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1. 課題背景

目前，包裝機(jī)由于自身原因， 會(huì)有幾率出現(xiàn)以下幾種內(nèi)襯紙和內(nèi)卡紙包裝不到位的情況 ：煙包內(nèi)框紙丟失，及內(nèi)框紙過大的偏移 ；煙包上部（翻蓋）的無接拉片，及頂部的鋁箔紙未折疊到位 ；煙包下部的鋁箔內(nèi)襯紙的過大折皺、及破損； 下部鋁箔紙未折疊到位。當(dāng)包裝工序其中 一步出現(xiàn)問題時(shí)就有可能出現(xiàn)不合格產(chǎn)品， 對(duì)設(shè)備性能不影響的缺陷比如內(nèi)框紙或拉 片缺失等情況，不合格產(chǎn)品進(jìn)入下一道工 序從而產(chǎn)生壞煙包并流入成品煙中。對(duì)設(shè) 備性能有很大影響的缺陷比如內(nèi)襯紙折皺、內(nèi)框紙歪斜等情況，輕則使設(shè)備機(jī)械錯(cuò)位， 重則造成機(jī)械零部件損壞，造成經(jīng)濟(jì)損失。

設(shè)計(jì)本系統(tǒng)就是為了解決以上問題。通過系統(tǒng)檢測(cè)出問題煙包，并將其在六號(hào) 輪剔除部位剔除，減少進(jìn)入下一工序的幾 率。本項(xiàng)目充分考慮自動(dòng)剔除過程中的影 響因素，運(yùn)用控制理論，構(gòu)建工藝模型， 最終完成本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

2. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
   1. 設(shè)計(jì)原則

在最大限度地滿足被控對(duì)象控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、安全可靠 ；并考慮到今后生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)，適當(dāng)留有余地。

1. 2. 工作原理設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)將原來線性的工作模式轉(zhuǎn)變成一種自動(dòng)檢測(cè)控制的閉環(huán)控制。利用成像裝置對(duì)某個(gè)固定進(jìn)行成像檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到壞煙包時(shí)，通過控制器將控制信號(hào)發(fā)送到主機(jī)電控柜六號(hào)輪剔除電磁閥，利用原機(jī)械剔除工序進(jìn)行剔除壞煙包動(dòng)作。

1. 3. 項(xiàng)目設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的主要難點(diǎn)在于：

1. 硬件的選型

需要根據(jù)經(jīng)濟(jì)性、維護(hù)性能原則選擇所需要的硬件，并根據(jù)各硬件功率選擇相應(yīng)的電源及配件。成像檢測(cè)器選擇基恩士的 cv701，控制器選擇西門子 s7-200 系列的CPU222。其他輸入輸出硬件根據(jù)原理模型確定所需檢測(cè)器和輸出設(shè)備不做主要介紹。

2. 觸發(fā)信號(hào)的選擇

根據(jù)設(shè)計(jì)，觸發(fā)信號(hào)是一個(gè)同步脈沖， 當(dāng)觸發(fā)檢測(cè)器觸發(fā)信號(hào)時(shí)，攝像頭進(jìn)行成 像。要保證成像檢測(cè)的穩(wěn)定性，必須達(dá)到 一個(gè)成像位置相對(duì)穩(wěn)定的效果。從而在人 機(jī)界面上設(shè)置的圖像參數(shù)才能有效地檢測(cè)。

但是 GDX2 機(jī)器內(nèi)部非常復(fù)雜，運(yùn)動(dòng)部件很多，可利用空間小，還要考慮布線 問題，因此觸發(fā)信號(hào)選擇的難度很大。經(jīng) 過多方考慮，最終選擇五號(hào)輪頂部完成盒 皮下壓動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)桿作為信號(hào)的采集處。該運(yùn)動(dòng)桿運(yùn)動(dòng)軌跡為扇形。

該運(yùn)動(dòng)桿在最底部和最頂部時(shí)，無法成像到煙包內(nèi)部?jī)?nèi)襯紙的圖像。因此將觸 發(fā)信號(hào)設(shè)計(jì)到運(yùn)動(dòng)桿運(yùn)動(dòng)軌跡的中間部分。具體設(shè)計(jì)要求 ：為避免檢測(cè)器在運(yùn)動(dòng)桿中間軌跡部分成像兩次，當(dāng)運(yùn)動(dòng)桿向上運(yùn)動(dòng) 道一定高度時(shí)，觸發(fā)檢測(cè)信號(hào)，但是桿在 繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)直到頂部，觸發(fā)檢測(cè)器一直 未脫離開運(yùn)動(dòng)桿的檢測(cè) ；當(dāng)運(yùn)動(dòng)桿向下運(yùn)動(dòng)直到脫開檢測(cè)，直到下次運(yùn)行到檢測(cè)器位置時(shí)觸發(fā)檢測(cè)。從而實(shí)現(xiàn)了觸發(fā)脈沖信號(hào)的檢測(cè)。

3. 攝像頭位置的確定

由于原設(shè)備機(jī)械實(shí)現(xiàn)復(fù)雜以及安裝位置的局限性，攝像頭位置及方向不好確定， 要考慮以下影響因素 ：成像面積、觸發(fā)信號(hào)時(shí)推桿等運(yùn)動(dòng)部件對(duì)成像效果的影響； 還有活動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)攝像頭的損害； 以及盒皮在運(yùn)動(dòng)過程中對(duì)攝像頭鏡頭的污 染程度。

4. 光源選擇

設(shè)備一般運(yùn)行 6-15 天休息一次，因此光源選擇上必須考慮長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行可靠性。根據(jù)現(xiàn)在市場(chǎng)上光源使用的情況對(duì)比，日光燈照度低，而led 光源發(fā)熱量太大。因此設(shè)計(jì)光源為“led+ 散熱片”的方式。

5. 程序設(shè)計(jì)

五好輪成像位置到六號(hào)輪剔除位置需要五步，從五號(hào)輪到六號(hào)輪會(huì)有好煙包也會(huì)有壞煙包，因此采用記憶的設(shè)計(jì)原理， 使在五號(hào)輪成像檢測(cè)到的壞煙包和好煙包 進(jìn)行記憶，直到六號(hào)輪時(shí)將壞煙包剔除。

由于攝像頭鏡頭容易臟，加入了攝像頭鏡頭清吹程序，通過程序設(shè)計(jì)清吹間隔和時(shí)間，達(dá)到自動(dòng)清吹的目的。

6. 其他功能的設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目需要對(duì)控制功能進(jìn)行具體的需求分析，確保安全的條件下實(shí)現(xiàn)所需要的各種功能，以及對(duì)系統(tǒng)安全防護(hù)的設(shè)計(jì)。比如：

①煙包實(shí)時(shí)情況成像在人機(jī)界面，在人機(jī)界面上設(shè)定并選取圖像上的某個(gè)部位作為采樣點(diǎn)，并設(shè)定色差范圍。不在設(shè)定范圍的將通過六號(hào)輪剔除。②攝像頭自動(dòng)清理功能，根據(jù)程序設(shè)定時(shí)間每隔十五分鐘時(shí)間進(jìn)行一秒的清吹。③出現(xiàn)壞煙包時(shí)報(bào)警燈提醒，連續(xù)出現(xiàn)五包時(shí)做停機(jī)處理。

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