李 乾，呂獻(xiàn)周，程 亮，歐陽(yáng)哲，涂科靜，黃智友

（紅云紅河煙草（集團(tuán)）有限責(zé)任公司會(huì)澤卷煙廠，云南曲靖 654200）

0 引言

GDX1 軟盒包裝機(jī)輔機(jī)包括YB55 小盒透明紙包裝機(jī)、YB65 條盒包裝機(jī)和YB95 條盒透明紙包裝機(jī)等，生產(chǎn)能力為40 條/min，原機(jī)包裝質(zhì)量檢測(cè)、監(jiān)控、處理已不能滿足高質(zhì)量發(fā)展要求。雖然對(duì)設(shè)備改造安裝小包外觀質(zhì)量成像檢測(cè)系統(tǒng)與煙包透明紙散包質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)，依舊產(chǎn)生質(zhì)量追溯，導(dǎo)致設(shè)備效率指標(biāo)、機(jī)組物耗指標(biāo)、質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)與企業(yè)“優(yōu)質(zhì)、高效、低耗”的目標(biāo)存在一定的差距，通過(guò)對(duì)市場(chǎng)投訴反饋記錄、車間質(zhì)量追溯記錄以及附機(jī)設(shè)備工藝特點(diǎn)進(jìn)行分析，市場(chǎng)投訴的煙包具有偶發(fā)性，包裝操作人員自檢或者質(zhì)檢員巡檢根本無(wú)法進(jìn)行精準(zhǔn)控制，包裝設(shè)備又無(wú)法杜絕該類不合格煙包的產(chǎn)生，進(jìn)而進(jìn)入成品庫(kù)流入市場(chǎng)。89%質(zhì)量追溯源于設(shè)備調(diào)整、設(shè)備保養(yǎng)、更換原輔材、人工未能及時(shí)進(jìn)行自檢產(chǎn)生的，需要停機(jī)進(jìn)行質(zhì)量追溯，因?yàn)槟硞€(gè)裝箱機(jī)可能是某幾個(gè)機(jī)組通過(guò)條煙提升器匯入，需要投入較大的人力與物力。

