1. 課題背景

目前，包裝機由於自身原因， 會有幾率出現以下幾種內襯紙和內卡紙包裝不到位的情況 ：煙包內框紙丟失，及內框紙過大的偏移 ；煙包上部（翻蓋）的無接拉片，及頂部的鋁箔紙未折疊到位 ；煙包下部的鋁箔內襯紙的過大折皺、及破損； 下部鋁箔紙未折疊到位。當包裝工序其中 一步出現問題時就有可能出現不合格產品， 對設備性能不影響的缺陷比如內框紙或拉 片缺失等情況，不合格產品進入下一道工 序從而產生壞煙包並流入成品煙中。對設 備性能有很大影響的缺陷比如內襯紙折皺、內框紙歪斜等情況，輕則使設備機械錯位， 重則造成機械零部件損壞，造成經濟損失。

設計本係統就是為了解決以上問題。通過係統檢測出問題煙包，並將其在六號 輪剔除部位剔除，減少進入下一工序的幾 率。本項目充分考慮自動剔除過程中的影 響因素，運用控製理論，構建工藝模型， 最終完成本係統的設計。

2. 係統設計
   1. 設計原則

在最大限度地滿足被控對象控製要求的前提下，力求使控製係統簡單、經濟、安全可靠 ；並考慮到今後生產的發展和工藝的改進，適當留有餘地。

1. 2. 工作原理設計

本係統將原來線性的工作模式轉變成一種自動檢測控製的閉環控製。利用成像裝置對某個固定進行成像檢測，當檢測到壞煙包時，通過控製器將控製信號發送到主機電控櫃六號輪剔除電磁閥，利用原機械剔除工序進行剔除壞煙包動作。

1. 3. 項目設計中的難點

本項目設計的主要難點在於：

1. 硬件的選型

需要根據經濟性、維護性能原則選擇所需要的硬件，並根據各硬件功率選擇相應的電源及配件。成像檢測器選擇基恩士的 cv701，控製器選擇西門子 s7-200 係列的CPU222。其他輸入輸出硬件根據原理模型確定所需檢測器和輸出設備不做主要介紹。

2. 觸發信號的選擇

根據設計，觸發信號是一個同步脈衝， 當觸發檢測器觸發信號時，攝像頭進行成 像。要保證成像檢測的穩定性，必須達到 一個成像位置相對穩定的效果。從而在人 機界麵上設置的圖像參數才能有效地檢測。

但是 GDX2 機器內部非常複雜，運動部件很多，可利用空間小，還要考慮布線 問題，因此觸發信號選擇的難度很大。經 過多方考慮，最終選擇五號輪頂部完成盒 皮下壓動作的運動杆作為信號的采集處。該運動杆運動軌跡為扇形。

該運動杆在最底部和最頂部時，無法成像到煙包內部內襯紙的圖像。因此將觸 發信號設計到運動杆運動軌跡的中間部分。具體設計要求 ：為避免檢測器在運動杆中間軌跡部分成像兩次，當運動杆向上運動 道一定高度時，觸發檢測信號，但是杆在 繼續向上運動直到頂部，觸發檢測器一直 未脫離開運動杆的檢測 ；當運動杆向下運動直到脫開檢測，直到下次運行到檢測器位置時觸發檢測。從而實現了觸發脈衝信號的檢測。

3. 攝像頭位置的確定

由於原設備機械實現複雜以及安裝位置的局限性，攝像頭位置及方向不好確定， 要考慮以下影響因素 ：成像麵積、觸發信號時推杆等運動部件對成像效果的影響； 還有活動部件的運動軌跡對攝像頭的損害； 以及盒皮在運動過程中對攝像頭鏡頭的汙 染程度。

4. 光源選擇

設備一般運行 6-15 天休息一次，因此光源選擇上必須考慮長時間運行可靠性。根據現在市場上光源使用的情況對比，日光燈照度低，而led 光源發熱量太大。因此設計光源為“led+ 散熱片”的方式。

5. 程序設計

五好輪成像位置到六號輪剔除位置需要五步，從五號輪到六號輪會有好煙包也會有壞煙包，因此采用記憶的設計原理， 使在五號輪成像檢測到的壞煙包和好煙包 進行記憶，直到六號輪時將壞煙包剔除。

由於攝像頭鏡頭容易髒，加入了攝像頭鏡頭清吹程序，通過程序設計清吹間隔和時間，達到自動清吹的目的。

6. 其他功能的設計

本項目需要對控製功能進行具體的需求分析，確保安全的條件下實現所需要的各種功能，以及對係統安全防護的設計。比如：

①煙包實時情況成像在人機界麵，在人機界麵上設定並選取圖像上的某個部位作為采樣點，並設定色差範圍。不在設定範圍的將通過六號輪剔除。②攝像頭自動清理功能，根據程序設定時間每隔十五分鍾時間進行一秒的清吹。③出現壞煙包時報警燈提醒，連續出現五包時做停機處理。

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