厚度检测部件、设备和系统以及再造烟叶的厚度控制方法与流程

1.本发明涉及厚度检测领域，尤其涉及一种厚度检测部件、设备和系统以及再造烟叶的厚度控制方法。


背景技术：

2.使用湿法造纸法再造烟叶、干法造纸法再造烟叶、浓浆造纸法再造烟叶、辊压造纸法再造烟叶作为加热不燃烧烟芯材料，用以生产制备有序加热不燃烧卷烟均面临相应材料的填充问题。设定一个合适的烟芯材料和气流通道比例能有效解决上述问题，而具体实现则需要湿法造纸法再造烟叶、干法造纸法再造烟叶、浓浆造纸法再造烟叶、辊压造纸法再造烟叶具有相对稳定的厚度。
3.传统的在线检测分为接触式和非接触式。接触式需要使用探头接触纸面，但再造烟叶产品表面非常粗糙，因此容易被探头刮破导致生产和后续加工困难。再造烟叶的化学组分构成较一般纸张复杂且稳定性较差，非接触式厚度测试则存在相对严格的测试条件，因此现有的非接触式厚度测试设备并不适用于再造烟叶厚度在线检测。
4.目前在线取样离线检测人工调节的方式存在以下问题：1、反馈时间较长，调节滞后依赖操作人员的经验；2、在线取样会破坏纸幅的完整性对后续的卷曲、复卷分切带来负面影响。
5.有鉴于此，特提出本技术。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种厚度检测部件、设备和系统以及再造烟叶的厚度控制方法，以解决上述问题。
7.为实现以上目的，本发明特采用以下技术方案：
8.一种厚度检测部件，包括检测头，所述检测头包括壳体以及容置于所述壳体内的轨迹球、接触轮、直线位移传感器、弹性件和支架；
9.所述壳体开设有用于与所述轨迹球配合的配合孔，所述接触轮抵触于所述轨迹球的上半部分，所述直线位移传感器的固定端通过固定连接杆与所述接触轮连接，所述直线位移传感器的测量端与支架连接，所述直线位移传感器与所述支架之间设置有用于复位所述直线位移传感器的弹性件；所述支架与所述壳体连接。
10.优选地，所述支架设置有移动连接杆，所述壳体上设置有移动套筒，所述移动套筒套设在所述移动连接杆上。
11.移动套筒和移动连接杆的设置，主要是保证测量过程中接触轮、固定连接杆和直线位移传感器所形成的组合只发生纵向位移而不发生横向的位移。
12.优选地，所述的厚度检测部件还包括伸缩杆和压力传感器；
13.所述伸缩杆一端与所述支架连接，另一端与所述压力传感器连接；
14.所述伸缩杆上套设有压缩弹簧和用于调节所述压缩弹簧长度和所述伸缩杆长度
的压力调节螺母，所述压缩弹簧与所述压力调节螺母抵触连接。
15.设置压力传感器的目的，一方面是为了保证检测时控制厚度检测部件对被测物之间的压力能够满足检测标准，保证检测测量的精准度；另一方面是为了通过调节厚度检测部件对被测物之间的压力，满足不同种类的被测物的厚度的测量的要求。
16.优选地，所述接触轮、所述固定连接杆和所述直线位移传感器设置有多组；
17.优选地，所述接触轮、所述固定连接杆和所述直线位移传感器设置有三组；
18.多组设置一方面可以提高测量精度，另一方面可以保证接触轮、固定连接杆和直线位移传感器所形成的组合与轨迹球之间的稳定配合。
19.优选地，每组所述接触轮、所述固定连接杆和所述直线位移传感器之间的夹角为120度；
20.优选地，所述直线位移传感器的精度不低于0.01mm；
21.优选地，所述接触轮的直径的加工精度不低于
±
0.001mm，圆度不低于
±
0.001mm；
22.优选地，所述接触轮的材质为塑料；
23.优选地，所述轨迹球为实心硅橡胶球或金属包覆的硅橡胶球；
24.优选地，所述轨迹球的重量精度不低于
±
0.001g，圆度不低于
±
0.001mm；
25.优选地，所述厚度检测部件的检测范围为0-0.500mm，精度不低于
±
0.001mm。
26.一种厚度检测设备，包括所述的厚度检测部件。
27.优选地，所述的厚度检测设备还包括用于固定所述厚度检测部件的支撑架和用于承载被测物的检测平台。
28.需要说明的是，检测平台除了用于承载被测物之外，同时为厚度检测部件提供初始位置。
29.一种厚度控制系统，包括所述的厚度检测设备、控制单元和压光机；
30.所述控制单元与所述厚度检测设备和所述压光机电连接。
31.优选地，所述压光机包括动轧辊、定轧辊和用于调节所述动轧辊和所述定轧辊之间的间距的控制气缸，所述控制单元与所述控制气缸电连接；
32.优选地，所述控制单元为dcs单元。
33.一种再造烟叶的厚度控制方法，包括：
