一种动态压缩条烟间隔的条烟分拣控制方法及其系统与流程

本发明涉及条烟分拣控制方法及其系统，具体的是涉及一种动态压缩条烟间隔的条烟分拣控制方法及其系统，属于卷烟分拣。

背景技术：

1、目前，立式机或卧式机进行条烟分拣时，需逐条拨打条烟，拨打到皮带输送机后条烟间会留有较大空隙，随后直接进行输送。这种存在较大空隙的输送方式导致单位时间内输送的条烟数量有限，严重制约了分拣系统的整体效率。

2、为减小条烟之间的间隙、提高输送皮带利用率，现有技术中出现了多种改进方案。一种常见方案是使用s弯缓存机和计数合流机，条烟拨打后密集输送进入到缓存机缓存，再通过计数合流机逐条计数分离后再次进行合流。另一种方案是使用多级挡板压缩间隔并分隔订单，通过最后一级挡板再次进行合流。然而，这两种方案均存在明显缺陷：一方面需要额外增加s弯缓存机、计数合流机或多级挡板等大量设备，导致设备数量多、系统结构复杂、硬件成本较高；另一方面，两种方案都需要进行二次合流，控制逻辑复杂，信息处理难度大。

3、此外，经检索，公告号为cn111842168b的中国发明专利公开了一种条烟的合流分拣方法及设备，其包括以下步骤：通过机械手将一个订单a1的条烟分成多堆，依次放置在输送皮带上，多堆条烟随输送皮带运行；通过挡烟板挡住订单a1条烟中的第一堆烟，使订单a1条烟中的多堆条烟靠近形成一堆条烟，进而在订单a1的前方与前一个订单a0之间留出空余的输送皮带空间；在订单a1和订单a0之间留出的输送皮带空间上放置与订单a1合流的条烟a1′。该方案虽然能够减少同一订单内多堆条烟之间的间距，但其解决的是机械手放烟场景下离散堆烟的间距问题，且合流条烟被放置在挡烟板前方。对于立式或卧式分拣机逐条拨打产生的连续间隙，该方案无法适用；同时也不具备“提前拨打”机制，不能根据前一订单各个单元的条烟数，计算本订单各个单元的提前拨打脉冲，使本订单本单元的条烟提前拨打在前一订单为后续单元条烟留出的空隙上，以提高分拣机的工作效率，进而提高条烟的分拣合流效率。

4、因此，需研制一种稳定高效的动态压缩条烟间隔的条烟分拣控制方法及其系统是解决上述技术问题的关键所在。

技术实现思路

1、针对上述背景技术中存在的诸多缺陷与不足，本发明对此进行了改进和创新，目的在于提供一种动态压缩条烟间隔的条烟分拣控制方法及其系统，能够根据前一订单和当前订单的条烟数量，动态压缩卧式机或立式机分拣后的条烟间隔，使条烟密集输送，提高分拣效率。

2、为解决上述问题并达到上述的发明目的，本发明一种动态压缩条烟间隔的条烟分拣控制方法及其系统是通过采用下列的设计结构以及采用下列的技术方案来实现的：

3、一种动态压缩条烟间隔的条烟分拣控制方法，包括以下步骤：

4、s1，定义分拣订单表；分拣订单表包括若干个订单，每个订单包括各个通道的出烟脉冲和出烟数量、订单首通道号、订单基准值、各个分拣单元的实际压缩脉冲、订单总压缩脉冲、各个分拣单元的挡板阻挡脉冲和挡板放行脉冲；

5、s2，定义分拣参数表；分拣参数表包括通道参数、挡板参数、条烟拨打脉冲、条烟宽度脉冲和订单间隔脉冲；

6、s3，计算机系统将分拣订单依次下达到控制器，控制器根据动态压缩间隔的条烟分拣算法，计算当前订单中各个通道的出烟脉冲、订单首通道号、订单基准值、各个分拣单元的实际压缩脉冲、各个分拣单元的挡板阻挡脉冲和挡板放行脉冲，并存储到分拣订单表；

7、s4，中心皮带输送机运行，编码器的脉冲值增加，当编码器的脉冲值达到分拣订单表中的通道出烟脉冲时，控制器将该通道出烟数量发送给对应分拣机，分拣机接收到通道出烟数量，将条烟按数量拨打到中心输送皮带机上；

