烟支轴向穿孔特征的检测装置及其配套的轴向穿孔装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种烟支轴向穿孔特征的光学检测装置，该装置安装在已经完成烟支轴向打孔的双倍长烟条正上方，包括：检测光源、整形器

Detection device for axial perforation characteristics of cigarettes and its supporting axial perforation device

【技术实现步骤摘要】
烟支轴向穿孔特征的检测装置及其配套的轴向穿孔装置


[0001]本专利技术属于激光打孔
，特别涉及一种烟支轴向穿孔特征的检测装置，及具有光学检测功能的烟支轴向穿孔装置。

技术介绍

[0002]中国专利202011221397.9揭示一种烟支轴向穿孔特征的反馈功能，其利用高速摄像机进行烟支轴向直径0.15mm穿孔的拍摄，并进行孔的大小、排列间隔等特征进行拍摄比对，由于中高速卷烟机的烟条轴向运行速度很快，中速机为5
‑
7米/秒，高速卷烟机的速度更快，因此在利用高速摄像机进行孔拍摄和实时信号处理时由于处理实时图像信号需要时间，造成拍摄的图像模糊、孔图像拖尾的现象，使得图像中孔洞长度特征采集和运算失败，除非采用成本更高的超高速摄像机，以及更快的实时处理系统进行进行采集处理，因此，费用的上升体积的增加，降低了系统的适用性，同时现场空间也无法安装超高速的摄像机。
[0003]公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种烟支轴向穿孔特征的检测装置，从而克服上述现有技术中的缺陷。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种烟支轴向穿孔特征的检测装置，其特征在于：包括：检测光源，安装在已经完成轴向打孔的双倍长烟条运行方向的上方，用于发送检测光至双倍长烟条表面的打孔区域，第二整形器，设置在已经完成烟支轴向打孔的双倍长烟条一侧，用于汇聚检测光源第一整形器照射在双倍长烟条打孔区域所形成的光斑阴影，并在光敏传感器上成像；光敏传感器，设置在第二整形器的出射光路中，用于将第二整形器汇聚成像的光斑阴影的明暗变化转化成特征检测所需的明暗电平信号。
[0006]该设计的原理为：当烟支表面有孔其反射信号在光敏传感器上表现为“暗”，当烟支表面无孔其反射信号在光敏传感器上表现为“亮”，烟支表面的长条孔表现为长时间的“暗”。
[0007]当烟条连续运行时，上述光敏传感器信号的“明、暗”变化构成一个脉冲序列，该脉冲序列的特征与打孔控制装置输出的控制脉冲相符合。
[0008]光敏传感器具有价格低，反应快，响应频率高，将利用摄像机对图像处理的信号过程，转换为利用光敏传感器对光亮度检测的信号过程，将图像像素的识别，转换为脉冲信号高低的识别，所以速度高，实时性好完全能够满足每秒钟运行5
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6m烟条的孔的检测。
[0009]优选地，上述技术方案中，还包括第一整形器，所述第一整形器安装在检测光源的出射光路中，用于将检测光整形成特定形状的光斑后，照射在双倍长烟条表面的打孔区域；
第二整形器，设置在已经完成烟支轴向打孔的双倍长烟条一侧，用于汇聚第一整形器照射在双倍长烟条打孔区域所形成的光斑阴影，并在光敏传感器上成像。
[0010]优选地，上述技术方案中，检测光源为光线圆周分布的环形光源、集中分布的圆形光源，或者为点状光源，所述圆形光源或者直接照射在双倍长度烟条的打孔区域，或者与点状光源光源一样，经过第一整形器后形成光点状检测光斑、园斑状检测光斑或者线性状检测光斑，实现对烟支表面孔洞的扫描。
[0011]优选地，上述技术方案中，当采用点状检测光斑时，点状检测光斑照射位于烟支表面孔所在的轴向线路上。
[0012]优选地，上述技术方案中，当采用线条形光斑时，线条长度方向与烟支轴向的运行方向成α角，优选α=10
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90
°
，进一步优选α=60
