[發明專利]一種基于激光掃描的煙草物料貯存布料均勻性的檢測控制設備及方法

有效

• 申請號: 202110204341.0
• 申請日: 2021-02-23
• 公開（公告）號: CN113003253B
• 公開（公告）日: 2022-12-16
• 發明（設計）人: 魯端峰;李嘉康;李斌;張明建;張柯;楊雨要;申玉軍;鄧國棟;王兵
• 申請（專利權）人: 中國煙草總公司鄭州煙草研究院
• 主分類號: B65G69/04
• 分類號: B65G69/04;B65G43/08;G01F1/86;A24B3/08
• 代理公司: 北京瑞恒信達知識產權代理事務所(普通合伙) 11382
• 代理人: 黃慶芳

一種基于激光掃描的煙草物料貯存布料均勻性的檢測控制設備，包括儲柜(1)、線性激光掃描器(4)、可編程控制器(5)、信息處理計算機(6)、信息采集卡(7)、電機變頻器(8)、撥料裝置(9)、縱向步進電機(10)和橫向步進電機(11)組成，通過激光掃描器獲取實時煙草物料的三維空間特征，通過算法表征這些特征，生成不同頻率及幅度的脈沖信號，經過可編程控制器對橫縱兩向的步進電機控制，從而控制落料的高度均勻性與橫向平鋪均勻性。

技術領域

本發明涉及煙草加工技術領域，尤其是一種基于激光掃描的煙草物料貯存布料均勻性的檢測控制設備及方法。

背景技術

現階段，為保證卷煙產品實現均質化生產的目標，生產加工工藝過程的貯存工藝環節也變得十分重要。煙草物料貯存后含水率、填充值等物理特性的變化受諸多因素的影響。卷煙加工過程貯存環節一方面通過貯存布料，起到充分混合物料，提高物料混合均勻性；另一方面起到平衡物料水分。現階段貯柜物料布料過程大多采用往復布料方式，由于貯柜尺寸大，在布料速度缺乏控制，以及布料過程缺乏物料高度實時監測及控制的現狀下，易造成布料高度不均勻，導致物料結團，降低物料貯存質量；另一方面，在一定程度上降低了貯柜貯存能力。

發明內容

為克服現有的缺陷，本發明提出了一種基于激光掃描的煙草物料貯存布料均勻性的檢測控制設備及方法。

一種基于激光掃描的煙草物料貯存布料均勻性的檢測控制設備，包括儲柜、線性激光掃描器、可編程控制器、信息處理計算機、信息采集卡、電機變頻器、撥料裝置、縱向步進電機和橫向步進電機組成，所述線性激光掃描器設置于皮帶傳動帶上方，線性激光掃描器通過信息采集卡連通信息處理計算機，信息處理計算機連通可編程控制器，可編程控制器分別連通電機變頻器和撥料裝置；縱向步進電機和橫向步進電機分別連通信息采集卡和電機變頻器。

通過激光掃描器獲取實時煙草物料表面上的點云二維信息，信息處理計算機用于對采集的信息進行數據處理獲取煙絲表面三維信息和流量信息并進行可視化，通過算法得到均勻性評估，對可編程控制器發送信號；可編程控制器得到PC的流量信號，通過可編程控制器對步進電機變頻器發送不同脈沖信號進而控制電機轉速從而控制皮帶橫縱兩個方向的動作，所述方法包括

1.基于流量信號的橫向步進電機的控制；

2.基于橫截面物料分布的縱向步進電機的控制；

其中，基于流量信號的橫向步進電機的控制，通過方程式獲取煙草物料流量信息，

式中，V_all為取樣時間段內物料體積，v為物料下落速度，T為取樣時間，i為第i條掃描線，α為掃描角度范圍，α_p為角度分辨率，L_i為第i條掃描線長度，L′_i為第i條掃描線基線長度；

通過激光器對物料的采集時間T_n掃描獲得一個當前流量狀態信息，通過與前一采集時間T_n-1對比，對步進電機進行變頻控制，以獲得物料穩定的流量，公式為

式中，f為步進電機脈沖頻率，d為步進電機的滾輪直徑，K為步進電機轉一圈所需要的總脈沖數，v為上式中的物料下落速度，即步進電機移動速度。

其中，基于橫截面物料分布的縱向步進電機的控制，每次橫向布料完成后，需要對縱向電機發送信號，移動特定距離后繼續進行橫向布料，而移動距離決定了物料縱向的均勻性。通過激光掃描器獲取實時落下的煙草物料的橫截面高度信息，公式為

P_x＝sin(α_i*i)*(L_i-L_i0)