8、s5，当编码器的脉冲值达到分拣订单表中的挡板阻挡脉冲或挡板放行脉冲时，控制器控制对应分拣单元的气动挡板进行阻挡或放行动作，以压缩条烟间隔。

9、优选的，所述步骤s1中：所述通道出烟脉冲为对应通道的出烟编码器脉冲值，当脉冲值达到出烟脉冲时，该通道开始拨打出对应出烟数量的条烟；

10、所述订单首通道号为当前订单最先进行拨打的通道号；

11、所述订单基准值为订单首通道的出烟脉冲；其中，第一个订单的订单基准值采用系统初始化后设定的固定初始值z；

12、各个分拣单元的实际压缩脉冲为当前订单对应单元实际压缩条烟间隔的脉冲值；

13、各个分拣单元的挡板阻挡脉冲为对应单元的挡板阻挡控制脉冲，当脉冲值达到阻挡脉冲时，对应挡板下降阻挡条烟；

14、各个分拣单元的挡板放行脉冲为对应单元的挡板放行控制脉冲，当脉冲值达到阻挡脉冲时，对应挡板上升放行条烟。

15、优选的，所述步骤s2中：所述通道参数为各个通道到最末尾分拣单元气动挡板的距离编码值；

16、所述挡板参数为各个分拣单元的气动挡板到最末尾分拣单元气动挡板的距离编码值；

17、所述条烟拨打脉冲为分拣机拨打一条条烟时中心皮带输送机所走过的脉冲值；

18、所述条烟宽度脉冲为单条烟在中心皮带输送机上的宽度所对应的脉冲值；

19、所述订单间隔脉冲为订单间隔长度在中心皮带输送机上对应的脉冲值。

20、优选的，所述步骤s3中的动态压缩间隔的条烟分拣算法包括：

21、s31，定义系统参数，包括：

22、通道参数，表示第个分拣通道到最末尾分拣单元气动挡板的距离编码器脉冲值，其中，，为分拣通道总数；

23、单元通道数，表示第个分拣单元包含的通道数，其中，，为分拣单元总数，且，并定义；

24、挡板参数，表示第个分拣单元的气动挡板到最末尾分拣单元气动挡板的距离对应的编码器脉冲值；

25、条烟拨打脉冲 ，表示第  个通道分拣单条烟时中心皮带输送机所走过的编码器脉冲值；

26、条烟宽度脉冲 ，表示第  个通道中单条烟宽度对应的编码器脉冲值；

27、订单间距 ，表示相邻订单之间间距的编码器脉冲值；

28、安全值 ，表示气动挡板下落阻挡期间所述中心皮带输送机所走过的编码脉冲值；

29、初始基准值 ，表示系统初始化后的固定编码值；

30、s32，计算单元实际压缩脉冲 ：

31、单元待压缩脉冲：用表示第  个订单的第个单元待压缩脉冲,待压缩脉冲为该单元所有通道拨打条烟所占脉冲值与该单元所有通道条烟宽度的差，即单元待压缩脉冲的计算公式为：

