CN116210956A - 卷烟机回丝比例的实时测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种卷烟机回丝比例的实时测量装置，用于测量卷烟机的回丝比例，涉及卷烟生产领域，该实时测量装置包括：激光检测单元，测量卷烟机的回丝收集传送带上烟丝的瞬时物料流量；物料流量计算单元，根据瞬时物料流量计算指定时间内的回丝量；回丝比例计算单元，根据回丝量计算该指定时间内的回丝比例。本发明提出的卷烟机回丝比例的实时测量装置能够实时对回丝比例进行及时、连续的测量，为实时调控提供技术条件。

Description

卷烟机回丝比例的实时测量装置

技术领域

本发明涉及卷烟生产领域，特别涉及一种卷烟机回丝比例的实时测量装置。

背景技术

卷烟机在卷制烟支的过程中，一方面，要保证烟支的单支重量，即烟支中填充的烟丝重量的一致性和稳定性；另一方面，还要保证烟支其它质量指标(如吸阻、硬度、密度分布、燃烧锥落头倾向等)的稳定性。

烟支的单支重量和其他质量指标稳定性均与卷烟机回丝比例与密切相关。具体的，卷烟机通过皮带和针辊(大、小钩子辊)调节形成烟条烟丝供应，当提高皮带和针辊电机电压或转速时，烟丝供应量增加，经吸丝成型的烟条单位长度重量增加，反之，当降低皮带和针辊电机电压或转速时，烟丝供应量减少，经吸丝成型的烟条单位长度重量减小。在固定烟支单支重量前提下，通过信号检测，平准器从烟条上切削多余的烟丝，将切削下的烟丝经过收集，由卷烟机的回丝系统回送到卷烟机的供丝系统中再进行重复使用。单位时间回收的烟丝重量占单位时间供丝量的大小，即回丝比例。当回丝比例增加时，即单位时间回丝量增加，烟丝的造碎程度增加，即烟丝尺寸(长度)变短；当回丝比例减小时，即单位时间回丝量减小，烟丝的造碎程度减小，即烟丝尺寸(长度)相对变短较小。而烟丝尺寸(长度)与卷制烟支质量指标及其稳定性密切相关，适宜的烟丝尺寸(长度)有利于卷制质量和稳定性的提升。

目前卷烟卷制过程卷制烟丝回丝比例的测定方法，主要是接取单位时间跑条烟丝的重量，同时接取单位时间收集到的平准器切削下的烟丝进行称重，计算单位时间收集平准器切削下的烟丝占单位时间跑条烟丝和平准器切削下烟丝之和的比例，作为回丝比例。

上述通过测量重量计算回丝比例的方法，影响卷烟机正常卷制过程，且具有滞后性和间断性，无法实现实时测定及在线对卷制过程的反馈控制。由于无法实现回丝比例的连续测定，只能拿到一两个抽检数据，因此无法实现在线对卷制过程中回丝比例的进行调控和调整，也就无法进一步保证卷制烟支的质量。

有鉴于此，本发明人根据多年从事本领域和相关领域的生产设计经验，经过反复实验设计出一种卷烟机回丝比例的实时测量装置，以期解决现有技术存在的问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种卷烟机回丝比例的实时测量装置，能够实时对回丝比例进行及时、连续的测量，为实时调控提供技术条件。

为达到上述发明目的，本发明提出一种卷烟机回丝比例的实时测量装置，用于测量卷烟机的回丝比例，其中，所述实时测量装置包括：

激光检测单元，测量卷烟机的回丝收集传送带上烟丝的瞬时物料流量；

物料流量计算单元，根据所述瞬时物料流量计算指定时间内的回丝量；

回丝比例计算单元，根据所述回丝量计算该指定时间内的回丝比例。

与现有技术相比，本发明具有如下特点和优点：

本发明提出一种卷烟机回丝比例的实时测量装置，通过对卷烟机其回丝收集传送带上烟丝的瞬时物料流量的实时测量，无需人工接取称量回丝的烟丝重量，测量耗时短，方便快捷；更避免了在人工称重过程中因程物料散落、水分散失等引起的误差，测量准确性高；还避免了人工称重需打开卷烟机后身的操作，不影响正常生产，不存在安全隐患。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。

图1为本发明提出的卷烟机回丝比例的实时测量装置的结构示意图；

图2为本发明提出中激光检测单元的结构示意图。

附图标记说明

100、实时测量装置； 10、激光检测单元；

11、固定支架； 12、测量光源；

13、光接收元件； 20、物料流量计算单元；

30、回丝比例计算单元。

具体实施方式

结合附图和本发明具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本发明的细节。但是，在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者可能存在居中元件。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能存在居中元件。