1 附機(jī)質(zhì)量控制研究

根據(jù)目前檢索的文獻(xiàn)資料以咨詢相關(guān)兄弟廠家，曲靖卷煙廠蔡培良等人[1]通過(guò)對(duì)YB55 小包透明紙上下面進(jìn)行成像檢測(cè)，解決透明紙散包、泡皺、反包等質(zhì)量缺陷識(shí)別并在借用現(xiàn)有機(jī)器的編碼信號(hào)，在輸出轉(zhuǎn)盤(pán)第三工位進(jìn)行剔除。廣東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司魏仲生等人[2]提出利用光纖傳感器、光纖放大器、控制器組成檢測(cè)系統(tǒng)，采用高精密/高速反應(yīng)模式（顏色匹配）、輸出模式（匹配記錄顏色記錄）對(duì)硬化后的商標(biāo)紙的煙包底部脫漏的折疊面進(jìn)行檢測(cè)，避免卡阻在六角成型導(dǎo)致的停機(jī)，但是沒(méi)有解決煙包頂部與底部質(zhì)量檢測(cè)問(wèn)題，現(xiàn)有的軟包商標(biāo)紙底部露白不會(huì)卡阻在六號(hào)成型輪內(nèi)。溫嶺市第二卷煙機(jī)械廠張超平等人[3]與蕪湖卷煙廠錢(qián)立根、王順[4]提出針對(duì)補(bǔ)煙器進(jìn)行改造，避免補(bǔ)包的煙包動(dòng)作不協(xié)調(diào)進(jìn)入YB65 煙包供給通道產(chǎn)生的“CT 推桿阻塞”“CT 下折疊器故障”“CT 上折疊器故障”，同時(shí)解決了現(xiàn)有的煙包補(bǔ)包器中煙包容易與旋轉(zhuǎn)模盒中煙包摩擦的問(wèn)題，但是無(wú)法解決第四工位補(bǔ)到傾斜一定角度的煙包，導(dǎo)致卡阻出裝盤(pán)第五工位，引發(fā)的整個(gè)YB65 煙包供給通道的煙包受到擠壓變形問(wèn)題以及透明紙粘連導(dǎo)致的CT 推桿阻塞導(dǎo)致的變形煙包。南京電子科技公司研發(fā)的量子型條煙缺包檢測(cè)裝置利用條煙內(nèi)煙包鋁箔紙對(duì)量子束具有擾動(dòng)性，主控板信號(hào)電路根據(jù)量子接收器量子束強(qiáng)度高低信號(hào)的高低進(jìn)而判斷是否缺包，無(wú)法對(duì)條包內(nèi)的煙包是否變形進(jìn)行檢測(cè)，以及煙條推送不到位引發(fā)的上折疊器在煙條中間壓下一個(gè)痕跡，包裹條透明紙后條煙外觀成像系統(tǒng)無(wú)法剔除的問(wèn)題。紅河卷煙廠楊錳等人[5]利用通過(guò)熱成像技術(shù)對(duì)熱融膠是否正確上膠的檢測(cè)系統(tǒng)，用于FX-2型包裝機(jī)。貴州中煙畢節(jié)卷煙廠王振國(guó)等人[6]提出對(duì)膠缸進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)，避免包裝設(shè)備受設(shè)備振動(dòng)、檢修、操作等外力因素影響，使得膠缸鎖緊裝置的手柄松動(dòng)而引起膠缸移位的現(xiàn)象，造成條盒缺膠少膠等質(zhì)量缺陷，但是目前GDX1 機(jī)組使用的是冷膠液，熱成像技術(shù)無(wú)法應(yīng)用，同時(shí)鎖緊機(jī)構(gòu)改進(jìn)，無(wú)法解決條盒膠缸膠位檢測(cè)與部分噴射涂膠機(jī)構(gòu)故障原因。廣西中煙工業(yè)公司研發(fā)了卷煙包裝機(jī)自檢提醒執(zhí)行系統(tǒng)，該系統(tǒng)包裝機(jī)的鏈條輸送帶雙包檢測(cè)信號(hào)、手動(dòng)剔除信號(hào)及設(shè)備運(yùn)行信號(hào)接入控制的輸入口，可編程邏輯控制器PLC 的控制方式為：當(dāng)設(shè)備運(yùn)行時(shí)煙包從雙包檢測(cè)器下通過(guò)，由此產(chǎn)生與煙包數(shù)量相一致的脈沖序列，控制器對(duì)脈沖數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，當(dāng)統(tǒng)計(jì)值達(dá)到預(yù)先設(shè)定的閥值時(shí)，控制器輸出一個(gè)信號(hào)驅(qū)動(dòng)繼電器，其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，使連接警示燈的電源導(dǎo)通，警示燈發(fā)出閃光信號(hào)提醒操作人員自檢[7]。這種根據(jù)煙包數(shù)自檢比現(xiàn)有MES（Manufacturing Execution System，制造企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程執(zhí)行管理系統(tǒng)）定時(shí)自檢更加合理，但是也是存在缺陷的，例如設(shè)備修理、更換輔料、包裝機(jī)剔除異常等時(shí)候，如果還是根據(jù)煙包數(shù)進(jìn)行自檢，容易導(dǎo)致大面積的翻箱，質(zhì)量隱患風(fēng)險(xiǎn)更加不可控，同時(shí)無(wú)法對(duì)操作人員是否進(jìn)行自檢無(wú)法進(jìn)行閉環(huán)反饋，無(wú)法真正地及早發(fā)現(xiàn)質(zhì)量缺陷并進(jìn)行控制。

2 質(zhì)量控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 煙包頂部與底部折疊質(zhì)量檢測(cè)的研究