32、；

33、其中，表示为第个订单中第个通道出烟数量；

34、单元可提前拨打脉冲：用表示第 个订单的第个单元可提前拨打脉冲，即单元可提前拨打脉冲

35、；

36、单元实际压缩脉冲：用表示第个订单的第m个单元的实际压缩脉冲，即单元实际压缩脉冲

37、；

38、s33，计算第个订单的基准值  及各通道出烟脉冲：

39、基准值  的计算公式为：

40、；

41、其中，表示第个订单首推通道号；

42、通道出烟脉冲的计算公式为：

43、；

44、s34、计算单元挡板脉冲：

45、表示第个订单的第m个单元挡板阻挡脉冲，表示第个订单的第m个单元挡板放行脉冲；

46、第个订单的第m个单元挡板阻挡脉冲的计算公式为：

47、；

48、第个订单的第m个单元挡板放行脉冲的计算公式为：

49、。

50、在本发明中，通道参数、单元通道数、挡板参数、条烟拨打脉冲 和条烟宽度脉冲 按实际距离或时间与编码脉冲值的比例关系标定为整数值。

51、优选的，所述步骤s32中，对于第  个订单，不计算单元可提前拨打脉冲；

52、对于第  个订单且 ，所述最后一个分拣单元 的可提前拨打脉冲等于订单间距  减去安全值 。

53、在本发明的步骤s32中，用表示第i个订单中第n个通道出烟数量；

54、单元待压缩脉冲：用表示第i个订单的第m个单元待压缩脉冲,待压缩脉冲为该单元所有通道拨打条烟所占脉冲值与该单元所有通道条烟宽度的差，即：

55、；

56、单元可提前拨打脉冲：用表示第i个订单的第m个单元可提前拨打脉冲；

57、可提前拨打脉冲即是第i-1个订单在本单元拨打完成后，条烟尾部会预留出第i-1个订单后续单元条烟的间隔，第i个订单本单元可提前拨打到这段间隔上，再使用单元挡板挡住条烟头部，压缩本单元条烟间隔的同时，前方重新留出第i-1个订单后续单元条烟的拨打间隔。故：

58、；

59、对于第1个订单，前序无订单，故不计算可提前拨打脉冲。

60、对于最后一个单元，后续没有单元留出间隔，但可以使用上一个订单和本订单的订单间距的间隔。在利用本段间隔时，为避免提前拨打后两个订单条烟间距太小，挡板无法把订单分开的情况，需留出间隔让挡板下降，设挡板下降时间对应的中心带编码值为安全值t，则最后一个单元可利用的提前拨打脉冲为订单间距减去安全值，即：

61、；

62、综上所述，

63、；

64、：用表示第i个订单的第m个单元的实际压缩脉冲；对于第1个订单，因为不存在前序订单，不必考虑提前拨打脉冲，故第1个订单的单元实际压缩脉冲为单元待压缩脉冲。对于第i个订单（i>1），单元实际压缩脉冲要取单元待压缩脉冲和单元可提前拨打脉冲中较小的值，才能保证条烟间隔尽量被压缩，同时又不会提前太多拨打导致串单，故的计算公式为：

65、。

66、优选的，所述步骤s33中，第  个订单的基准值用于确定该订单首推通道的出烟时机，且第  个订单的基准值等于系统初始化后的固定初始值z。

67、在本发明的步骤s33中，用表示第i个订单中第n个通道出烟脉冲，用表示第个订单首推通道号,用表示第个订单基准值，基准值即该订单首推通道号的出烟脉冲，故；

68、第1个订单的基准值使用固定的初始值z，z取系统初始编码值，系统运行前需要初始化，会将编码值重置为初始值（根据不同系统要求和编码器分辨率，初始值可能是10000，100000或者1000000，为系统初始化后的一个固定值）即：

69、=z；

70、第1个订单首通道在编码值达到基准值时出烟，对第一个订单第n个通道，当编码值达到基准值加首推通道到第n个通道的距离编码值时，第1个订单头部的烟刚好到达第n个通道，若再加上第1个订单第n个通道前拨打的所有烟占据的脉冲值时，则前序拨打的烟刚好经过第n个通道，此时即是第n个通道出烟的时机，故第1个订单中第n个通道的出烟脉冲：

71、；

72、对于第2个订单，首推通道为, 当编码值达到第1个订单基准值加到通道的距离编码值(-)（）时, 第1个订单头部的烟刚好到达通道，若再加上第1个订单的所有烟拨打占据的脉冲值，则订单尾部（包含给第1个订单后续单元拨打预留的间隔）刚好经过通道，再加上订单间距，即是第2个订单首推通道的出烟脉冲，即第2个订单基准值。为压缩条烟间隔，第2个订单要提前拨打到第一个订单的预留间隔中，故第2个订单的基准值需再减去第2个订单所有单元的实际压缩脉冲，故：

73、；

74、同理，第2个订单中第n个通道的出烟脉冲：

75、；

76、综上所述，可得基准值：

77、；

78、通道出烟脉冲：

79、。

80、在本发明的步骤s34中，每个单元挡板阻挡的脉冲为该单元实际压缩脉冲，故：

81、；

82、对于第i个订单，当编码值达到第i个订单的基准值时，首推通道开始出烟，继续运行首推通道到第1个单元挡板的距离时，第i个订单的头部刚好到达第1个单元挡板，此时脉冲值即是第1个单元挡板的阻挡脉冲，即：

