一种用于烟草除杂的自动吹扫装置及其控制方法与流程

本发明涉及烟草加工设备，更具体的说是涉及一种用于烟草除杂的自动吹扫装置及其控制方法，用于在线自动清洁视觉检测区域玻璃及剔除背景板，保障相机成像质量与异物检测精度。

背景技术：

1、在烟草制丝、打叶复烤生产线中，除杂机是保障烟片纯净度的关键设备，其依靠光谱分析与机器视觉技术实现烟片中金属、塑料、石块等异物的识别与自动剔除。

2、杂质检测剔除装置的检测性能核心在于检测区域的成像清晰度。该区域主要由视频柜前的玻璃防护罩和用于提高图像对比度的剔除背景板构成。然而，烟草生产现场具有连续、高湿度、高粉尘的特点，在长时间运行过程中，烟丝末、粉尘极易快速附着在上述玻璃表面和背景板上，导致相机成像模糊、透光率下降、背景一致性变差，直接造成异物“误剔”和“漏剔”，严重影响最终卷烟产品的质量与生产线稳定性。

3、为应对上述问题，现有主流的解决方案是‌依靠人工定期停机清洁‌。操作人员需要停止生产线，打开设备防护罩，使用压缩空气枪、毛刷或擦布对玻璃和背景板进行手工清洁。这种方式单次清洁耗时较长（约15分钟），在连续生产线上频繁启停设备，严重降低了设备的有效作业率和整体生产效率。另外，清洁周期依赖人工经验，缺乏科学性，容易出现清洁不及时（导致精度波动）或过度清洁（浪费人力）的情况。

4、人工清洁方式不仅耗费大量工时，增加人工维护成本，而且在操作过程中，操作人员直接接触精密的光学镜头和电气部件，存在因误碰导致设备损坏或引入新的污染（如指纹）的风险，同时也带来了人身安全方面的隐患。

5、因此，如何提供一种能够对除杂机的玻璃和背景板进行自动吹扫的装置和方法，是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种用于烟草除杂的自动吹扫装置及其控制方法，解决了现有杂质检测剔除装置人工清洁效率低、人工成本高、容易造成设备损坏的问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种用于烟草除杂的自动吹扫装置，集成在杂质检测剔除装置上，所述杂质检测剔除装置包括检测柜、固定在所述检测柜内的气源和控制器，自动吹扫装置包括：

4、吹扫执行单元，所述吹扫执行单元包括无杆气缸、安装座和吹嘴；所述无杆气缸固定在所述检测柜内且其轴线平行烟草输送方向；所述无杆气缸的两端均固定有到位传感器；所述安装座滑动连接在所述无杆气缸上；所述吹嘴固定在所述安装座上且其出气口对应所述检测柜内的检测工位；

5、气控稳压分配单元，所述气控稳压分配单元包括空气过滤阀和二位电磁阀，所述空气过滤阀固定在所述气源的输出端；所述二位电磁阀的进气口连通所述空气过滤阀的出气口；所述二位电磁阀的第一气口连通所述无杆气缸的第一驱动气口，第二气口连通所述无杆气缸的第一驱动气口和所述吹嘴；

6、控制单元，所述控制单元集成在所述控制器内，所述控制单元基于预设指令，以定时周期触发、手动触发和/或视觉清晰度联动触发中的一种或多种方式生成吹扫指令，并根据所述吹扫指令以及所述到位传感器的反馈信号，控制所述二位电磁阀的动作时序，以驱动所述吹扫执行单元对检测工位进行自动化分级顺序吹扫。

7、优选的，所述吹嘴为不锈钢材质，其出气方向与检测工位的检测面之间的夹角为85° ~ 90°；所述无杆气缸活塞的移动速度在50mm/s至1000mm/s；所述气源的工作压力范围为0.3mpa至0.5mpa。

8、优选的，还包括拖链；所述无杆气缸上滑动连接有滑块，所述安装座固定在所述滑块上；所述拖链的一端固定在所述安装座上，另一端固定在所述检测柜的内壁；所述拖链内置有输气软管，所述输气软管的一端连通所述吹嘴，另一端连通所述无杆气缸的第二驱动气口。

