[发明专利]一种非接触式激光测径仪及其测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种非接触式激光测径仪及其测试方法，属于烟草设备技术领域。

背景技术

随着烟草行业的发展，竞争越来越激烈，对卷烟品质的要求也越来越高。滤棒是卷烟的重要组成部分，其圆周的大小直接影响着烟支的接装质量，滤棒的圆周过大或过小都将导致烟支漏气、掉嘴、烟支外观不良等重大质量缺陷的发生。不但给企业的产品形象带来严重的损害，而且消费者的利益也蒙受了损失，同时还增加了物料的消耗。可见，保证滤棒圆周大小的稳定性是提高卷烟产品品质的关键环节。

目前国内普遍使用的KDF2/KDF3滤棒成型机是通过气压检测方式检测滤棒圆周，这种方式测量到的喷嘴内滤棒圆周变化所引起的气压变化值非常微弱，检测信号易受干扰，气压与圆周变化关系为非线性，再加上现场所提供的气体压力波动的影响，检测精度较低，稳定性较差，不能满足生产要求。再者其测量喷嘴易集灰尘和胶垢造成测量失准，因经常停机保养测量管会造成设备运行效率低、原辅料消耗大等问题，严重制约了滤棒圆周稳定性的提高。由于存在较多缺陷，生产中并未使用气压检测装置。

实际生产中主要是依靠操作工经验性的通过量烟板估测滤棒圆周大小，这种检测方式存在滞后性、劳动强度大、精度低等问题。

部分滤棒成型机配有离线圆周检测装置。目前广泛使用的滤棒离线检测装置有DTS测试系统、MTS系列型烟支/滤棒综合测试台和QTM综合测试台。离线检测方式是通过人工或自动取样装置抽取一定数量的滤棒，利用滤棒综合测试台测量圆周，根据离线测量数据，人工调节直径电机左右旋转，从而降低或升高成型压板冷却条的高度，增大或减小圆周。该装置间隔一段时间自动取出样品进行检测，也没有达到滤棒圆周在线实时监控的程度，其检测数据反馈给设备和操作者的时间有一定的滞后性。而且这种离线检测方法，取样数量很有限，通过部分滤棒的测量数据来判断整体的圆周情况，只能是一种粗略的估计测量，不能全面真实反映在线生产的滤棒圆周状况。

福建龙岩卷烟厂对滤棒圆周在线检测装置采用成像法进行了研究，成像法是通过成像技术将滤棒的端部拍摄下来，通过图像处理技术计算出滤棒的圆周，但在使用过程中也发现了一些不足：当滤棒成大小头时，由于检测装置只能拍摄滤棒的一个端部，检测结果会出现偏差；由于滤棒在传输过程中存在抖动现象，成像的图像就会与实际滤棒不符；成型工段粉尘较大，当摄像头镜头上的粉尘较厚时，将直接影响检测效果，因此开机一段时间就必须停机清洁，影响了设备的有效作业率；由于KDF2在滤棒成型过程中比较容易因为切刀粘胶而造成滤棒的毛切现象，毛切成像后会在图像上形成阴影，使计算结果失准，易造成系统驱动电机误动作。

当前，随着烟草行业“减害降焦”步伐的加快，高透、复合滤棒在卷烟生产中的运用越来越广泛。原有气压检测方式受滤棒透气度的影响，无法实现对其圆周的精确控制。如果激光检测技术能够得到成功应用，其非接触式检测方式不受滤棒透气度的影响，能够广泛适用于各种滤棒圆周的精确控制。

目前，公知的非接触式激光测径仪只有单方向和双方向两种，主要用于在线测量各种横截面为圆的材料直径，比如各种电线、电缆、漆包线、软管和其他线材。但是对于横截面为非圆的滤棒（烟支）直径的测量却存在测量结果准确性低，与离线综合测试台测量出的结果存在偏差，无法对在线生产的滤棒（烟支）圆周的质量情况起到判定、指导和控制作用。另外，应用双方向激光测径仪测量在线滤棒（烟支）的圆周时，测试窗口易集灰尘和胶垢导致测量结果的精度和准确性大大降低。

而KDF2/KDF3滤棒成型机是一个结构和系统十分完整和紧凑的设备，对其结构分析，在满足设备现有功能不受影响的情况下，可以对滤棒进行检测的空间极为有限。同时KDF3生产滤棒的速度到达10m/s，测试对象的直径在10mm左右。测试对象（滤棒）的外部形状和成型纸不能受损，需要在每支滤棒上进行圆周测试，而单向或者双向都难以满足测试精度和数据处理的需要。这些问题正是目前需要突破的难点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：本发明提供一种非接触式激光测径仪及其测试方法，以用于解决：当前滤棒测径仪不能在线实时测量滤棒直径的问题；当前滤棒测径仪不能高速检测滤棒直径的问题；当前滤棒测径仪测量精度不够高的问题；当前滤棒测径仪体积尺寸过大的问题，不能安装于滤棒成型机滤棒出口处的狭小安装空间内的问题；当前滤棒测径仪不能消除滤棒附着的胶水对测量精度的影响的问题；当前测径仪测量结果不能实时反馈给滤棒成型机以实时控制滤棒的生产过程的问题。