滤棒圆周快速检测工具的设计研究

廖建华

（贵州中烟工业有限责任公司贵阳卷烟厂， 贵州 贵阳 550009）

引言

滤棒经过滤棒成型机生产出来后，输送到卷烟机，通过“一切四”或“一切二”成为卷烟的滤嘴部分，所以滤棒圆周的稳定性对卷烟的质量有重大影响，一旦滤棒圆周偏大或偏小，将会导致卷烟滤嘴“掉头”或“泡皱”。目前生产滤棒的设备主要有KDF2和KDF4，设备速度、布带、成型腔积灰、成型纸更换和丝束填充量等因素都会导致滤棒圆周的波动，为了将滤棒圆周控制在工艺标准要求的范围内波动，设备操作人员需要频繁地检测滤棒圆周（8 min1次），观察变化情况并进行调整[1]。现有的滤棒成型机（KDF4）的在线圆周检测准确性低，且校正非常复杂，不利于滤棒圆周的控制；而滤棒物理指标综合检测仪价格昂贵，一台仪器动则上百万，检测效率低（每个样品检测需10 min）[2]。基于此，本文提出了设计自带电源型激光圆周检测工具，体积小（只有手电筒那么大），携带方便，且检测精度高，不需校正，价格低廉。

1 总体设计

鉴于滤棒圆周在生产过程中波动较大，检测较频繁，本文着手于设计一款体积小、携带方便、检测准确度高的便携式检测工具。为了保证使用者的人身安全，本设计采用自带电源型DC5V电源，外置一个6位的数字LED条屏，该条屏支持232或485通信，可以及时有效地接收检测信号并显示[3]。为了保证测量的准确性和避免后续的校正，该装置的测量部分采用整体式结构，一经调试完成后便不再调整。

2 结构及工作原理

2.1 测量装置结构

滤棒圆周快速检测工具的检测部分主要由激光发射装置、定位装置、接收装置三部分组成。这是本检测工具的核心组成部分，结构图如图1所示。

图1 检测部分结构

2.2 测量及工作原理

激光发射器发射激光后，部分激光被滤棒遮挡，导致激光接收器无法接收，激光接收器将未接收到的光信号转换成电信号进行传输，再经转换成数字信号后传输给显示屏显示，转换流程如图2所示[4]。

图2 测量信号转换原理图

2.3 硬件系统的组成及作用

2.3.1 测量模块

测量模块由激光发射器和接收器两部分组成，用于测量滤棒的直径，产生的是光信号。

2.3.2 滤棒固定装置

用于滤棒的固定，确保滤棒与激光照射的方向垂直，对测量的准确性影响很大。

2.3.3 显示装置

与激光接收装置联接，通过信号转换，显示可以直接读取的滤棒圆周数值。

3 效果验证

滤棒放入圆周快速检测装置上即可马上观察读数，无需停顿和等待，每支滤棒的检测时间约为1 s。每组滤棒样品的检测时间只需1 min。该工具检测的滤棒圆周值与滤棒综合检测仪检测的滤棒圆周值非常一致，同一个样品（30支）在两个仪器上检测的数值比对如表1。

表1 同一个样品在两种仪器上测量的圆周值比对