34.厚度检测设备检测所述再造烟叶的厚度，然后将得到的实时厚度数据反馈给控制单元，所述控制单元与设定厚度阈值比较后，根据比较结果作出响应，并通过压光机控制再造烟叶的厚度。
35.优选地，所述响应包括：
36.若所述实时厚度数据大于所述设定厚度阈值，则通过所述控制气缸调整动轧辊，以缩小动轧辊和定轧辊之间的间距；
37.若所述实时厚度数据小于所述设定厚度阈值，则通过所述控制气缸调整动轧辊，以扩大动轧辊和定轧辊之间的间距；
38.若所述实时厚度数据落入所述设定厚度阈值之间，则无需向所述控制气缸发出指令。
39.与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
40.本技术提供的厚度检测部件和厚度检测设备，通过设置的壳体内的轨迹球与被测
物接触，能够实时、快速的将被测物厚度变化转化为位移，并通过与其抵触的接触轮将位移变化传递给与支架连接的直线位移传感器，直线位移传感器精准测量位移值；同时在弹性件的作用下，直线位移传感器可在被测物厚度减小后快速自动复位，实现连续检测；该厚度检测部件为间接接触式，直线位移传感器不与被测物直接接触，而通过轨迹球避免对被测物表面产生损伤；
41.本技术提供的厚度控制系统，通过厚度检测设备实时在线检测被测物的厚度数据，然后控制单元根据检测结果控制压光机对被测物厚度进行调整，以实现在线实时控制被测物厚度；
42.本技术提供的再造烟叶的厚度控制方法，通过厚度检测设备实时在线检测再造烟叶的厚度数据，然后控制单元根据检测结果控制压光机对再造烟叶的压力，从而实现在线实时控制再造烟叶的厚度。
附图说明
43.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对本发明范围的限定。
44.图1为实施例1提供的厚度检测部件a的示意图；
45.图2为实施例1提供的轨迹球与接触轮的俯视图；
46.图3为实施例1提供的壳体、轨迹球与接触轮的仰视图；
47.图4为实施例1提供的厚度检测设备的示意图；
48.图5为实施例2提供的厚度控制系统的示意图。
49.附图标记：
50.a-厚度检测部件；b-支撑架；c-检测平台；d-厚度检测设备；e-控制单元；
51.1-壳体；10-配合孔；11-移动套筒；
52.2-轨迹球；
53.3-接触轮；
54.4-直线位移传感器；40-固定端；41-固定连接杆；42-测量端；
55.5-弹性件；
56.6-支架；60-移动连接杆；
57.7-伸缩杆；70-压缩弹簧；71-压力调节螺母；
58.8-压力传感器；
59.90-动轧辊；91-定轧辊；92-控制气缸。
具体实施方式
60.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
61.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时
针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
62.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
63.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
64.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
65.下面将结合具体实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
66.实施例1
67.如图1所示，本实施例提供一种厚度检测部件a，包括壳体1、轨迹球2、接触轮3、直线位移传感器4、弹性件5和支架6；轨迹球2、接触轮3、直线位移传感器4、弹性件5和支架6均设置在壳体1内。
68.壳体1的底部开设有用于与轨迹球2配合的配合孔10，配合孔10的直径小于轨迹球2的直径。轨迹球2可以根据实际需要选择为实心硅橡胶球或金属包覆的硅橡胶球，或者其他适合的材质。轨迹球2的重量精度不低于
±
0.001g，圆度不低于
±
0.001mm。
69.接触轮3抵触于轨迹球2的上半部分，直线位移传感器4的固定端40通过固定连接杆41与接触轮3连接，直线位移传感器4的测量端42与支架6连接，直线位移传感器4与支架6之间设置有用于复位直线位移传感器4的弹性件5，弹性件5为复位弹簧；支架6与壳体1连接。
