一种片烟烟箱密度偏差检测系统及其检测方法

技术领域

本发明涉及基于微波原理的检测系统及其检测方法，尤其 是涉及一种烟叶复烤加工中片烟烟箱的密度偏差微波检测系统及其检 测方法。

背景技术

片烟烟箱密度偏差的检测对于烟叶复烤行业越来越重要， 如果控制不好，会导致烟箱内温度及水分扩散不一致，导致烟箱霉变 或者自燃。同时密度偏差过大时，局部可致烟叶压油现象，造成不可 挽回的经济损失。目前国际国内整个复烤行业对于片烟的装箱密度偏 差的行业标准是基于9孔取样法，计算9孔样品重量的偏差系数，公 式如下：DVR=(SD/W)x100%，其中W为9个样品的平均重量，SD 为9个样品重量的重量标准偏差，DVR为烟箱密度偏差。传统的检测 方法是9点取样进行离线检测，这样的方法费时费力，根据现场生产 的情况，每天只能抽查2～4包，无法对每包进行检测。而在线检测通 常是通过电离辐射法进行的，由于X射线的辐射危害，同时电离辐射 法需要使烟箱停止检测，终止了流水线的流程，检测时间约为60秒， 在高速出箱时不能做到每包检测，另外电离辐射法需要采集3个探头 进行列检测，需要停止检测3次以取得9个孔的位置数据进行计算， 因此，电离辐射法的使用范围受到了很大程度的限制。

中国专利201110225769.X公开了一种烟叶装箱密度偏差 压力检测方法及其检测装置，该检测装置设有至少一套数据采集装置 和数据处理系统，数据采集装置与数据处理系统连接；数据采集装置 设有压头、取样器、压力传感器和数据采集卡，取样器固定在压力传 感器上，取样器内嵌在压头内，取样器的端面高于压头，压力传感器 与数据采集卡连接，压力传感器和数据采集卡固定在压头上表面，所 述数据处理系统的输入端口与数据采集卡电信号输出端连接。该装置 虽然克服了传统技术的一些缺陷，例如能进行在线检测，同时消除了 电离辐射的有害影响，但其缺陷也是很明显的，即操作不方便，进行 检测会影响烟叶的传输速度，从而影响生产效率，另外利用压力传感 器的误差较大，检测设备需要经常维护。因此市场需要一种操作简 便、检测精确度高的片烟烟箱密度偏差检测系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种操作方便，维护少；检测速度 快，检测精确度高；不影响正常生产的安装方便的片烟烟箱密度偏差 检测系统。

为了实现上述目的，本发明提供了一种片烟烟箱密度偏差 检测系统，包括数据采集单元和数据分析单元，所述数据采集单元的 输出端与所述数据分析单元的输入端连接；所述数据采集单元包括：

用于安装部件的支架；

用于感应信号的光电管，所述的光电管有三个，均匀设置在所述 支架的顶端中央，分别是1号光电管、2号光电管和3号光电管，所 述1号光电管和3号光电管之间的距离小于烟箱的宽度；

用于检测的微波发射探头和微波接收探头；

用于分别活动设置所述微波发射探头和微波接收探头的上导轨和 下导轨，所述上导轨和下导轨分别设置在所述支架的上下端，烟箱输 送轨道位于所述上导轨和下导轨之间，所述上导轨和/或下导轨的两端 分别设有两个限位开关；

用于使所述上导轨上的微波发射探头和所述下导轨上的微波接收 探头能够产生联动的连接所述上导轨和下导轨的连接杆；

用于传送光电管感应信号的PLC（可编程逻辑控制器）；

用于提供动力的伺服电机，其与所述连接杆的一端连接；和

用于控制的工控机。

优选地，所述微波发射探头的微波辐射功率为5～7毫 瓦，更优选地为6毫瓦。

本发明还提供了一种利用上述片烟烟箱密度偏差检测系统 检测片烟烟箱密度偏差的方法，包括如下步骤：

片烟烟箱通过输送轨道匀速运动，光电管检测到片烟烟箱到达 后，所述光电管通过PLC向伺服电机发出启动信号，启动伺服电机， 伺服电机在瞬间达到一个固定速度，通过所述连接杆带动所述微波发 射探头和微波接收探头分别沿着所述上导轨和下导轨同时同步同方向 做匀速运动；

