CN105212264B - 一种香烟卷接机的胶堆检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种香烟卷接机的胶堆检测装置，包括控制板及传感器模块，控制板包括单片机、传感器信号采集接口、光源控制接口，传感器模块包括激光二极管、聚光透镜、光学镜头、线阵图像传感器及放大电路；光斑经光学镜头成像后落在线阵图像传感器上，线阵图像传感器将接收到的光信号转换成电信号并经过放大电路放大后发送给单片机，单片机通过图像处理技术对放大后的图像数据进行处理并计算光斑位于线阵图像传感器上的实际位置，将胶堆的实际位置与胶堆的基准位置进行比对，根据比对结果判断胶堆的存量。本发明的检测结果只与照射到胶堆上的光斑位置有关，与周围环境光及光斑亮度无关，可以对卷接机上胶辊的胶堆存量进行准确检测。

Description

一种香烟卷接机的胶堆检测装置

技术领域

本发明涉及烟卷生产领域，尤其是一种香烟卷接机的胶堆检测装置。

背景技术

在香烟的卷接过程中，如果胶水不足，会导致烟支粘接不牢靠，出现掉嘴、漏气等质量缺陷。为了避免出现此类质量缺陷，需要在卷接机上安装检测装置，用于对胶辊的胶堆存量进行实时检测，当胶堆存量不足时，向卷接机控制系统发送报警信号，设备便会自动停机。

目前，卷接机上都是采用光电检测开关对胶堆存量进行检测，为了避免被机器运行时甩出的胶沫覆盖，光电检测开关与胶堆之间需要保持一定距离，光电检测开关受周围光线影响很大，经常出现检测不稳定现象。另外，光电检测开关光源的衰减也会造成检测不稳定，需要经常进行调整，给现场工作带来很大不便。

发明内容

本发明的目的是针对现有光电检测开关检测不稳定的问题，设计一种新型的胶堆检测装置，其检测结果只与照射到胶堆上的光斑位置有关，与周围环境光及光斑亮度无关，可以对卷接机上胶辊的胶堆存量进行准确检测。

为了实现上述目的本发明采用如下技术方案：

一种香烟卷接机的胶堆检测装置，包括控制板及传感器模块，控制板包括单片机、传感器信号采集接口、光源控制接口，传感器模块包括激光二极管、聚光透镜、光学镜头、线阵图像传感器及放大电路；

激光二极管、聚光透镜、光学镜头、线阵图像传感器按一定角度安装；

单片机连接光源控制接口，并控制光源控制接口的开断，光源控制接口连接激光二极管，激光二极管发射出激光，激光通过聚光透镜照射到胶堆表面形成光斑，胶堆高度不同时，光斑成像后落在线阵图像传感器上的位置也不同；

光斑经光学镜头成像后落在线阵图像传感器上，线阵图像传感器将接收到的光信号转换成电信号并经过放大电路放大后发送给单片机，单片机通过图像处理技术对放大后的图像数据进行处理并计算光斑位于线阵图像传感器上的实际位置，将胶堆的实际位置与胶堆的基准位置进行比对，根据比对结果判断胶堆的存量。

所述控制板还包括数码管通讯接口，数码管通讯接口连接有数码管和薄膜按键，数码管用于显示胶堆的基准位置和实际位置，薄膜按键用于设置胶堆的基准位置。

所述激光二极管发射的激光方向垂直于聚光透镜的光轴，光学镜头与激光方向成45度夹角，线阵图像传感器与激光方向垂直；

激光二极管发射的激光经过聚光透镜聚焦后垂直入射到被测胶堆的表面形成光斑。

所述光学镜头为可调焦距的光学镜头。

所述单片机连接线阵图像传感器，并控制调节线阵图像传感器的像素值。

所述单片机通过图像处理技术对放大后的图像数据进行处理并计算光斑位于线阵图像传感器上的实际位置，此过程采用如下步骤：

首先将送到单片机里的图像数据进行去噪处理，消除图像中的背景及噪声对检测的影响，突出图像中的有用信息，之后分析识别图像的峰值，确定图像的中心像素位置，找到该像素点位于线阵图像传感器中的位置，之后比较该像素点与基准位置像点的位置关系，进而判断胶堆的余量；当检测到胶堆余量不足时，单片机发出报警信号。