70.为了保证接触轮3、直线位移传感器4、弹性件5和支架6处于稳定状态，保证直线位移传感器4一直处于竖直状态，在一个可选的实施方式中，支架6设置有移动连接杆60，壳体1上设置有移动套筒11，移动套筒11套设在移动连接杆60上。在一个优选的实施方式中，移动连接杆60设置有对称的两根，分别与支架6的两端连接。
71.由于厚度测量与检测装置和被测物之间的压力是相关的，所以为了保证检测结果的精准度，同时也为了满足不同被测物所对应的不同的压力标准，在一个可选的实施方式中，厚度测量部件a还设置有伸缩杆7和压力传感器8，伸缩杆7一端与支架6连接，另一端与
压力传感器8连接；伸缩杆7上套设有压缩弹簧70和用于调节压缩弹簧70长度和伸缩杆7长度的压力调节螺母71，压缩弹簧70与压力调节螺母71抵触连接，压缩弹簧70的上端与压力传感器8固定连接，压缩弹簧70下端的压力调节螺母固定连接，压缩弹簧70套设于伸缩杆7。
72.为了进一步提高精度和稳定性，接触轮3、直线位移传感器4、弹性件5可以设置有多组。如图2和图3所示，在一个优选的实施方式中，接触轮3、直线位移传感器4、弹性件5设置有3组，每组之间的夹角为120度。
73.为了保证测量精度，直线位移传感器4的精度不低于0.01mm；接触轮3的直径的加工精度不低于
±
0.001mm，圆度不低于
±
0.001mm；接触轮3的材质优选使用耐磨工程塑料。
74.上述厚度检测部件a的检测范围为0-0.500mm，精度不低于
±
0.001mm。
75.如图4所示，本实施例还提供一种厚度检测设备d，包括上述厚度检测部件a、用于固定厚度检测部件a的支撑架b和用于承载被测物的检测平台c，检测平台c与支撑架b固定连接。
76.下面详细陈述压力检测部件、压力检测系统的工作过程：
77.首先进行压力设定。
78.选择轨迹球2的邵氏硬度为25a，其直径为50.000mm，自重为61.500g。按照检测标准，轨迹球2与被测物接触面压强为100kpa。
79.调节压力调节螺母71，补充压力19.397n，此时轨迹球2与检测平台c的接触面积为200mm2。轨迹球2的重力为0.603n，补充压力为19.397n，合计压力为20n，接触面积为200mm2，计算得到压强为100kpa，与检测标准吻合，压力设定完成。
80.再造烟叶薄片在检测平台之外的牵引装置或打卷装置的牵引作用下，进入并通过轨迹球与检测平台之间，轨迹球2被薄片带动后可进行一定的转动，同时，轨迹球2被抬起进行向上垂直位移，位移距离通过接触轮3和固定连接杆41传送至直线位移传感器4，并读出位移数据。
81.按照该方法，对湿法造纸法再造烟叶、干法造纸法再造烟叶、浓浆造纸法再造烟叶和辊压造纸法再造烟叶的压力进行设定，数据如下表1所示：
82.表1各种再造烟叶对应的接触面积和压强值
83.样品轨迹球与样品接触面积mm2压强kpa湿法造纸法再造烟叶20697.087干法造纸法再造烟叶20896.154浓浆造纸法再造烟叶20597.561辊压造纸法再造烟叶20398.522
84.上表1中所列数据虽未完全吻合100kpa，但仍然满足《gb/t 451.2-2002纸和纸板厚度的测定》对压强100
±
10kpa的要求。
85.在此条件下使用上述厚度检测设备d对4类再造烟叶的厚度进行检测，数据如下表2所示：
86.表2在线检测数据汇总
[0087][0088][0089]
如上表2所示，在运行期间，厚度检测设备d能够有效的在线对产品厚度进行检测。
[0090]
对比例1
[0091]
为了证明本技术提供的厚度检测设备的优势，特采用现有的在线取样手动检测方法进行对照，具体如下：
[0092]
1)浓浆造纸法再造烟叶下卷后，大卷复卷分切成20cm宽的小卷，取其中一卷进行检测。检测方式为：使用定量取样刀在每米长度上取10个样，每个样用厚度测试仪测5个点取其平均值作为该样品的厚度，共计测试200米，2000个样，对测试结果记录统计。测试环境条件为温度22
±
2℃，环境湿度为60
±
5％。
[0093]
2)依照上述方法对干法造纸法再造烟叶进行测试，对测试结果记录统计。
[0094]
3)依照上述方法对辊压造纸法再造烟叶进行测试，对测试结果记录统计。
[0095]
4)使用在线取样刀在进入破碎前对湿法造纸法再造烟叶进行取样，约取两分钟样品，以相同方法进行取样检测，对测试结果记录统计。
[0096]
