应用于水松纸输送的多级控制纠偏方法与流程

1.本发明涉及智能检测及自动控制技术领域，特别涉及一种应用于水松纸输送的多级控制纠偏方法。


背景技术：

2.在卷烟生产中，影响产品质量因素很多，其中水松纸的偏移，就对产品的最终质量起重要作用。水松纸的偏移直接导致烟支成品水松纸长度的偏差，卷烟的水松纸过长、过短都是不合格产品；同时，水松纸的偏移造成涂胶溢出和涂胶不足的缺陷，直接影响到成品卷烟的质量甚至导致非正常停机。
3.其中，导致水松纸生产过程中产生偏移的原因主要有三个方面的因素：首先是卷烟机本身的工艺布局决定了其难以控制水松纸的偏移；其次，偏移量的多少与水松纸盘纸本身的质量有关；第三方面，偏移的产生与卷烟机的装配调试质量有关。
4.传统国内卷烟厂家针对生产过程中产生的水松纸偏移的现象主要采取人工纠偏的方式，但是人工纠偏存在一些明显的不足：首先是需要操作人员频繁监控，反复调整，劳动强度大；其次，由于卷烟机速度高，难以做到全面监控，造成一定比例的质量不合格的卷烟流入市场。
5.基于此，市场上已经开发出针对于水松纸跑偏的自动纠偏装置，通过布置在水松纸输送路径上的传感器检测偏移量，进而再根据偏移量实现自动纠偏。目前，纠偏装置采用的偏移传感器通常安装在靠近纠偏装置的位置或者安装在靠近切纸轮的位置。
6.偏移传感器安装在靠近纠偏装置的位置的优点是：偏移传感器检测到信号能快速控制纠偏装置动作，纠偏及时准确；缺点是：经纠偏后的水松纸到达切纸轮距离较长，在纠偏装置下游纸托辊上存在积垢等因素的影响下仍然会产生新的偏移。
7.偏移传感器安装在靠近切纸轮的位置的优点是：偏移传感器离切纸轮较近，其检测信号能真实反应最终输出结果；缺点是偏移传感器离纠偏机构较远，从纠偏机构动作到检测到纠偏后的偏移值有较长时间的滞后，因此不能准确的控制纠偏机构的动作，造成纠偏机构反复无序的动作，也达不到很好的纠偏效果。
8.由于卷烟机本身的工艺布局所导致纠偏装置的安装空间有限，在卷烟机上的空间不允许安装多套独立的纠偏装置的条件下，如何实现对水松纸精准纠偏是本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

9.为了解决上述技术问题，本发明提供一种应用于水松纸输送的多级控制纠偏方法，实现了对卷烟生产过程中水松纸偏移的精准纠偏，很好地保证了成品烟支质量，杜绝了水松纸偏移导致的不良品。
10.本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种应用于水松纸输送的多级控制纠偏方法，采用多级控制纠偏系统实现，所述多级控制纠偏系统包括：供纸辊、纠偏机
构、上胶装置、一级偏移检测单元、二级偏移检测单元和切纸轮，水松纸被所述供纸辊牵引依次进入所述纠偏机构、所述上胶装置和所述切纸轮。
11.所述一级偏移检测单元设置在所述上胶装置沿水松纸输送方向的上游。
12.所述二级偏移检测单元设置在所述切纸轮沿水松纸输送方向的上游；或所述二级偏移检测单元设置在与输送烟支成品的传递轮相对的位置。
13.所述多级控制纠偏方法包括以下步骤：
14.s001，所述一级偏移检测单元实时采集途径的水松纸边缘位置的一级测量信号，并将一级测量信号反馈至控制器；所述控制器对接收的一级测量信号进行处理，并与其设定的一级标准值进行比较得到一级位置偏差值，当所述一级位置偏差值超出设定的第一允许偏差区间时，所述控制器根据该一级位置偏差值控制所述纠偏机构动作，以对水松纸位置进行实时自动纠偏；
15.s002，所述二级偏移检测单元实时采集对应位置的水松纸的二级测量信号，并将二级测量信号反馈至控制器；所述控制器对接收的二级测量信号进行处理，并与其设定的二级标准值进行比较得到二级位置偏差值，当所述二级位置偏差值超出设定的第二允许偏差区间时，所述控制器根据该二级位置偏差值来自动修正所述一级标准值。
16.作为本发明的进一步改进，在所述s001中，所述控制器根据所述一级位置偏差值通过智能化增量pi控制算法来控制所述纠偏机构动作实现自动纠偏。
17.作为本发明的进一步改进，在所述s002中，所述控制器对设定时间段内的多个二级位置偏差值计算出平均值，所述控制器根据该平均值来自动修正所述一级标准值。
18.作为本发明的进一步改进，所述二级偏移检测单元的检测周期长于所述一级偏移检测单元的检测周期。
19.作为本发明的进一步改进，所述一级偏移检测单元为超声波传感器。
20.作为本发明的进一步改进，所述二级偏移检测单元为超声波传感器，用于检测输入所述切纸轮前的水松纸边缘位置。
