[发明专利]一种在线式烟支打孔机、控制系统及其控制方法

权利要求书

1.一种在线式烟支打孔机控制方法，其特征在于：在线式烟支打孔机安置在卷烟接嘴机调头轮的后续鼓轮轮系上，或接于后续鼓轮轮系之后，包括表面周向设有吸嘴的鼓轮，当鼓轮正常运转时，每个吸嘴上吸附有一根烟支，所述烟支的一端外伸出鼓轮外，在每根烟支外伸端的内侧设有对应的一组聚焦镜，所述聚焦镜随鼓轮上的吸嘴同步运行；

鼓轮中心点附近设有光束扫描装置，光束扫描装置的入射端设在激光光源的出射光路中，所述光束扫描装置射出的每一束激光均对应一组聚焦镜，所述聚焦镜射出的聚焦光束聚焦在对应的烟支外伸端表面；所述激光光源通过柱面镜1光束变换后射入光束扫描装置的入射端；每一组所述聚焦镜与光束扫描装置之间均安置有一组光束整形镜，所述光束整形镜与聚焦镜 同步运行；

所述光束扫描装置为旋转多面棱镜，棱镜的旋转方向为顺鼓轮旋转方向、或逆鼓轮旋转方向，光束经过每一镜面反射后形成鼓轮的60-240度范围的扫描区域；

具体控制方法如下：

步骤1、旋转多面棱镜相对于烟支运行方向进行逆向旋转或者逆行扫描或者顺向旋转或者顺行扫描；

对应扫描打孔区域内，烟支运行的同时还进行围绕自身轴线进行360度自转；

步骤2、当旋转多面棱镜的某个面收到入射光时，该入射光的脉冲时序与旋转多面棱镜的速度和相位、以及打孔区域内分布并运动的每一烟支进行匹配，使得该反射面分别把每束脉冲入射光均对应地反射至所扫描到的每支烟支上，而一次完成在扫描打孔区域内所有烟支上都形成一个孔的扫描；

此时所述入射光的脉冲时序与旋转多面棱镜的速度和相位匹配，使得前一烟支完成打孔后且下一相邻的烟支运行到达某一位置时，多面棱镜的该反射面也刚好扫描至该位置，把对应的下一束脉冲光束，反射至该下一支烟支而完成打孔；

该入射光的脉冲时序与旋转多面棱镜的速度和相位、烟支运行的速度、相邻两支烟支之间距离、打孔区域内烟支分布和数量因素相关联；

步骤3、所述多面棱镜的下一面镜面，对应打孔区域内所有烟支上相邻的下一个孔洞的扫描；

此时所述入射光的脉冲时序与旋转多面棱镜的速度和相位如此的匹配，使得烟支自旋一个相邻孔位的角度后且运行到达某一位置时，多面棱镜的反射面也刚好扫描至该位置，把对应的脉冲光束，反射至该支烟支上而形成的相邻孔位的打孔；

该入射光的脉冲时序与旋转多面棱镜的速度和相位、鼓轮运行的速度、打孔区域的长短、烟支自旋一个相邻孔位的角度所需的时间、 烟支上孔数的设定因素相关联；

步骤4、重复步骤2、3直至烟支上打满预设个数孔为止；

所述旋转多面棱镜与烟支的配合关系表现为--

旋转多面棱镜的相邻两个镜面在同一支烟支上完成相邻两个孔洞的打孔，所需的脉冲时序和棱镜旋转速度计算如下：

① 逆行扫描时动态扫描系数计算法：

所述烟支旋转一周需时间：1/(Nf*b);相邻孔的时间间隔：T2=1/(Nf*b*N)；

前一个反射面完成一支烟打孔后，该烟支自旋一个相邻孔位的角度后且运行到达某一位置时，该烟支已经运行距离=Nf*T2；

下一个反射面及其脉冲光束也刚好扫描至该位置，在此位置完成下一个打孔，而形成烟支上相邻孔洞的成型，此时，下一个棱镜面或扫描光束已经运行距离=2*N1*T2，两者之和应该等于棱镜相邻两个反射面或扫描光束所包含的鼓轮弧长；

Nf*T2+2*N1*T2=β/C ,

棱镜旋转速度：2*N1=β/(C*T2)-T2*Nf；N1=(β*b*N/C-1)*Nf/2；

对应打孔脉冲的序列周期为：T2=1/(b*N*Nf)；

其中：孔数-N、鼓轮转速-Nf、鼓轮转1圈烟支围绕吸嘴中轴自转-b圈、棱镜的面数-C、棱镜转速-N1、β扫描系数、打孔范围内烟支间隔数n，β具体为中心光束扫描应用时为1、多棱镜扫描应用时为2；

②顺行扫描时动态扫描系数计算法：

所述烟支旋转一周需时间：1/(Nf*b);相邻孔的时间间隔：T2=1/(Nf*b*N)；

前一个反射面完成一支烟打孔后，该烟支自旋一个相邻孔位的角度后且运行到达某一位置时，烟支运行距离=Nf*T2；

下一个反射面也刚好扫描至该位置，必须在此位置完成另一个打孔，才能形成烟支上相邻孔洞的成型，此时，下一个棱镜面或扫描光束已经运行距离=2*N1*T2，应该等于棱镜相邻两个反射面或扫描光束所包含的鼓轮弧长β/C与烟支运行距离Nf*T2之和；

2*N1*T2=Nf*T2+ β/C,

棱镜旋转速度：N1=β*b*N/2*C+Nf/2；

对应打孔脉冲的序列周期为：T2=1/(b*N*Nf)；

其中：孔数-N、鼓轮转速-Nf、鼓轮转1圈烟支围绕吸嘴中轴自转-b圈、棱镜的面数-C、棱镜转速-N1、β扫描系数，中心光束扫描应用时为1、多棱镜扫描应用时为2、打孔范围内烟支间隔数n；

③逆行扫描时静态扫描法：

烟支完成自转一周打N孔，则需要N个棱镜面，所述烟支旋转一周需时间：1/(Nf*b)；

烟支相邻孔之间的时间间隔：T2=1/(b*Nf*N)；

棱镜在T2时间内运行距离=N1*T2；

对应棱镜两个面扫描行走的弧长：α*1/C；

即：N1*T2=α/C；

多面镜旋转速度：N1=1/(C*T2)=α*b*N*Nf/c；

对应打孔脉冲的序列周期为：T2，

其中：孔数-N、鼓轮转速-Nf、鼓轮转1圈烟支围绕吸嘴中轴自转-b圈、棱镜的面数-C、棱镜转速-N1、α扫描系数、打孔范围内烟支间隔数n，α与孔数N有关，为小于1的常数；

④顺行扫描时静态扫描法：

烟支完成自转一周打N孔，则需要N个棱镜面，所述烟支旋转一周需时间：1/(Nf*b)；

烟支相邻孔之间的时间间隔：T2=1/(b*Nf*N)；

棱镜在T2时间内运行距离=N1*T2；

对应棱镜两个面扫描行走的弧长：α*1/C；

即：N1*T2=α/C；

多面镜旋转速度：N1=1/(C*T2)=α*b*N*Nf/c；

对应打孔脉冲的序列周期为：T2，

其中：孔数-N、鼓轮转速-Nf、鼓轮转1圈烟支围绕吸嘴中轴自转-b圈、棱镜的面数-C、棱镜转速-N1、打孔范围内烟支间隔数n，α扫描系数、α与孔数N有关，为大于1的常数。