本发明一种香烟卷接机的胶堆检测装置还包括有底壳和壳体上盖组成的密封壳体，所述数码管焊接在控制板上，控制板通过螺钉固定到底壳上，线阵图像传感器、薄膜按键和激光二极管及聚光透镜分别通过接插件与控制板相连，并分别固定在底壳的专用槽位中，光学镜头安装到底壳的支架上，固定在底壳的侧面板上设有玻璃窗，玻璃窗内侧还设有激光二极管，激光二极管发射的激光经过聚光透镜后经玻璃窗出射，光斑穿过玻璃窗经光学镜头成像后落在线阵图像传感器上。

所述底壳侧面板上还设有薄膜按键。

采用如上技术方案取得的有益技术效果为：

香烟卷接机的胶堆检测装置检测结果只与照射到胶堆上的光斑位置有关，与周围环境光及光斑亮度无关，可以对卷接机上胶辊的胶堆存量进行准确检测，且使用过程中无需进行调整。解决了现有光电检测开关受环境光影响大及光源衰减经常需要进行调整的问题，同时本发明能够实时显示胶堆的实际位置和基准位置。

附图说明

图1为香烟卷接机的胶堆检测装置的电路连接框图。

图2为现场安装角度示意图。

图3为胶堆检测图像处理流程。

图4为香烟卷接机的胶堆检测装置封装图。

具体实施方式

结合附图1至4对本发明的具体实施方式做进一步说明：

在图1中，单片机负责装置的整体控制，包括采集线阵图像传感器中信号、判断胶堆余量、与数码管通讯等。光源控制接口驱动激光二极管发射，并根据光强进行反馈，从而保证光源的稳定性。激光二极管发射出激光，经过聚光透镜聚焦之后垂直照射到被测胶堆的表面，形成很小的光斑，光斑经光学镜头成像到线阵图像传感器上，胶堆高度不同时，光斑成像后落在线阵图像传感器上的位置也不同。线阵图像传感器将接收到的光信号转换成电信号并经过放大后发送给单片机，单片机通过图像处理技术对放大后的图像数据进行处理并计算光斑位于线阵图像传感器上的位置，根据该计算结果判断胶堆的存量，当胶堆存量低于设定基准时，单片机向外发出报警信号。显示管通讯接口用于连接数码管和薄膜按键，数码管用于显示胶堆的基准位置和实际位置，薄膜按键用于设置胶堆的基准位置。

如图2所示，激光二极管7、聚光透镜11、光学镜头2及线阵图像传感器3按一定角度安装。激光二极管7发射的激光方向垂直于聚光透镜11的光轴，光学镜头2与激光方向成45度夹角，线阵图像传感器3与激光方向垂直。激光经过聚光透镜11聚焦后垂直入射到被测胶堆的表面，形成很小的光斑，光斑经光学镜头2成像到线阵图像传感器3上。当胶堆充足时，光斑位于胶堆上A点，此时，光斑在图像传感器上成像于B点；当胶堆高度降低时，光斑位于胶堆上的A'点，此时，光斑在图像传感器上成像于B'点。可见，光斑在线阵图像传感器上的像点会根据胶堆位置的变化而变化。我们可以设置一个胶堆的基准位置，线阵图像传感器上会有一个对应的基准位置像点，当程序检测到线阵图像传感器上像点的位置超过基准位置像点时，就可以判断出胶堆低于基准位置，程序就会发出胶堆不足的报警信号。另外，可以通过调整光学镜头的焦距和线阵图像传感器的像素值来改变胶堆的检测灵敏度。

在图3中，卷接机的下胶辊13接触胶水14，下胶辊沾满胶水与上胶辊12接触，在上胶辊12上形成胶堆。线阵图像传感器将接收到的光信号转换成电信号并经过放大后发送给单片机进行图像处理。本发明中的图像处理程序首先将送到单片机里的图像数据进行去噪处理，消除图像中的背景及噪声对检测的影响，突出图像中的有用信息。下一步，分析识别图像的峰值，确定图像的中心像素位置，找到该像素点位于线阵图像传感器中的位置，比较该像素点与基准位置像点的位置关系，进而判断胶堆的余量。当检测到胶堆存量不足时，单片机发出报警信号。