21.作为本发明的进一步改进，所述二级偏移检测单元设置有多个，均沿水松纸的传输路径设置，且位于所述上胶装置沿水松纸输送方向的下游，所述控制器能够根据每个所述二级偏移检测单元反馈的检测信号来自动修正所述一级标准值。
22.作为本发明的进一步改进，所述二级偏移检测单元为视觉检测装置，用于检测所述传递轮传输的烟支成品上的水松纸长度。
23.本发明的有益效果是：本发明提供一种应用于水松纸输送的多级控制纠偏方法，一级偏移检测单元和二级偏移检测单元同时参与控制，控制器根据一级偏移检测单元检测到的一级测量信号来控制纠偏机构执行纠偏动作，由于一级偏移检测单元距离纠偏机构较近且检测周期短，能达到及时准确执行纠偏的效果；同时，控制器根据二级偏移检测单元检测到的二级测量信号来修正一级标准值，以此来间接控制纠偏机构，由于二级偏移检测单元靠近于最终输出位置且检测周期长，能准确判断最终输出结果，从而达到准确纠偏的效果，满足纠偏机构离最终输出距离较远工况的纠偏需求；本技术采用多级纠偏控制，很大程度上消除了烟支生产过程中水松纸边缘位置的短期偏差和长期偏差，实现了对卷烟水松纸边缘位置的检测与自动控制，保证了成品卷烟质量，杜绝了水松纸偏移导致的不良品，减少了水松纸涂胶缺陷导致的成品卷烟其他质量缺陷与非正常停机，降低了人工劳动强度，提
高了生产效率，且占用卷烟机的空间小。
附图说明
24.图1为本发明实施例一采用的多级控制纠偏系统的结构示意图；
25.图2为本发明应用于水松纸输送的多级控制纠偏方法的逻辑控制框图；
26.图3为本发明应用于水松纸输送的多级控制纠偏方法的控制系统框图；
27.图4为本发明实施例二采用多级控制纠偏系统的卷烟机的结构示意图。
28.结合附图，作以下说明：
29.1、供纸辊；2、纠偏机构；3、上胶装置；4、一级偏移检测单元；5、二级偏移检测单元；6、切纸轮；7、传递轮；8、控制器；9、切纸刀；10、汇合轮；11、分切轮。
具体实施方式
30.以下结合附图，对本发明的一个较佳实施例作详细说明。
31.实施例一
32.参阅图1至图3，本发明提供一种应用于水松纸输送的多级控制纠偏方法，采用以下多级控制纠偏系统实现。
33.多级控制纠偏系统包括供纸辊1、纠偏机构2、上胶装置3、一级偏移检测单元4、二级偏移检测单元5、切纸轮6和控制器8。
34.参阅图1，水松纸被供纸辊1牵引从左向右方向运行，供纸辊1上有压纸辊从而产生摩擦力实现对水松纸的拖曳功能。水松纸在供纸辊1的牵引下依次进入纠偏机构2、上胶装置3和切纸轮6。
35.其中，一级偏移检测单元4、二级偏移检测单元5和纠偏机构2均与控制器8电连接，控制器8能够控制纠偏机构2中的伺服电机运行，进而驱动纠偏机构2做相应的运动，对经过的水松纸进行实时纠偏。纠偏后的水松纸在上胶装置3处实现胶水的涂抹功能，涂胶后的水松纸再经若干纸托辊输出，并进入到切纸轮6上，在切纸轮6的负压吸附下顺时钟方向运行。切纸轮6的一侧具有切纸刀9，连续运行的水松纸通过切纸轮6与切纸刀9的相互作用被切成一片片的断开的水松纸片，为过滤嘴香烟的接嘴提供原材料。
36.在本实施例中，一级偏移检测单元4和二级偏移检测单元5采用的均是超声波传感器，且均设置在水松纸的传输路径上，用于检测对应位置的水松纸的边缘位置。
37.其中，一级偏移检测单元4位于上胶装置3沿水松纸输送方向的上游，具体是靠近于纠偏机构2的水松纸输出一侧。二级偏移检测单元5设置在切纸轮6沿水松纸输送方向的上游，具体是靠近于切纸轮6的水松纸输入一侧。
38.进一步的，本发明多级控制纠偏方法包括步骤s001和s002。
39.步骤s001具体如下：
40.根据当前的水松纸规格，在人机交互界面设置关于水松纸边缘位置的一级标准值和二级标准值。
41.卷烟机开机运行后，一级偏移检测单元4实时采集途径的水松纸边缘位置的一级测量信号，并将一级测量信号反馈至控制器8。
42.其中，一级偏移检测单元4为短周期检测，一个检测周期为10～50ms。
43.控制器8对接收的一级测量信号进行滤波转化计算处理，并与设定的一级标准值进行比较得到一级位置偏差值；当一级位置偏差值超出设定的第一允许偏差区间时，控制器8根据该一级位置偏差值通过智能化增量pi控制算法将纠偏机构2应移动的位置信号通过ethercat通讯传送给伺服驱动器，伺服驱动器控制伺服电机带动纠偏机构2做相应的动作，以对水松纸位置进行实时自动纠偏，使水松纸边缘保持在设定的位置范围内。