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90
°
，线条形光斑覆盖烟支表面孔所在的轴向线路上；（根据烟支表面聚焦的角度、形状进行α角度设定，可以获得最大的检测灵敏度）优选地，上述技术方案中，检测光源优选激光光源；（激光光源具有抗干扰，亮度高的效果，波长单一，不易被干扰的特点，所形成的横向线性光斑，该光斑与烟条运行方向垂直，利用烟条自身的轴向运动实现对烟条表面孔的扫描，）。
[0013]优选地，上述技术方案中，当所述检测光源的输出光为点状光源发散光时，第一整形器至少为两个透镜或者一个第一凸透镜和一个第二柱形透镜构成，所述检测光源位于该第一透镜的一侧的焦点上，检测光源发出的发散光束经过第一透镜后形成平行光束，经过第二透镜后形成点状检测光斑或者圆形检测光斑；或者再经过所述的第二柱形透镜后形成线性检测光斑；当所述的检测光源的输出光为圆形平行光时，检测光源或者直接照射在烟支表面孔所在的轴向线路上，或者经过所述的柱形透镜后形成线性光斑，所述第一整形器至少为一个柱形透镜（如此设置，提高检测光源的等级亮度，提升检测的准确性和抗干扰能力）优选地，上述技术方案中，检测光源经过第一整形器后所形成的线性光斑与烟支运行轴向垂直，线性光斑长0.3
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3mm，宽0.1
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0.5mm。
[0014]优选地，上述技术方案中，光斑长度0.3
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1mm。（如此的设置，可以确保光斑的能量聚焦密度较大，亮度较大，提高检测的准确度和抗干扰能力）优选地，上述技术方案中，检测光源的输出光束与烟条运动轴向工作面方向还构成一β为0
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90
°
的空间角，确保烟支表面孔位于线性光斑的检测区域内，同时，利用孔侧壁挡光的特点实现暗斑最大化；（暗斑最大，可提升检测灵敏度）优选地，上述技术方案中，当检测光源照射在双倍长烟条打孔区域时，所述第二整形器由至少一个凸透镜组成，构成一个成像单元，所述光敏传感器位于整形器
‑
2的焦距n整数倍距离的附近；当检测光源照射在倍长烟条打孔区域形成的光斑为点状光斑时，所述第二整形器由至少一个凸透镜组成，构成一个成像单元，所述光敏传感器位于整形器
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2的焦距n整数倍距离的附近。
[0015]优选地，上述技术方案中，当第一整形器照射至双倍长烟条打孔区域形成的光斑为线性条状光斑时，由至少一个凸透镜和柱状透镜组成，构成一个成像单元，所述烟支表面的线性光斑位于柱面透镜的焦点附近，光敏传感器位于整形器
‑
2的焦距n整数倍距离的附近。
[0016]优选地，上述技术方案中，整形器
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2和光敏传感器集成在一个罩壳内。
[0017]一种烟支轴向穿孔分析方法，利用前文获得的脉冲序列的特征与打孔控制装置输出的控制脉冲相比对，如果两者吻合则打孔符合要求，如两者不符合则打孔存在瑕疵。
[0018]一种具有光学检测功能的烟支轴向穿孔装置，包括：主激光器、控制单元、聚焦单元、同步脉冲、以及前文记载的检测装置；控制单元根据工艺参数设定打孔间隔和打孔时间，控制单元根据反映烟条运行位置和速度的同步脉冲发出打孔的第一脉冲序列给主激光器，主激光器发出与第一脉冲序列对应的穿孔激光光束，经过聚焦装置后在轴向运行的烟支表面完成穿孔；光敏传感器感受第二整形器的聚焦光斑的亮度变化，随时间改变构成第二脉冲序列；控制单元，用于接受并存储光敏传感本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种烟支轴向穿孔特征的检测装置，其特征在于：包括：检测光源，安装在已经完成轴向打孔的双倍长烟条运行方向的上方，用于发送检测光至双倍长烟条表面的打孔区域，第二整形器，设置在已经完成轴向打孔的双倍长烟条的一侧，用于汇聚检测光源照射在双倍长烟条表面的打孔区域所形成的光斑阴影，并在光敏传感器上成像；光敏传感器，设置在第二整形器的出射光路中，用于将第二整形器汇聚成像的光斑阴影的明暗变化转化成特征检测所需的明暗电平信号。