比值，即H＝S_ABD/S_ABCD。

于是，得到鼓轮负压孔堵塞率H为：

$H=1-\frac{v}{V}$

其中：v是当鼓轮负压孔位于对射式光电检测器的发射端和接收端 的正中时，对射式光电检测器输出的电压信号值，即检测电压值；V是 当鼓轮负压孔没有堵塞且位于对射式光电检测器的发射端和接收端的正 中时，对射式光电检测器输出的电压信号大小，即参考电压值。

本说明书中各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说 明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似的部分 相互参见即可。对于系统实施例而言，由于其与方法实施例基本对应， 所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

图12是本发明鼓轮负压孔堵塞率的检测系统一个实施例的框图。 如图12所示，该系统包括对射式光电检测器1201和控制器1202，其中：

对射式光电检测器1201，用于在随鼓轮转动的负压孔运行至对射式 光电检测器时输出检测电压值至控制器1202；

控制器1202，例如可编程逻辑控制器PLC，用于获取所述负压孔 在未堵塞的情况下运行至对射式光电检测器时对射式光电检测器输出的 参考电压值；根据检测电压值和参考电压值确定负压孔的堵塞率。

优选地，对射式光电检测器的发射端和接收端设置在鼓轮的径向所 在的直线上，其中一个设置在内鼓上，另一个设置在外鼓的外侧。更优 选地，发射端发出的光线区域的截面积不小于负压孔的面积。

具体的检测过程可以参照方法实施例的描述，在此不再赘述。

本实施例利用对射式光电检测器获得负压孔在实际工作中的检测电 压值和负压孔在未堵塞的情况下的参考电压值，控制器根据检测电压值 和参考电压值可以实现负压孔堵塞率的有效检测，为操作人员对鼓轮的 保养提供精确的参考依据，降低了由于负压孔的堵塞造成的停机事故的 发生率，提高了烟支的生产效率和生产质量。

在一个实施例中，控制器1202根据如下公式计算负压孔的堵塞率：

H＝1-v/V

其中，H表示负压孔的堵塞率，v表示负压孔在运行至对射式光电 检测器时对射式光电检测器输出的检测电压值，V表示负压孔在未堵塞 的情况下运行至对射式光电检测器时对射式光电检测器输出的参考电压 值。

在一个实施例中，参见图12，检测系统还可以包括：绝对值轴编码 器1203，设置在鼓轮的传动机构上，用于在该负压孔在未堵塞的情况下 运行至对射式光电检测器1201时输出位置信号至控制器1202；鼓轮转 动一周，绝对值轴编码器1203均匀输出与负压孔数量相同的位置信号。 相应地，该实施例中的控制器1203，在获取负压孔在未堵塞的情况下运 行至对射式光电检测器1201时对射式光电检测器1201输出的参考电压 值之前，还用于在检测到绝对值轴编码器1203输出所述位置信号时确 定该负压孔运行至对射式光电检测器1201。

在一个实施例中，参见图12，控制器1202，还用于将负压孔的堵 塞率发送给显示器1204进行显示；相应地，检测系统还可以包括：显 示器1204，用于显示负压孔的堵塞率。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分 步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计 算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的 步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可 以存储程序代码的介质。

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的 或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技 术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理 和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适 于特定用途的带有各种修改的各种实施例。