復(fù)合濾棒在線(xiàn)微波檢測(cè)剔除控制系統(tǒng)
一、 前言
目前，卷煙濾棒已由單功能向多功能方向發(fā)展，在高檔卷煙中，開(kāi)始大量使用復(fù)合濾棒，開(kāi)發(fā)集減害降焦、增香補(bǔ)香和突出產(chǎn)品差異化功能為一體的復(fù)合濾棒，已成為中式卷煙研究的重點(diǎn)之一。
復(fù)合濾棒通常由二至三種不同材質(zhì)濾棒，經(jīng)專(zhuān)用復(fù)合濾棒成型機(jī)分切、拼接而成，某型號(hào)復(fù)合濾棒生產(chǎn)工藝要求如下圖所示：
其中，A1段、A2段、A3段材質(zhì)為普通高透濾棒；B1段、B2段材質(zhì)為同心圓濾棒。整根復(fù)合濾棒長(zhǎng)120mm，除A2段長(zhǎng)40mm外，其余段均為20mm長(zhǎng)。
生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)常容易出現(xiàn)如下幾種嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量的缺陷:
1. 拼接間隙；即A段濾棒與B段濾棒之間拼接不嚴(yán)密，產(chǎn)生縫隙。
如下圖所示：當(dāng)相鄰兩段，如A+B不等于目標(biāo)總長(zhǎng)度，并當(dāng)誤差大于設(shè)定值時(shí)，判定該復(fù)合濾棒中有間隙，輸出剔除信號(hào)。
剔除條件:
(A+B)-(a+b) ≥︳0. 3︳mm
其中：A+B等于A和B兩段的理論長(zhǎng)度，a+b等于A和B兩段的測(cè)量長(zhǎng)度。
本微波探頭內(nèi)集成有光電測(cè)量管用于檢測(cè)間隙。
2. 濾棒錯(cuò)位；即應(yīng)該放入A段濾棒的位置，錯(cuò)放入B段濾棒，反之亦
然。錯(cuò)位濾棒將被剔除。
3. 相位偏移；即A段濾棒與B段濾棒長(zhǎng)度不符合工藝質(zhì)量要求。
如下圖所示：當(dāng)A段長(zhǎng)度不等于E段長(zhǎng)度時(shí)，并當(dāng)誤差大于設(shè)定值時(shí)，判定該復(fù)合濾棒為相位偏差，輸出剔除信號(hào)。
剔除條件:
a-e≥︳1.0︳mm。
A為A段理論長(zhǎng)度，E為E段理論長(zhǎng)度，a為A段測(cè)量長(zhǎng)度, e為E段測(cè)量長(zhǎng)度。
本控制系統(tǒng)除了剔除相位長(zhǎng)度不合格的濾棒外，還可以在線(xiàn)自動(dòng)調(diào)整跟蹤相位長(zhǎng)度。
另外幾種含有珠子濾棒說(shuō)明如下:
一根濾棒分5段，中間兩段各有兩顆檸檬黃色珠子
一根完整濾棒中均勻分布6顆檸檬黃色珠子
生產(chǎn)過(guò)程中，也會(huì)出現(xiàn)檸檬黃色珠子沒(méi)有放入或放入位置不對(duì)等嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量的缺陷。
我們利用微波檢測(cè)原理,成功開(kāi)發(fā)出了復(fù)合濾棒在線(xiàn)微波檢測(cè)剔除控制系統(tǒng),該系統(tǒng)能夠在線(xiàn)檢測(cè)并剔除各種有質(zhì)量缺陷的復(fù)合濾棒，并可實(shí)現(xiàn)相位長(zhǎng)度在線(xiàn)自動(dòng)調(diào)整跟蹤。
二、 微波檢測(cè)復(fù)合濾棒缺陷原理說(shuō)明
微波是無(wú)線(xiàn)電頻譜的一部分。它指頻率在300MHz（波長(zhǎng)1米）到300 GHz（波長(zhǎng)1毫米）的電磁波。微波技術(shù)是基于微波的特點(diǎn)發(fā)展而形成的一門(mén)技術(shù)。它的研究?jī)?nèi)容包括微波的產(chǎn)生、傳輸、傳播、輻射、檢測(cè)及應(yīng)用等方面。
由于微波信號(hào)頻率高、變化速度快，對(duì)不同材料固有諧振頻率及振幅的變化反應(yīng)極其敏感，而且它對(duì)被檢測(cè)材料本身不會(huì)產(chǎn)生任何損害，所以它具有能在線(xiàn)、實(shí)時(shí)、快速、無(wú)損對(duì)材料特性檢測(cè)的特點(diǎn)。本產(chǎn)品使用的微波功率極小，僅為10mW左右，所以它對(duì)工作場(chǎng)地及操作人員不會(huì)造成任何污染和傷害。
不同物質(zhì)在經(jīng)過(guò)微波諧振腔時(shí)，會(huì)產(chǎn)生不同的微波信號(hào)，復(fù)合濾棒中A段材質(zhì)濾棒與B段材質(zhì)濾棒經(jīng)過(guò)微波諧振腔時(shí)應(yīng)產(chǎn)生不同的微波信號(hào)。我公司開(kāi)發(fā)人員對(duì)上圖所示復(fù)合濾棒在微波諧振腔中的信號(hào)進(jìn)行分析、比對(duì)研究，可以從微波信號(hào)中明顯分辨出A段材質(zhì)濾棒與B段材質(zhì)濾棒。
三、 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
本系統(tǒng)由微波電磁場(chǎng)空腔組件、導(dǎo)煙管組件、氣路組件、溫控組件、殼體組件、專(zhuān)用微波源及控制電路、檢波放大電路、光電測(cè)量管部件、數(shù)據(jù)信號(hào)處理系統(tǒng)、信號(hào)輸出驅(qū)動(dòng)、剔除執(zhí)行機(jī)構(gòu)等組成。
微波諧振腔由鎂鋁合金構(gòu)成，強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、穩(wěn)定性好。專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)有除濕、除膠、降溫、保溫、清潔、穩(wěn)壓等多功能的氣路，讓整個(gè)系統(tǒng)可以長(zhǎng)期穩(wěn)定的工作。
微波源采用濾棒檢測(cè)專(zhuān)用微波源，所用芯片采用進(jìn)口軍品級(jí)芯片，增加溫度補(bǔ)償電路，經(jīng)過(guò)高低溫老化測(cè)試，震動(dòng)測(cè)試。
檢波放大器使用兩枚低噪聲高精度運(yùn)算放大器OP07及若干軍工級(jí)品質(zhì)的阻容元件精心調(diào)試、組裝，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間通電老化測(cè)試。
數(shù)據(jù)處理使用具有ARM Cortex M4內(nèi)核的STM32F4系列處理器，該處理器運(yùn)算速度可達(dá)到210DMIPS@168MHz。集成了單周器DSP指令和FPU（floating point unit，浮點(diǎn)單元），可以實(shí)時(shí)采集檢波放大器送出的電壓信號(hào)。將反應(yīng)爆珠中水分多少的模擬信號(hào)，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，送到工控機(jī)集中處理。
四、 部分用戶(hù)的使用報(bào)告
