孫華強(qiáng) 李浩然 于勇 郇浩 付得昌

摘? 要：裝封箱機(jī)完成50條煙的裝箱，是卷煙生產(chǎn)的最后一道工序。裝封箱生產(chǎn)過(guò)程有著嚴(yán)格的工藝質(zhì)量要求，但是缺條在生產(chǎn)過(guò)程中是不能被忽視的嚴(yán)重質(zhì)量問(wèn)題。為了有效地避免缺條箱煙的產(chǎn)生，卷煙生產(chǎn)企業(yè)均在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)配備了缺條檢測(cè)裝置?，F(xiàn)有的缺條檢測(cè)種類繁多，在使用過(guò)程中存在或多或少的問(wèn)題。了解現(xiàn)有缺條檢測(cè)的工作原理與使用特點(diǎn)對(duì)生產(chǎn)廠家因地制宜地選擇缺條檢測(cè)具有十分重要的指導(dǎo)意義。在同一生產(chǎn)線配合使用兩種類型的缺條檢測(cè)會(huì)更有效地避免箱缺條的產(chǎn)生。

關(guān)鍵詞：裝封箱機(jī);卷煙生產(chǎn);缺條檢測(cè);箱缺條

中圖分類號(hào)：TS43? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2019）11-0173-03

Abstract： The packing and sealing machine completes the packing of 50 cigarettes， which is the last process of cigarette production. There are strict process quality requirements in the production process of packing and sealing， but the lack of strip is a serious quality problem that cannot be ignored in the production process. In order to effectively avoid the production of missing boxes of cigarettes， cigarette production enterprises are eq

引言

通過(guò)分析箱缺條產(chǎn)生的原因和客戶的需求，便于理解客戶對(duì)箱缺條檢測(cè)的具體要求與重視程度。分析國(guó)內(nèi)外不同箱缺條檢測(cè)的工作原理和使用特點(diǎn)，可知缺條檢測(cè)從完成單一的探測(cè)功能向更加穩(wěn)定、安全、易于維護(hù)和智能化的方向發(fā)展[1-9]。了解實(shí)際需求與不同缺條檢測(cè)特點(diǎn)后，采用AHP層次分析法進(jìn)行輔助選擇是客戶取得合理有效結(jié)論的最佳途徑。

1 箱缺條的產(chǎn)生

封箱機(jī)主要功能是完成定量煙條的裝箱工作。以YP11型封箱機(jī)為例，條煙通過(guò)輸入皮帶不斷進(jìn)入封箱機(jī);每進(jìn)入5條煙，輸入擋銷截住后面的條煙，提升器將5條煙抬升一次，然后后續(xù)條煙再次進(jìn)入，直至形成5×5的條煙堆疊，推板將堆疊推入煙箱一次，經(jīng)過(guò)兩次推入過(guò)程完成一件煙的裝箱工序。然后封箱機(jī)用膠帶或熱熔膠將煙箱封裝后，通過(guò)輸送輥輸出。

煙條在輸送和推入煙箱過(guò)程中，存在煙條歪斜和少推入的可能，這樣就會(huì)造成箱裝缺條的產(chǎn)生。雖然此種情況為小概率事件，但一旦發(fā)生，會(huì)造成不必要麻煩，還會(huì)影響生產(chǎn)企業(yè)聲譽(yù)。

依靠人力來(lái)識(shí)別箱缺條不僅會(huì)增加人力成本，而且可靠性不強(qiáng)。為了能有效地解決這一問(wèn)題，許多卷煙廠在生產(chǎn)線上設(shè)有缺條檢測(cè)裝置，目前箱缺條檢測(cè)方式方法包括視覺(jué)成像檢測(cè)法、稱重法、核輻射探測(cè)、電容探測(cè)、電感探測(cè)式和負(fù)壓探測(cè)等。這些方法能有效檢測(cè)出缺條箱煙，但各自特點(diǎn)鮮明，客戶使用感受迥異。