当所述微波发射探头、微波接收探头移动到1号光电管对应的位 置时，所述1号光电管通过PLC向工控机发出采集信号的指令，工控 机控制采集出a点的密度值；

当所述微波发射探头、微波接收探头移动到2号光电管对应的位 置时，所述2号光电管通过PLC向工控机发出采集信号的指令，工控 机控制采集出b点的密度值；

当所述微波发射探头、微波接收探头移动到3号光电管对应的位 置时，所述3号光电管通过PLC向工控机发出采集信号的指令，工控 机控制采集出c点的密度值；

所述微波发射探头和微波接收探头继续做匀速运动直到碰到导轨 一侧的所述限位开关即开始转向做匀速运动，当所述微波发射探头、 微波接收探头再次移动到3号光电管对应的位置时，所述3号光电管 通过PLC向工控机发出采集信号的指令，工控机控制采集出d点的密 度值；

当所述微波发射探头、微波接收探头再次移动到2号光电管对应 的位置时，所述2号光电管通过PLC向工控机发出采集信号的指令， 工控机控制采集出e点的密度值；

当所述微波发射探头、微波接收探头再次移动到1号光电管对应 的位置时，所述1号光电管通过PLC向工控机发出采集信号的指令， 工控机控制采集出f点的密度值；

所述微波发射探头和微波接收探头继续做匀速运动直到碰到导轨 另一侧的所述限位开关即开始转向做匀速运动，当所述微波发射探 头、微波接收探头再次移动到1号光电管对应的位置时，所述1号光 电管通过PLC向工控机发出采集信号的指令，工控机控制采集出g点 的密度值；

当所述微波发射探头、微波接收探头再次移动到2号光电管对应 的位置时，所述2号光电管通过PLC向工控机发出采集信号的指令， 工控机控制采集出h点的密度值；

当所述微波发射探头、微波接收探头再次移动到3号光电管对应 的位置时，所述3号光电管通过PLC向工控机发出采集信号的指令， 工控机控制采集出i点的密度值；

然后将上述9点取样的密度值通过所述数据分析单元进行分析得 出片烟烟箱的密度偏差，由此完成9点取样的片烟烟箱的密度偏差微 波检测。

优选的，所述片烟烟箱从开始进入检测区到完全离开检测 区所用时间为4～6秒，所述微波发射探头和微波接收探头在每个位点 的检测时间少于或等于0.1秒，所述微波发射探头和微波接收探头在 两端限位开关之间运动的时间为1.3～2秒。

本发明的原理在于：微波穿透固定长度的物体时，微波会 发生相位偏移，随着物体密度的增加，相位偏移的情况越严重。发射 探头发射微波，同时记录微波的发射时间，微波穿透烟箱后，到达接 收探头，接收探头根据接收到微波的时间，计算得出相位偏移的大 小，然后再乘以相关系数，得出烟箱密度值。

利用本发明的技术方案进行片烟烟箱密度偏差检测具有显 著的优点，具体体现如下：针对现场生产环境改动小，不影响正常生 产；每包检测，无须使烟箱停止，不影响正常的出料速度；支架安装 采用可实时装配的铝型材制作，无焊接、不产生火花（现场为一级防 火），可在正常生产时安装完成设备；操作方便，维护少；烟箱密度偏 差值可作反馈信号进行密度的自动调整；微波辐射功率为6毫瓦左右 （一般手机通话时的辐射功率为120毫瓦），无辐射污染；检测速度 快，只需要5秒左右。

附图说明

图1为本发明中片烟烟箱密度偏差检测系统的结构示意 图。

图2为本发明中片烟烟箱密度检测位点的分布示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述，所给实施例仅 是用于说明具体实施和具有的有益效果，并非用于限制本发明的保护 范围。

如图1所示的片烟烟箱密度偏差检测系统，包括数据采集 单元和数据分析单元，所述数据采集单元的输出端与所述数据分析单 元的输入端连接；所述数据采集单元包括：

用于安装部件的支架1；

用于感应信号的光电管，所述的光电管有三个，均匀设置在所述 支架1的顶端中央，分别是1号光电管21、2号光电管22和3号光电 管23，所述1号光电管21和3号光电管23之间的距离小于烟箱的宽 度；