本发明提出一种卷烟机回丝比例的实时测量装置100，用于测量卷烟机的回丝比例，该实时测量装置包括：激光检测单元10、物料流量计算单元20和回丝比例计算单元30，激光检测单元10测量卷烟机的回丝收集传送带200上烟丝300的瞬时物料流量；物料流量计算单元20根据上述瞬时物料流量计算指定时间内的回丝量；回丝比例计算单元30根据回丝量计算该指定时间内的回丝比例。

本发明提出一种卷烟机回丝比例的实时测量装置100，通过对卷烟机其回丝收集传送带上烟丝的瞬时物料流量的实时测量，无需人工接取称量回丝的烟丝重量，测量耗时短，方便快捷；更避免了在人工称重过程中因程物料散落、水分散失等引起的误差，测量准确性高；还避免了人工称重需打开卷烟机后身的操作，不影响正常生产，不存在安全隐患。

本发明提出一种卷烟机回丝比例的实时测量装置100，能够实时对回丝比例进行及时、连续的测量，进而能够为卷烟机的卷制质量进行实时反馈和实时调控提供技术，大大地促进卷烟生产质量提升。

在本发明一个可选的实施方式中，激光检测单元10包括固定支架11、测量光源12、光接收元件13、信号传输模块和信号处理模块，固定支架11安装在卷烟机的回丝收集传送带上方，测量光源12、所述光接收元件13分别安装在固定支架11上，测量光源12向回丝收集传送带200上的烟丝300发射扫描激光；光接收元件13接收烟丝300反射回的反射激光，信号传输模块分别与测量光源11、光接收元件12和信号处理模块电连接，信号传输模块将测量光源12发射的激光信号数据和光接收元件13接收到的激光信号数据传输到信号处理模块，信号处理模块通过激光信号数据计算回丝收集传送带200上烟丝300的瞬时物料流量。采用上述结构，激光扫描属于非接触形式，无需中断卷烟机的卷制工序即可对回丝收集传送带上的烟丝进行测量，测量过程高效、快捷；并且，激光扫描的结果还可以实时传递给控制系统或工作人员，实现对回丝过程的实时监控；同时，用于激光扫描的激光扫描仪可以直接安装在现有的卷烟机上，改造成本低廉，利于推广。

在该实施方式一个可选的例子中，扫描激光的扫描截面与回丝收集传送带200上烟丝300的流通方向相垂直。

在该实施方式一个可选的例子中，信号处理模块基于飞行时间差原理，将烟丝200轮廓截面点处扫描激光与反射激光之间的时间差，转换为激光扇面与烟丝300轮廓间的二维距离值，通过对不同时刻的各二维距离值进行相应的空间坐标映射，进而形成烟丝300轮廓整体的三维信息，再通过对三维信息进行基于面元积分的瞬时流量数学计算，结合测得的皮带瞬时速率，计算烟丝300的瞬时物料流量。

在一个可选的例子中，烟丝200的瞬时物料流量具体计算过程如下：

烟丝300轮廓的具体计算公式如下：

式中，m为每帧扫描特征点数；tk为第k帧扫描截面在YOZ平面中y轴方向上第i个特征点的y坐标值；z_ik为第k帧扫描截面在YOZ平面中z轴方向上第i个特征点的z坐标值；z₀为扫描中心离y轴垂直距离；θ_ik为第k帧扫描截面在YOZ平面中扫描激光线与水平线夹角。

考虑烟丝300不均匀性和回丝收集传送带200速度瞬时性因素，在t时刻，输送带上单位时间载荷值为q(t)，物料堆积密度为ρ，物料流瞬时截面积为S(t)，瞬时流量P(t)为：

式中，ρ为物料堆积密度；v(t)为输送带速度，由测速传感器测出。推导得：

式中，k为单位时间内物料流截面面积个数，由k＝T×f_speed计算得出。

在一个可选的例子中，实时测量装置100还包括测速传感器，其与信号处理模块电连接，用于测量回丝收集传送带200的速度。

在本发明一个可选的实施方式中，物料流量计算单元20根据瞬时物料流量计算指定时间内的回丝量，具体为，

式中，t为指定时间，P(t)为瞬时物料流量。

在本发明一个可选的实施方式中，回丝比例计算单元30根据回丝量计算该指定时间内的回丝比例，具体为，

在一个可选的例子中，接取正常生产卷烟卷烟机跑条烟丝，采用图像法或筛分的办法进行跑条烟丝尺寸特征(烟丝尺寸分布状态)的测定，确定跑条烟丝尺寸特征值，比对该牌号烟丝适宜的烟丝尺寸特征值，并确定该适宜的烟丝尺寸特征值对应的回丝比例的规定范围。