83、；

84、第1个单元挡板的放行脉冲为：

85、；

86、第1单元挡板放行后，继续运行第1单元挡板到第二单元挡板距离后,第i个订单头部到达第2单元挡板，此时脉冲值即是第2个单元挡板的阻挡脉冲，即：

87、

88、

89、

90、第2个单元挡板的放行脉冲为：

91、

92、同理可得：

93、

94、

95、；

96、；

97、综上所述，第i个订单的第m个单元挡板阻挡脉冲为：

98、；

99、第i个订单的第m个单元挡板放行脉冲为：

100、。

101、优选的，所述安全值  为气动挡板从接收指令到完成下落阻挡动作期间，中心皮带输送机所走过的编码脉冲值，用于在压缩后的订单条烟与下一订单条烟之间留出空隙，确保订单分离且不压到条烟。

102、优选的，一种动态压缩条烟间隔的条烟分拣控制系统，包括控制器，还包括：

103、中心皮带输送机，其与控制器连接，用于接收来自控制器的信号，完成启、停和对条烟的输送；

104、编码器，其安装在中心皮带输送机上，与控制器连接，用于检测中心皮带输送机的输送距离，并产生编码值；

105、至少两组分拣单元，每组分拣单元包括一台分拣机、一段缓存段和一个气动挡板；分拣机设有若干个分拣通道，安装在中心皮带输送机上，与控制器连接，用于接收控制器发送的分拣数量，将条烟分拣到中心皮带输送机上；缓存段位于分拣机出口与对应气动挡板之间；气动挡板安装在中心皮带输送机上，与控制器连接，用于接收来自控制器的信号，完成对条烟的阻挡和放行动作；

106、其中，控制器内设置有脉冲计算模块，用于根据前一订单各个分拣单元的条烟数量，计算当前订单各个分拣单元的提前拨打脉冲，使当前订单的条烟提前拨打在前一订单为后续分拣单元条烟留出的空隙上。

107、优选的，所述中心皮带输送机为单条皮带机或多台同步启停的皮带机组合；

108、所述分拣机为立式分拣机或卧式分拣机。

109、优选的，所述缓存段长度大于一个订单压缩条烟间隔后的最大长度。

110、在本发明中，控制器，用于连接中心皮带输送机、分拣机、气动挡板和编码器，获取编码器的编码值，控制中心皮带输送机的启停，控制气动挡板的动作，并向分拣机发送分拣数量以控制条烟分拣。控制器内配置有订单管理模块、脉冲计算模块、挡板控制模块、编码器读取模块。控制器选用西门子1500系列1516及以上、汇川evo系列或菲尼克斯4072s；i/o点数无要求,根据系统规模配置/编码器一般选用1000线编码器,精度无太大要求。

111、与现有技术相比，本发明的有益效果：

112、1、本发明通过在中心皮带输送机上设置多个分拣单元，每个单元出口设置独立的气动挡板，并利用控制器内置的动态压缩算法，能够根据订单条烟分布情况动态计算各单元的待压缩脉冲和可提前拨打脉冲，取二者最小值作为实际压缩脉冲，实现了条烟间隔的逐级、顺序压缩，使条烟在输送带上形成紧密排列；通过理论计算及实施例验证表明，在4单元、6单元典型配置下，分拣效率可分别提升74%和100%，为原系统的1.74～2倍，大幅提高了输送皮带利用率和整体分拣效率；

113、2、本发明创造性地引入了“提前拨打”机制；通过定义可提前拨打脉冲，使当前订单的条烟能够提前拨打到前一订单为后续单元留出的空隙中，该设计不仅压缩了条烟间隔，更重要的是使分拣机无需等待前一订单完全走完即可开始下一订单的拨打，显著提高了分拣机本身的工作效率，实现了输送效率与分拣效率的同步提升；

114、3、本发明通过取单元待压缩脉冲与可提前拨打脉冲的较小值作为实际压缩脉冲，并针对最后一个单元设置安全值，有效避免了提前拨打可能导致的串单风险；该设计确保了无论订单结构如何变化，系统始终在安全边界内实现最大程度的压缩，不会出现控制错误，具有极强的鲁棒性；

115、4、本发明仅需一次脉冲计算即可完成所有控制，无需二次合流，控制逻辑简单、响应速度快、系统可靠性高，实现了分拣机工作效率的提升；

116、5、本发明建立了完整的脉冲计算体系，可根据不同通道的拨打速度分别设置条烟拨打脉冲和条烟宽度脉冲，适应多品规混合分拣，通用性强；

117、6、本发明提供的参数标定方法和系统初始化流程，确保了系统在现场环境下的可靠运行，特别是缓存段长度的设计原则，保证了压缩过程中条烟尾部不会与分拣机出口干涉，进一步提高了系统的稳定性和安全性。