圖1 煙條輸送和推入煙箱過(guò)程示意圖

2 針對(duì)箱缺條檢測(cè)系統(tǒng)的卡諾分析

通過(guò)收集并分析客戶需求，可以輔助我們制定標(biāo)準(zhǔn)來(lái)評(píng)判箱缺條檢測(cè)系統(tǒng)的優(yōu)劣。箱缺條檢測(cè)系統(tǒng)的客戶主要在公司內(nèi)部，包括封箱機(jī)的使用者、維護(hù)者和管理者以及下一工序相關(guān)方。卡諾模型是東京理工大學(xué)教授狩野紀(jì)昭發(fā)明的對(duì)用戶需求分類和優(yōu)先排序的工具，是目前比較成熟質(zhì)量分析工具。他將產(chǎn)品服務(wù)的質(zhì)量特性劃分為五類：基本型需求（基本質(zhì)量），期望型需求（一元質(zhì)量），興奮型需求（魅力質(zhì)量），無(wú)差異型需求，反向型需求（逆向質(zhì)量）[10]。在分析箱缺條檢測(cè)系統(tǒng)時(shí)分析后兩項(xiàng)意義不大，因此不予考慮。

通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查的方式收集到客戶需求，進(jìn)而可以得到上面的卡諾模型，由圖2可知客戶對(duì)箱缺條檢測(cè)的基本質(zhì)量集中在探測(cè)的準(zhǔn)確性，即檢測(cè)的誤檢率與漏檢率兩項(xiàng)指標(biāo);一元質(zhì)量集中在采購(gòu)成本、操控性能、安全性能和使用維護(hù)難易程度上;而魅力質(zhì)量集中在統(tǒng)計(jì)分析、系統(tǒng)穩(wěn)定性和適應(yīng)能力上。

3 箱缺條檢測(cè)的探測(cè)原理

視覺(jué)成像型箱缺條檢測(cè)的原理是將采集上來(lái)的像素點(diǎn)，按照設(shè)定的值劃分為黑和白兩類，然后通過(guò)分析整張圖片黑白區(qū)域的面積、位置、形狀、角度等數(shù)據(jù)來(lái)識(shí)別缺陷。相機(jī)在特定時(shí)間拍攝煙箱內(nèi)條煙堆疊的照片，然后通過(guò)與注冊(cè)的樣片進(jìn)行對(duì)比來(lái)識(shí)別是否存在缺條。

稱重型箱缺條檢測(cè)，是將煙箱的重量信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出，按照轉(zhuǎn)換方式稱重傳感器可以分為光電式、電磁力式、電阻應(yīng)變式、電容式等多種形式。無(wú)論采用何種方式都是通過(guò)比較重量來(lái)識(shí)別箱煙內(nèi)是否缺條。目前行業(yè)內(nèi)以電阻應(yīng)變式稱重傳感器應(yīng)用較多。

核輻射型箱缺條檢測(cè)，是基于核輻射粒子的穿透能力、物體吸收特性，當(dāng)射線通過(guò)被檢測(cè)物體時(shí)，正常包裝箱煙與缺條箱煙對(duì)射線吸收能力不同，多數(shù)情況下是存在空隙時(shí)透過(guò)的射線強(qiáng)。采用高靈敏度的射線探測(cè)元件，接收透射過(guò)箱煙的射線的強(qiáng)度信號(hào)，從而準(zhǔn)確分辨煙箱內(nèi)是否缺條。煙草行業(yè)內(nèi)多采用γ射線進(jìn)行箱缺條檢測(cè)。

電容式箱缺條檢測(cè)，由電容量的計(jì)算公式C=ε·s/d可知，電容量取決于ε、s、d三個(gè)參數(shù)，如果保持其中兩個(gè)參數(shù)不變，會(huì)得到電容量與另外一個(gè)參數(shù)的單值函數(shù)關(guān)系。電容式箱缺條檢測(cè)就是基于這一原理，目前行業(yè)內(nèi)多采用控制s、d兩個(gè)參數(shù)，根據(jù)缺條箱煙與正常箱煙極板內(nèi)介電系數(shù)的差異來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)缺條箱煙的識(shí)別。

電感式箱缺條檢測(cè)，是基于電渦流效應(yīng)而工作的傳感器。內(nèi)含鋁箔的煙條在接近電感接近開(kāi)關(guān)時(shí)，鋁箔內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生渦流，這個(gè)渦流反作用于接近開(kāi)關(guān)，使內(nèi)部電路的參數(shù)發(fā)生變化。當(dāng)電感接近開(kāi)關(guān)前沒(méi)有條煙時(shí)，檢測(cè)內(nèi)部參數(shù)不會(huì)發(fā)生變化，據(jù)此判斷出缺條箱煙。