通過(guò)在CT 推桿前煙包輸送通道安裝兩個(gè)成像檢測(cè)工業(yè)相機(jī)對(duì)煙包頂部與底部進(jìn)行機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)，在圖像處理軟件Halcon 的HDevelop 利用Blob 分析、形態(tài)學(xué)、圖像的運(yùn)算、匹配、測(cè)量等功能內(nèi)不同算法編寫(xiě)算法部分，使用Microsoft Visual Studio C++開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序，從HDevelop 中導(dǎo)出算法代碼并集成到應(yīng)用程序中，將煙包頂部封簽歪斜、煙包頂部漏煙支、煙包頂部鋁箔紙折疊不良、煙包頂部透明紙折疊不良、煙包底部商標(biāo)紙折疊不良、煙包底部露白、煙包底部透明紙折疊不良、煙包前后端面變形、煙包側(cè)面凹陷進(jìn)行成像識(shí)別并借助機(jī)器編碼信號(hào)對(duì)識(shí)別出質(zhì)量缺陷的煙包進(jìn)行移位標(biāo)識(shí)，在YB65 輸送通道不合格煙條剔除裝置進(jìn)行剔除，同時(shí)對(duì)于連續(xù)的質(zhì)量缺陷問(wèn)題進(jìn)行停機(jī)處理，并顯示停機(jī)原因。

2.2 條盒紙膠液有無(wú)檢測(cè)的研究

當(dāng)煙包與已涂膠的條盒紙均達(dá)到機(jī)器的包裝位置后，框選折疊器將條盒紙向前推進(jìn)前，利用堡盟hhs 冷膠傳感器對(duì)條盒紙兩側(cè)固定涂膠位置點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果傳輸?shù)浇邮掌魃?，控制器讀取接收器的檢測(cè)信號(hào)并在內(nèi)部程序進(jìn)行處理[8]。進(jìn)而通過(guò)連續(xù)檢測(cè)有無(wú)膠液，避免膠缸脫落、自動(dòng)噴膠裝置故障和膠缸膠液過(guò)低導(dǎo)致大量條盒紙不沾的質(zhì)量缺陷。

2.3 煙條內(nèi)煙包變形研究

為確保從YB95 美容器出口的煙條內(nèi)無(wú)嚴(yán)重變形的煙包和少包的質(zhì)量缺陷，煙條上下面的線圈組成電感傳感器，當(dāng)煙條接近線圈并向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，傳感器與鋁箔紙的磁場(chǎng)發(fā)生改變，主板系統(tǒng)會(huì)接收變化的數(shù)據(jù)，傳輸?shù)娇刂贫诉M(jìn)行顯示[9]。同時(shí)，YB95 出口的取樣裝置移除傳輸通道，避免流入裝箱機(jī)工段。

2.4 自檢提示系統(tǒng)的改進(jìn)

根據(jù)包裝機(jī)不同的故障信息、輸出轉(zhuǎn)盤(pán)剔除裝置剔除信息、條煙剔除板剔除信息、包裝機(jī)人工停機(jī)信息、美容器出口計(jì)數(shù)信息進(jìn)行綜合判斷并取樣，結(jié)合人工是否自檢信息進(jìn)行停機(jī)處理，改變現(xiàn)在根據(jù)10 min 或者生產(chǎn)多少條進(jìn)行自檢提示的模式。