2.根据权利要求1所述的烟支轴向穿孔特征的检测装置，其特征在于：还包括第一整形器，所述第一整形器安装在检测光源的出射光路中，用于将检测光整形成特定形状的光斑后，照射在双倍长烟条表面的打孔区域；第二整形器，设置在已经完成烟支轴向打孔的双倍长烟条一侧，用于汇聚第一整形器照射在双倍长烟条打孔区域所形成的光斑阴影，并在光敏传感器上成像。3.根据权利要求1或2所述的烟支轴向穿孔特征的检测装置，其特征在于：所述检测光源为光线圆周分布的环形光源、集中分布的圆形光源，或者为点状光源，所述圆形光源或者直接照射在双倍长度烟条的打孔区域，或者与点状光源一样，经过第一整形器后形成光点状检测光斑、园斑状检测光斑或者线性状检测光斑。4.根据权利要求3所述的烟支轴向穿孔特征的检测装置，其特征在于：当采用检测光源为光线圆周分布的环形光源时，优选环形光源位于双倍长烟条表面孔的正上方；当采用点状检测光斑时，点状检测光斑照射位于双倍长烟条表面孔所在的轴向线路上。5.根据权利要求3所述的烟支轴向穿孔特征的检测装置，其特征在于：当采用线性状检测光斑时，其线条长度方向与烟支轴向的运行方向成α角，α=10
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90
°
，线条形光斑覆盖烟支表面孔所在的轴向线路上。6.根据权利要求5所述的烟支轴向穿孔特征的检测装置，其特征在于：α=60
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90
°
。7.根据权利要求1或2所述的烟支轴向穿孔特征的检测装置，其特征在于：所述的检测光源优选激光光源。8.根据权利要求1或2所述的烟支轴向穿孔特征的检测装置，其特征在于：当所述检测光源的输出光为点状光源发散光时，第一整形器至少为两个透镜或者一个第一凸透镜和一个第二柱形透镜构成，所述检测光源位于该第一透镜的一侧的焦点上，检测光源发出的发散光束经过第一透镜后形成平行光束，经过第二透镜后形成点状检测光斑或者圆形检测光斑；或者再经过所述的第二柱形透镜后形成线性检测光斑；当所述的检测光源的输出光为圆形平行光时，检测光源或者直接照射在烟支表面孔所在的轴向线路上，或者经过所述的柱形透镜后形成线性光斑，所述第一整形器至少为一个柱形透镜。9.根据权利要求2所述的烟支轴向穿孔特征的检测装置，其特征在于：所述检测光源经过第一整形器后所形成的线性光斑与烟支运行轴向垂直，线性光斑长0.3
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3mm，宽0.1
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0.5mm。10.根据权利要求5所述的烟支轴向穿孔特征的检测装置，其特征在于：光斑长度0.3
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1mm。11.根据权利要求1
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3任一权利要求所述的烟支轴向穿孔特征的检测装置，其特征在于：所述检测光源的输出光束与烟条运动轴向工作面方向还构成一β为0
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的空间角。12.根据权利要求2所述的烟支轴向穿孔特征的检测装置，其特征在于：当检测光源照射在双倍长烟条打孔区域 时，所述第二整形器由至少一个凸透镜组成，构成一个成像单元，所述光敏传感器位于整形器
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2的焦距n整数倍距离的附近；当检...

【专利技术属性】
技术研发人员：王聪，梅笑雨，
申请(专利权)人：江苏瑞驰机电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：