新型香烟小包拉线检测器的设计

刘庆伟 信明阳

1.上海烟草（集团）公司天津卷烟厂 300163 2.中国航空工业空气动力研究院 辽宁沈阳 110034

新型香烟小包拉线检测器的设计

刘庆伟1信明阳2

1.上海烟草（集团）公司天津卷烟厂 300163 2.中国航空工业空气动力研究院 辽宁沈阳 110034

随着透明拉线在烟草行业的普遍应用，原来的检测方式已经无法对拉线的偏移和有无做出有效的检测，在这种情况下，我们设计了一种基于视频成像原理的新型香烟小包拉线检测器，本文对这种新型检测器进行了介绍。

烟草；透明拉线；新型拉线检测器

中国分类号：TP332.1

一、概述

目前，随着烟草业的发展，各烟草厂家在卷烟包装方面不断地推陈出新，使用各种新的卷烟材料以适应市场求新求变的需要。在香烟小包拉线方面，透明拉线得到了广泛的应用。

这种情况下，原来各卷烟厂采用的透射检测（如 TA30）或简单的光电传感器检测方式在日常生产中表现出了明显的不足。在拉线高速运行状态下，对拉线的偏移和有无极易出现误检、漏检甚至无法检测，而且其检测效果受到外界条件（灰尘、光线环境等）影响较大，需要时常擦拭和校准，这些不足都严重影响了对产品质量的控制。

针对上述情况，我们设计了一种基于视频成像技术原理的新型香烟小包拉线检测器，该检测器采用最新图像分析法和DSP数字化信号处理技术，可以对透明拉线、白拉线、激光烫银、金拉线以及不透明拉线的有无、偏移等进行准确的检测，并通过标准接口，控制卷包主机进行自动剔除，是原透射法拉线检测器（如 TA30）和光电传感方式的换代产品，可方便的应用于GDX1/X2、FOCKE、B1等多种机型。

这种新型香烟小包拉线检测器使用方便，工作可靠，免维护，而且适用面广，可最大程度的保证香烟小包的包装质量。

下面试就这种新型小包拉线检测器的结构、原理、工作过程及性能指标进行简单的描述。

二、新型香烟小包拉线检测器的结构

新型香烟小包拉线检测器主要由高速摄像头、激光模组、图像分析及处理模块、标准输入输出接口等组成。其结构示意图如图一所示。

三、新型香烟小包拉线检测器的工作原理及工作过程

图一

1、利用透明纸及拉线对激光的反射特性，由高速摄像头对高速运行中的拉线的图像进行实时、连续的获取，并将图像传回图像分析及处理模块。

2、信号处理模块将视频信号进行处理，通过滤波网络实现高低频数字信号的分离。

3、高频信号部分通过视频输出口输出至视频显示终端（显示器）。低频信号通过滤波整形获得表示图像明亮度的电平信号，此信号与设定的电平阀值进行比较，从而判断拉线是否缺失或跑偏（注：拉线本身带胶，因此会对激光产生较强的漫反射，反映到视频显示终端，会产生一条亮带，使整体图像亮度增加，而此时，视频信号整体电平会升高。另一方面，如果没有拉线，则透明纸对激光的透过性较强，图像偏暗，视频信号整体电平会降低）。

4、表示拉线缺失或跑偏的信号由放大器经输出信号接口输出，不合格的产品将在“CH”口被剔除。

四、新型香烟小包拉线检测器的技术指标

1、供电电源：24VDC 电流：小于200mA

2、输出方式：NPN

3、工作方式：连续

4、环境温湿度：-10℃～40℃、35%～85%

5、可分辨拉线丢失长度：10±1mm

图二

6、可分辨拉线跑偏距离：3.5mm

五、新型拉线检测器的安装与

调试

1、新型拉线检测器的安装：

新型拉线检测器保留了原光电检测方式所用接口，因此安装简便，只需直接替换即可。

2、新型拉线检测器的调试。

①通过视频输出口将拉线检测器与显示器连接。

②左右移动检测器，观察显示器，找到拉线，并使拉线反射激光所形成的光带显示在屏幕显示区域的中间位置。此时，检测器后方表示拉线状态是否正常的绿色指示灯应为点亮状态。如果光带偏出屏幕显示区域，则视为拉线跑偏或不存在，绿色指示灯会熄灭，不合格烟包会从CH口剔除。

调试结果图如图二所示。

③在保证图像位置不被移动的情况下，固定拉线检测器。

④安装调试完毕，拔除显示器。

图三

六、新型香烟小包拉线检测器设计中滤波网络的设计

在新型香烟小包拉线检测器设计当中，滤波网络的设计尤为重要，它关系到拉线有无信号的提取。滤波器采用RC滤波方式，视频信号由高通滤波网络输出至显示终端，而表示图像整体亮度的低频信号则通过二极管另外输出，并整流。其示意图如图三所示。

在滤波网络的设计中应注意R、C的选择，除二者与视频信号频率相匹配外，R的选择不可过低，因外，在此电路中，电阻R事实上已经成为视频信号的负载，R过低，会导致向二极管D方向输出的信号电平过低。实际应用中，二极管D负端的点位以不低于0.6V为佳。

七、GD-LD香烟小包拉线及透明纸搭接检测器的应用及前景

本产品自推出以来，已经在各地卷烟厂成功装机使用，运行良好，得到了各地客户的充分肯定，市场前景看好。

[1]赵鸿章.数字视频处理.北京师范大学出版社.2009-08

[2]林春方.高频电子线路.电子工业出版社.2010-01-01

[3]姚年春，侯玉杰. 电路基础. 人民邮电出版社. 2010-08-01

B

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.005.044