在图4中，首先将数码管5焊接到控制板4上，控制板4通过螺钉9固定到底壳1上。接着，将线阵图像传感器3、薄膜按键6和激光二极管7及聚光透镜通过接插件与控制板4相连，并分别固定在底壳1专用槽位中。再将光学镜头2安装到底壳1支架上。然后，将玻璃窗8固定在底壳1侧面板上。最后，将壳体上盖10与底壳1固定在一起。底壳侧面板上还设有薄膜按键6，方便操作人员操作。

本发明的检测结果只与照射到胶堆上的光斑位置有关，与周围环境光及光斑亮度无关，可以对卷接机上胶辊的胶堆存量进行准确检测。

当然，以上说明仅仅为本发明的较佳实施例，本发明并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的指导下，所做出的所有等同替代、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本发明的保护。

Claims (4)

1.一种香烟卷接机的胶堆检测装置，其特征在于，包括控制板及传感器模块，控制板包括单片机、传感器信号采集接口、光源控制接口，传感器模块包括激光二极管、聚光透镜、光学镜头、线阵图像传感器及放大电路；

激光二极管、聚光透镜、光学镜头、线阵图像传感器按一定角度安装；

单片机连接光源控制接口，并控制光源控制接口的开断，光源控制接口连接激光二极管，激光二极管发射出激光，激光通过聚光透镜照射到胶堆表面形成光斑，胶堆高度不同时，光斑成像后落在图像传感器上的位置也不同；

光斑经光学镜头成像后落在线阵图像传感器上，图像传感器将接收到的光信号转换成电信号并经过放大电路放大后发送给单片机，单片机通过图像处理技术对放大后的图像数据进行处理并计算光斑位于图像传感器上的实际位置，将胶堆的实际位置与胶堆的基准位置进行比对，根据比对结果判断胶堆的存量；

所述激光二极管发射的激光方向垂直于聚光透镜的光轴，光学镜头与激光方向成45度夹角，线阵图像传感器与激光方向垂直；

激光二极管发射的激光经过聚光透镜聚焦后垂直入射到被测胶堆的表面形成光斑；

所述控制板还包括数码管通讯接口，数码管通讯接口连接有数码管和薄膜按键，数码管用于显示胶堆的基准位置和实际位置，薄膜按键用于设置胶堆的基准位置；

所述单片机通过图像处理技术对放大后的图像数据进行处理并计算光斑位于图像传感器上的实际位置，采用如下步骤：

首先将送到单片机里的图像数据进行去噪处理，消除图像中的背景及噪声对检测的影响，突出图像中的有用信息，之后分析识别图像的峰值，确定图像的中心像素位置，找到该像素点位于图像传感器中的位置，之后比较该像素点与基准位置像点的位置关系，进而判断胶堆的余量；当检测到胶堆余量不足时，单片机发出报警信号；

胶堆检测装置还包括有底壳和壳体上盖组成的密封壳体，所述数码管焊接在控制板上，控制板通过螺钉固定到底壳上，线阵图像传感器、薄膜按键和激光二极管及聚光透镜分别通过接插件与控制板相连，并分别固定在底壳的专用槽位中，光学镜头安装到底壳的支架上，固定在底壳的侧面板上设有玻璃窗，玻璃窗内侧还设有激光二极管，激光二极管发射的激光经过聚光透镜后经玻璃窗出射，光斑穿过玻璃窗经光学镜头成像后落在线阵图像传感器上。

2.根据权利要求1所述的一种香烟卷接机的胶堆检测装置，其特征在于，所述光学镜头为可调焦距的光学镜头。

3.根据权利要求1所述的一种香烟卷接机的胶堆检测装置，其特征在于，所述单片机连接线阵图像传感器，并控制调节线阵图像传感器的像素值。

4.根据权利要求1所述的一种香烟卷接机的胶堆检测装置，其特征在于，所述底壳侧面板上还设有薄膜按键。