现结合一实施例，详细说明本发明提出的卷烟机回丝比例的实时测量装置的具体实施过程。

采用激光为光源在卷烟机的回丝收集传送带上进行回丝量的实时测定，每分钟测得回丝量为1.05kg，每分钟卷制卷烟5290支，烟支净含丝量为0.391g，根据以下公式(5)计算回丝比例：

带入具体数据后，

本发明提出的卷烟机回丝比例的实时测量装置，采用激光测量的办法对卷烟机卷制回丝量进行实时测定，并计算回丝比例，为卷烟卷制加工质量提升提供必要的检测手段，并未过程控制提供检测手段，促进卷烟生产质量提升。

针对上述各实施方式的详细解释，其目的仅在于对本发明进行解释，以便于能够更好地理解本发明，但是，这些描述不能以任何理由解释成是对本发明的限制，特别是，在不同的实施方式中描述的各个特征也可以相互任意组合，从而组成其他实施方式，除了有明确相反的描述，这些特征应被理解为能够应用于任何一个实施方式中，而并不仅局限于所描述的实施方式。

Claims (9)

1.一种卷烟机回丝比例的实时测量装置，用于测量卷烟机的回丝比例，其特征在于，所述实时测量装置包括：

激光检测单元，测量卷烟机的回丝收集传送带上烟丝的瞬时物料流量；

物料流量计算单元，根据所述瞬时物料流量计算指定时间内的回丝量；

回丝比例计算单元，根据所述回丝量计算该指定时间内的回丝比例。

2.如权利要求1所述的卷烟机回丝比例的实时测量装置，其特征在于，所述激光检测单元包括固定支架、测量光源、光接收元件、信号传输模块和信号处理模块，所述固定支架安装在所述卷烟机的回丝收集传送带上方，所述测量光源、所述光接收元件、所述信号传输模块和所述信号处理模块分别安装在所述固定支架上，所述测量光源向所述回丝收集传送带上的烟丝发射扫描激光；所述光接收元件接收所述烟丝反射回的反射激光，所述信号传输模块分别与所述测量光源、所述光接收元件和所述信号处理模块电连接，所述信号传输模块将所述测量光源发射的和所述光接收元件接收到的激光信号数据传输到所述信号处理模块，所述信号处理模块通过所述激光信号数据计算回丝收集传送带上烟丝的瞬时物料流量。

3.如权利要求2所述的卷烟机回丝比例的实时测量装置，其特征在于，所述扫描激光的扫描截面与所述回丝收集传送带垂直。

4.如权利要求2所述的卷烟机回丝比例的实时测量装置，其特征在于，所述信号处理模块基于飞行时间差原理，将扫描激光与反射激光之间的时间差，转换为激光扇面与所述烟丝的轮廓间的二维距离值，通过对不同时刻的所述二维距离值进行相应的空间坐标映射，形成所述烟丝其轮廓的三维信息，再将所述三维信息通过基于面元积分的瞬时流量数学计算，结合测得的皮带瞬时速率，计算所述烟丝的所述瞬时物料流量。

5.如权利要求4所述的卷烟机回丝比例的实时测量装置，其特征在于，所述烟丝其轮廓的三维信息计算公式为，

式中，m为每帧扫描特征点数；tk为第k帧扫描截面在YOZ平面中y轴方向上第i个特征点的y坐标值；z_ik为第k帧扫描截面在YOZ平面中z轴方向上第i个特征点的z坐标值；z₀为扫描中心离y轴垂直距离；θ_ik为第k帧扫描截面在YOZ平面中扫描激光线与水平线夹角。

6.如权利要求5所述的卷烟机回丝比例的实时测量装置，其特征在于，所述瞬时物料流量的计算公式为，

式中，t时刻，输送带上单位时间载荷值为q(t)，物料堆积密度为ρ，物料流瞬时截面积为S(t)，传送带速度为v(t)，单位时间内物料流截面面积个数为K，且K＝T×f_speed。

7.如权利要求5所述卷烟机回丝比例的实时测量装置，其特征在于，所述实时测量装置还包括：

测速传感器，安装在所述回丝收集传送带并用于测量所述回丝收集传动带的速度，所述测速传感器与所述信号处理模块电连接。

8.如权利要求5所述卷烟机回丝比例的实时测量装置，其特征在于，所述物料流量计算单元根据所述瞬时物料流量计算指定时间内的回丝量，为，

式中，t为指定时间，P(t)为瞬时物料流量。

9.如权利要求8所述的卷烟机回丝比例的实时测量装置，其特征在于，所述回丝比例计算单元根据回丝量计算该指定时间内的回丝比例，为，

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