負(fù)壓探測(cè)型箱缺條檢測(cè)的原理是通過(guò)比較吸盤(pán)壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)的。具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程是：吸盤(pán)固定在推入板上，觸發(fā)開(kāi)關(guān)通過(guò)處理器啟動(dòng)電磁閥，電磁閥將負(fù)壓導(dǎo)通至吸盤(pán)，當(dāng)所有條煙接觸吸盤(pán)時(shí)，條煙被吸住，此時(shí)負(fù)壓檢測(cè)檢測(cè)壓力。通過(guò)設(shè)定檢測(cè)閥值，區(qū)分出存在缺條泄壓的情形與無(wú)缺條接近負(fù)壓源的情形來(lái)完成識(shí)別過(guò)程。

4 應(yīng)用效果

視覺(jué)成像型箱缺條檢測(cè)采用非接觸式的探測(cè)方式，不會(huì)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量造成影響，同時(shí)因檢測(cè)系統(tǒng)集成于計(jì)算機(jī)之上，因此具備統(tǒng)計(jì)分析、調(diào)看歷史圖像等等魅力質(zhì)量;不足之處主要體現(xiàn)在更換牌號(hào)時(shí)要及時(shí)調(diào)整相關(guān)參數(shù)，另外對(duì)反光率高的條煙識(shí)別準(zhǔn)確性不高。

稱重型箱缺條檢測(cè)雖然采用接觸探測(cè)的方式，但是不會(huì)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量造成影響，維護(hù)和使用方便。值得注意的是一箱煙共有50條煙，缺失一條重量偏差僅為2%左右，稱重型箱缺條檢測(cè)在理想狀態(tài)下可以探測(cè)出來(lái)，但實(shí)際應(yīng)用中會(huì)因機(jī)械振動(dòng)、不同批次材料等因素造成誤判。

核輻射型箱缺條檢測(cè)探測(cè)準(zhǔn)確度高，穩(wěn)定性強(qiáng)，對(duì)多品種小批次的生產(chǎn)模式適應(yīng)能力強(qiáng);不足之處在于維護(hù)難度高，存在輻射傷害的風(fēng)險(xiǎn)。

電容式箱缺條檢測(cè)，檢測(cè)探測(cè)準(zhǔn)確度高;不足之處在于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生產(chǎn)不同批次產(chǎn)品情況下要及時(shí)調(diào)整靈敏度。

電感式箱缺條檢測(cè)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜維護(hù)難度高，值得注意的是電感式箱缺條檢測(cè)對(duì)采用無(wú)金屬的環(huán)保材料無(wú)法檢測(cè)。

負(fù)壓探測(cè)型箱缺條檢測(cè)，對(duì)多品種小批次的生產(chǎn)模式適應(yīng)能力強(qiáng)，調(diào)整使用方便;不足之處在于對(duì)氣路密封性要求高，需定期進(jìn)行保養(yǎng)維護(hù)。

以上是對(duì)六種箱缺條檢測(cè)典型特點(diǎn)簡(jiǎn)單陳述，使用方在選用時(shí)要根據(jù)具體需求靈活選擇。若不好做出決定，建議采用AHP層次分析法進(jìn)行輔助選擇。

5 結(jié)束語(yǔ)

了解箱缺條的產(chǎn)生機(jī)理和客戶對(duì)缺條檢測(cè)的需求后，可知探測(cè)的準(zhǔn)確性是客戶最看重的，同時(shí)更加便捷友好的交互會(huì)提升客戶的使用體驗(yàn)?，F(xiàn)在還沒(méi)有一種缺條檢測(cè)能夠完美的解決客戶的所有需求，但可以設(shè)想的是隨著技術(shù)的發(fā)展和更新，新的箱缺條檢測(cè)方式還會(huì)不斷產(chǎn)生，更具針對(duì)性的檢測(cè)方式會(huì)使缺條檢測(cè)更加符合客戶需求。

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uipped with missing strip detection devices in the production site. There are many kinds of missing bar detection， and there are more or less problems in the process of use. Understanding the working principle and application characteristics of the existing strip detection has a very important guiding significance for manufacturers to select the strip defect detection according to local conditions. The combination of two types of strip detection in the same production line will more effectively avoid the occurrence of box sliver.

Keywords： packing and sealing machine; cigarette production; missing strip detection; box missing strip