用于检测的微波发射探头31和微波接收探头32；

用于分别活动设置所述微波发射探头31和微波接收探头32的上 导轨41和下导轨42，所述上导轨41和下导轨42分别设置在所述支 架1的上下端，烟箱输送轨道5位于所述上导轨41和下导轨42之 间，所述下导轨42的两端分别设有两个限位开关6；

用于使所述上导轨41上的微波发射探头31和所述下导轨42上的 微波接收探头32能够产生联动的连接所述上导轨41和下导轨42的连 接杆7；

用于传送光电管感应信号的PLC；

用于提供动力的伺服电机8，其与所述连接杆7的一端连接；和

用于控制的工控机9。

所述微波发射探头31的微波辐射功率为6毫瓦。

一种利用上述片烟烟箱密度偏差检测系统检测片烟烟箱密 度偏差的方法，包括如下步骤：

片烟烟箱通过输送轨道5匀速运动，光电管检测到片烟烟箱到达 后，所述光电管通过PLC向伺服电机8发出启动信号，启动伺服电机 8，伺服电机8在瞬间达到一个固定速度，通过所述链接杆7带动所述 微波发射探头31和微波接收探头32分别沿着所述上导轨41和下导轨 42同时同步同方向做匀速运动；

当所述微波发射探头31、微波接收探头32移动到1号光电管21 对应的位置时，所述1号光电管21通过PLC向工控机9发出采集信号 的指令，工控机9控制采集出a点的密度值；

当所述微波发射探头31、微波接收探头32移动到2号光电管22 对应的位置时，所述2号光电管22通过PLC向工控机9发出采集信号 的指令，工控机9控制采集出b点的密度值；

当所述微波发射探头31、微波接收探头32移动到3号光电管23 对应的位置时，所述3号光电管23通过PLC向工控机9发出采集信号 的指令，工控机9控制采集出c点的密度值；

所述微波发射探头31和微波接收探头32继续做匀速运动直到碰 到导轨一侧的所述限位开关6即开始转向做匀速运动，当所述微波发 射探头31、微波接收探头32再次移动到3号光电管23对应的位置 时，所述3号光电管23通过PLC向工控机9发出采集信号的指令，工 控机9控制采集出d点的密度值；

当所述微波发射探头31、微波接收探头32再次移动到2号光电 管22对应的位置时，所述2号光电管22通过PLC向工控机9发出采 集信号的指令，工控机9控制采集出e点的密度值；

当所述微波发射探头31、微波接收探头32再次移动到1号光电 管21对应的位置时，所述1号光电管21通过PLC向工控机9发出采 集信号的指令，工控机9控制采集出f点的密度值；

所述微波发射探头31和微波接收探头32继续做匀速运动直到碰 到导轨另一侧的所述限位开关6即开始转向做匀速运动，当所述微波 发射探头31、微波接收探头32再次移动到1号光电管21对应的位置 时，所述1号光电管21通过PLC向工控机9发出采集信号的指令，工 控机9控制采集出g点的密度值；

当所述微波发射探头31、微波接收探头32再次移动到2号光电 管22对应的位置时，所述2号光电管22通过PLC向工控机9发出采 集信号的指令，工控机9控制采集出h点的密度值；

当所述微波发射探头31、微波接收探头32再次移动到3号光电 管23对应的位置时，所述3号光电管23通过PLC向工控机9发出采 集信号的指令，工控机9控制采集出i点的密度值。上述烟箱检测位 点示意图如图2所示。

所述片烟烟箱从开始进入检测区到完全离开检测区所用时间为5 秒，所述微波发射探头31和微波接收探头32在每个位点的检测时间 为0.08秒，所述微波发射探头31和微波接收探头32在两端限位开关 6之间运动的时间为1.3秒。

然后将上述9点取样的密度值通过所述数据分析单元进行分析得 出片烟烟箱的密度偏差，由此完成9点取样的片烟烟箱的密度偏差微 波检测。

尽管已经根据优选的实施方案对本发明进行了说明，但存 在落在本发明的保护范围之内的改动、置换以及各种替代等同方案。 例如：从以上方案不难得出通过在支架顶端设置N（N≥4）个光电 管，可以完成更多点取样的片烟烟箱的密度偏差微波检测，能够提高 精确度。这种更高精确度的检测装置及其检测方法也在本发明的保护 范围内。因此，旨在将所附的权利要求书解释为包含落在本发明的保 护范围之内的所有这些改动、置换以及各种替代等同方案。