（1）故障停機(jī)信號(hào)包括CT 阻塞、條盒紙不齊、下折疊器故障、上折疊器故障、第一提升器故障、第二提升器故障等（圖1）。當(dāng)故障停機(jī)信號(hào)觸發(fā)時(shí)候，控制器根據(jù)故障信號(hào)的不同，結(jié)合編碼器信號(hào)確定從特制取樣口到故障點(diǎn)的條數(shù)（人工設(shè)置），并且取樣煙條數(shù)不同，綜合對(duì)YB65 剔除板剔除信號(hào)、YB55 輸出轉(zhuǎn)盤(pán)剔除信號(hào)、美容器出口煙條計(jì)數(shù)信息，通過(guò)移位程序記錄的煙條數(shù)（取整，故障點(diǎn)到取樣出口條數(shù)+YB55 剔除/5+YB65 剔除板條數(shù)），包括前后兩條，共3 條，取樣程序結(jié)束時(shí)間為第三條取樣結(jié)束。人工停機(jī)包括安全聯(lián)鎖、緊急按鈕、停機(jī)按鈕觸發(fā)的停機(jī)信號(hào)，當(dāng)人工手動(dòng)停機(jī)的時(shí)候，美容器出口計(jì)數(shù)從0 累計(jì)到80條后，調(diào)用取樣程序；當(dāng)YB55 轉(zhuǎn)塔信號(hào)剔除信號(hào)連續(xù)高電平時(shí)候，連續(xù)剔除大于8 次，控制設(shè)備停機(jī)，通過(guò)移位程序記錄的煙條數(shù)（取整，取樣口到六角成型轉(zhuǎn)塔出口的煙條數(shù)+YB55 剔除/5+YB65 剔除板條數(shù)），包括后面一條，共兩條，取樣程序結(jié)束時(shí)間為第三條取樣結(jié)束；當(dāng)沒(méi)有故障停機(jī)信號(hào)、人工停機(jī)信號(hào)以及輸出轉(zhuǎn)盤(pán)連續(xù)剔除（>8 次）信息，根據(jù)編碼器信號(hào)，由最后一次取樣信號(hào)開(kāi)始，美容器出口計(jì)數(shù)380條后進(jìn)行取樣。

圖1 附機(jī)質(zhì)量控制系統(tǒng)組成

（2）自動(dòng)取樣（圖2）。當(dāng)輸送通道的底部光纖檢測(cè)到被取樣的煙條，控制器發(fā)出取樣程序，位于煙條輸送通道兩側(cè)的左右?jiàn)A緊裝置夾緊煙條，步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)一定脈沖數(shù)后，夾緊氣缸松開(kāi)，煙條掉落容納箱內(nèi)，步進(jìn)電機(jī)反裝恢復(fù)初始狀態(tài)。當(dāng)取樣程序結(jié)束時(shí)候，容納箱開(kāi)設(shè)的缺口對(duì)著漫反射光纖開(kāi)始記錄3 min 內(nèi)是否有人將樣煙取出自檢，如果沒(méi)有取出自檢，設(shè)備停機(jī)并警報(bào)，如果取出自檢煙。該移位程序結(jié)束等待新的循環(huán)。

圖2 取樣邏輯控制

所有的故障停機(jī)信號(hào)、人工停機(jī)信號(hào)以及輸出轉(zhuǎn)盤(pán)連續(xù)剔除信號(hào)取樣作為控制器多線程進(jìn)行處理，由故障停機(jī)信號(hào)引起移位程序期間，系統(tǒng)控制對(duì)人工停機(jī)信號(hào)不在調(diào)用取樣程序，避免因?yàn)椴僮魅藛T自檢不及時(shí)導(dǎo)致的頻繁停機(jī)。

3 總結(jié)

從質(zhì)量追溯產(chǎn)生的原因以及設(shè)備檢測(cè)的盲區(qū)為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)煙包底部與頂部進(jìn)行成像檢測(cè)、對(duì)條盒膠位進(jìn)行判斷、對(duì)煙條內(nèi)煙包是否變形識(shí)別、優(yōu)化自檢程序，強(qiáng)化過(guò)程質(zhì)量控制，杜絕重大質(zhì)量缺陷的發(fā)生，避免大量相同質(zhì)量缺陷的產(chǎn)品流入到成品庫(kù)，降低車間翻箱頻次與翻箱的條數(shù)，為集團(tuán)高質(zhì)量發(fā)展夯實(shí)質(zhì)量根基。