将四组结果进行汇总和统计，其结果如下表3所示。
[0097]
表3离线检测结果汇总
[0098]
[0099][0100]
由上表3所示，其数据与表2所示数据差异不大，证明该设备能够满足在线检测要求。
[0101]
该设备可实现对各种再造烟叶的在线厚度检测，可避免对再造烟叶表面划伤，可实现再造烟叶厚度的精确检测，可通过通信线路直接将检测结果传输到计算机实现数据的快速采集。与相应设备配合可实现厚度的在线快速调节，避免取样检测所导致后续处理困难。
[0102]
实施例2
[0103]
在实施例1的基础上，如图5所示，本实施例提供一种厚度控制系统，包括上述厚度检测设备d、控制单元e和压光机；压光机包括动轧辊90、定轧辊91和用于调节动轧辊90和定轧辊91之间的间距的控制气缸92，控制单元e与控制气缸92电连接；控制单元e与厚度检测设备d和压光机电连接。
[0104]
在一个优选的实施方式中，控制单元e为dcs单元。dcs单元允许手动设置采样频率与采样规则。
[0105]
本实施例还提供一种再造烟叶的厚度控制方法，包括：厚度检测设备d检测再造烟叶的厚度，然后将得到的实时厚度数据反馈给控制单元e，控制单元e与设定厚度阈值比较后，根据比较结果作出响应，并通过压光机控制再造烟叶的厚度。
[0106]
若实时厚度数据大于设定厚度阈值，则通过控制气缸92补压，调整动轧辊90，以缩小动轧辊90和定轧辊91之间的间距；若实时厚度数据小于设定厚度阈值，则通过控制气缸92减压，调整动轧辊90，以扩大动轧辊90和定轧辊91之间的间距；若实时厚度数据落入设定厚度阈值之间，则无需向控制气缸发出指令。
[0107]
以浓浆造纸法再造烟叶的厚度控制为示例进行说明：
[0108]
浓浆造纸法再造烟叶成品厚度要求0.2mm，厚度波动小于2％，相应数据进入到dcs系统即可计算，产品所接受的厚度波动范围为0.196-0.204mm。
[0109]
若厚度检测设备d检测到平均厚度为0.222mm，信号反馈到dcs，dcs通过计算得到补偿高度为-0.022mm，同时dcs单元根据控制气缸92的参数计算出要得到相应补偿压力、运动距离以及控制气缸92需要继续对压光机施加的补偿力，计算得出控制气缸92所需的补偿压力为0.05mpa(补偿压力＝气缸需要补偿输出力/气缸作用面积)。得到相应补偿压力后，dcs单元指示控制气缸92充气，动轧辊90向定轧辊91运动，辊缝减小，再造烟叶的厚度减小，厚度检测设备d测得平均厚度为0.202mm，达到要求。
[0110]
在生产过程中，使用不同原料、浆料浓度的不同、生产车速等都会对再造烟叶的纸幅张紧程度造成影响，而张紧程度对厚度测量的精度有一定的影响。在稳定运行一段时间后，由于成品罐中的浓浆使用完，需要更换另一成品罐的浓浆，由于浆料浓度产生波动，导致厚度检测设备d检测到平均厚度为0.188mm，信号反馈到dcs单元，dcs单元通过计算得到补偿高度为0.012mm、补偿压力为-0.45mpa，dcs单元指示控制气缸92泄压，动轧辊90远离定
轧辊91，辊缝增大，再造烟叶的厚度增大。
[0111]
对比例2
[0112]
与实施例2不同的是，采用传统人工控制的方法。
[0113]
上述人工控制的方法为保证产品的完整性，只对卷头和卷尾取样进行检查，并在产品生产过程中对传动侧和操作侧切除的废料进行检查，并及时调节气缸压力。
[0114]
在上述实施例2和对比例2生产得到的成品卷上，分别取2000个样品进行厚度检测，检测结果如下表4所示：
[0115]
表4数据对比
[0116]
项目最大值最小值平均值合格率实施例20.2050.1950.20194％对比例20.2070.1890.20482％
[0117]
由上表4可知，采用本技术提供的控制方法，可实现对再造烟叶的厚度精确控制，同时避免了在线取样对再造烟叶完整性的破坏，减小了对后续卷曲、复卷带来的负面影响，也减少现场工人的工作强度。同时具有一定的容错能力，对产品生产过程中的横向、纵向厚度波动进行消弭。
[0118]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
[0119]
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在上面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。