9、优选的，所述控制单元包括i/o扩展模块，所述i/o扩展模块置于所述控制器内，所述i/o扩展模块的输入端至少接入所述到位传感器的信号、控制器上手动按钮触发信号和检测柜内的视觉信号，输出端接入所述二位电磁阀（8）的控制信号。

10、优选的，所述控制器内置有故障检测模块和报警模块，所述i/o扩展模块的输出端接入故障和报警信号。

11、优选的，吹扫装置设有多组，且分别布设在检测柜内的一级视频柜玻璃、一级剔除背景板、二级视频柜玻璃和二级剔除背景板上。

12、优选的，所述定时周期触发机制的计时范围为0~24小时，计时精度≤1s，计时起点为生产线开机时刻或上一次吹扫完成时刻。

13、优选的，所述视觉清晰度联动触发机制的判定逻辑为：控制单元持续接收检测柜内视觉系统输出的实时图像灰度值数据，当连续采集的多帧图像的平均灰度值高于预设阈值时，控制单元自动判定检测工位表面的粉尘附着量超标，启动吹扫流程。

14、本发明还提供了一种用于烟草除杂的自动吹扫装置的控制方法，包括以下步骤：

15、s1：吹嘴移动至初始复位端，触发初始端到位传感器，进入待机状态，触控控制器上的人机界面显示当前待机状态与剩余吹扫倒计时；

16、s2：控制器实时监测所有输入信号，当定时周期计时结束，当按下手动按钮、人机界面触发吹扫、视觉系统反馈的图像灰度值连续多帧高于阈值中任意一个满足时，控制单元生成吹扫启动指令，同时校验主生产线的运行状态信号，主生产线处于正常运行状态时启动吹扫流程；

17、s3：控制单元输出控制信号给二位电磁阀，二位电磁阀线圈得电，同步驱动无杆气缸带动吹嘴从初始端向末端匀速移动，同时吹嘴喷出高压扇形气流，对检测工位表面进行全覆盖吹扫；当吹嘴滑动到末端位置，触发到位传感器，切断二位电磁阀电磁阀供电回路，停止供气，无杆气缸驱动吹嘴复位，完成第一个区域的吹扫；

18、s4：控制单元接收到吹嘴回到初始端的到位信号后，延时0.5s启动下一轮吹扫，重复步骤s3的动作，完成吹扫作业；

19、优选的，还包括：

20、s5：所有预设区域的吹扫动作全部完成后，控制单元自动复位所有内部计时变量，重新进入待机状态，触控人机界面自动记录本次吹扫的开始时间、结束时间、吹扫时长，生成可追溯的运行日志；

21、s6：在整个吹扫流程的任意时刻，若控制器检测到动作超时、信号异常故障，中断当前动作，触发声光报警，在人机界面显示故障信息，同时控制吹嘴安全复位，待运维人员排查故障并在人机界面确认复位后，重新进入待机状态。

22、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种用于烟草除杂的自动吹扫装置及其控制方法，具有以下有益效果：

23、1. 检测精度大幅提升：通过视觉清晰度联动触发机制，实现按需清洁，始终保持光学玻璃透光率≥95%，背景板粉尘附着率低于0.5%，异物误剔率降低60%以上，烟片物料浪费大幅减少。

24、2. 生产效率显著提高：全程无需人工停机介入，单次全流程吹扫总耗时≤45s，完全在线完成清洁作业，单台设备每年可减少近百小时的停机时间，生产线有效作业率提升2%以上。

25、3. 改造成本低兼容性强：完全复用杂质检测剔除装置原有plc硬件，仅通过增加少量扩展模块即可实现功能升级，无需更换原有主控系统，与设备原有检测逻辑完全兼容，适配全系列杂质检测剔除装置。

26、运行可靠性极高：工业级控制方案抗干扰能力强，全流程故障自诊断机制可快速响应异常，单阀同步气路设计大幅减少泄漏点，设备长期运行无故障时间可达2年以上。

27、运维成本大幅降低：彻底替代传统人工清洁作业，单台设备每年可节约上百工时的人力投入，同时避免了人工操作带来的设备损坏与人员安全隐患，实现检测区域维护的全自动化无人值守。