44.其中，第一允许偏差区间可由控制器8来进行设定，本实施例中第一允许偏差区间设置为-0.2mm～ 0.2mm，一级位置偏差值在此范围内，表明此处水松纸位置合格，纠偏机构2停止动作；一旦一级位置偏差值超出这个范围时，纠偏机构2动作，进行自动纠偏。
45.步骤s002具体如下：
46.二级偏移检测单元5实时采集途径的水松纸边缘位置的二级测量信号，并将二级测量信号反馈至控制器8。
47.其中，二级测量信号为长周期检测，一个检测周期为0.5～1s。
48.控制器8对接收的二级测量信号进行滤波转化计算处理，并与设定的二级标准值进行比较得到二级位置偏差值。当二级位置偏差值超出设定的第二允许偏差区间时，控制器8根据该二级位置偏差值来自动修正一级标准值，进而消除水松纸在纠偏装置下游纸托辊上存在积垢等因素的影响下产生的偏移。
49.其中，第二允许偏差区间同样是由控制器8来进行设定，本实施例中第二允许偏差区间设置为-0.2mm～ 0.2mm，二级位置偏差值在此范围内，表明此处水松纸位置合格，纠偏机构2停止动作；一旦二级位置偏差值超出这个范围时，例如，当二级位置偏差值为 0.3mm时，则控制器8自动修正一级标准值，将一级标准值调小0.3mm，使得一级位置偏差值增大，纠偏机构2做出相应动作，进行实时自动纠偏。
50.值得一提的是，为了避免因振动等因素引起的水松纸瞬时偏差，采取控制器8对可设定时间段内的多个二级位置偏差值计算出平均值，当该平均值超出设定的第二允许偏差区间时，控制器8根据该平均值来自动修正一级标准值，实现长周期准确纠偏的效果。
51.同理，本技术中二级偏移检测单元5可以设置有多个，均沿水松纸的传输路径设置，且位于上胶装置3沿水松纸输送方向的下游。控制器8能够根据每个二级偏移检测单元5反馈的检测信号来自动修正一级标准值，原理同上，以此来实现多级控制纠偏，对纠偏机构2离最终输出距离较远的工况具有很好的纠偏效果。
52.实施例二
53.图4为采用多级控制纠偏系统的卷烟机的结构示意图，卷烟机上设置有传递轮7、汇合轮10、分切轮11及若干过渡轮，双倍长烟支与水松纸片在汇合轮10上汇合并粘接在一起，之后经过若干过渡轮输送到分切轮11上，并在分切轮11上一分为二形成两个烟支成品，再传递到传递轮7上。
54.本实施例与实施例一的区别在于：二级偏移检测单元5为视觉检测装置，具体是工业相机，设置在与输送烟支成品的传递轮7相对的位置。工业相机对传递轮7上一分为二的两个烟支成品进行拍照，并将数据反馈至控制器8，控制器8对接收的数据进行处理，识别出两个烟支成品上的水松纸长度，并与设定的二级标准值(此处的二级标准值为标准烟支成品上水松纸的长度值)进行比较得到二级位置偏差值，控制器8根据该二级位置偏差值来自动修正一级标准值。
55.相较于实施例一，采用工业相机作为二级偏移检测单元5，在实现对烟支成品上水松纸位置偏移检测的同时，还能够对烟支成品在线外观质量检测；而且该二级偏移检测单元5直接检测烟支成品，其检测信号能真实反应最终输出结果，使得纠偏更加精准。
56.由此可见，本发明一种应用于水松纸输送的多级控制纠偏方法，一级偏移检测单元4和二级偏移检测单元5同时参与控制，控制器8根据一级偏移检测单元4检测到的一级测量信号来控制纠偏机构2执行纠偏动作，由于一级偏移检测单元4距离纠偏机构2较近且检测周期短，能达到及时准确执行纠偏的效果；同时，控制器8根据二级偏移检测单元5检测到的二级测量信号来修正一级标准值，以此来间接控制纠偏机构2，由于二级偏移检测单元5靠近于最终输出位置且检测周期长，能准确判断最终输出结果，从而达到准确纠偏的效果，满足纠偏机构2离最终输出距离较远工况的纠偏需求；本技术采用多级纠偏控制，很大程度上消除了烟支生产过程中水松纸边缘位置的短期偏差和长期偏差，实现了对卷烟水松纸边缘位置的检测与自动控制，保证了成品卷烟质量，杜绝了水松纸偏移导致的不良品，减少了水松纸涂胶缺陷导致的成品卷烟其他质量缺陷与非正常停机，降低了人工劳动强度，提高了生产效率，且占用卷烟机的空间小。
57.在以上的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是以上描述仅是本发明的较佳实施例而已，本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受上面公开的具体实施的限制。同时任何熟悉本领域技术人员在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。