戴兴江 朱忠达 马洪亮
山东将军烟草新材料科技有限公司，250101
摘要：近年来，复合滤棒逐渐在行业内得到推广及应用，其功能从降焦减害逐步扩展到改善卷烟感官质量方面，复合滤棒的兴起，给行业带来了新的发展机遇。人工检测用时长效率低，一次挑选后的合格率低，需要二次三次人工复检，极其加大了员工劳动强度。KARDIEN-FCDU设备目前不具备检测复合滤棒的检测功能，因此本文对KARDIEN-FCDU设备进行检测方面的技术改进创新工作，为公司特种滤棒多样化发展打下坚实基础。
关键词：复合滤棒；微波检测；技术应用
1 微波检测复合滤棒缺陷的原理
微波检测是根据微波反射、透射、衍射干射、腔体微扰等物理特性的改变，以及被检材料介电常数和损耗正切角的相对变化，通过测量微波基本参数(如幅度衰减、相移量或频率等)变化，实现对缺陷进行检测的方法。
检测系统是基于不同介质通过微波装置的谐振腔时，微波谐振信号的谐振频率和谐振幅度发生变化来进行检测的。在通过微波装置的谐振腔部位时，会随机产生微波谐振信号，对其进行信息数据分析和比对研究后，可以从微波谐振信号的变化中明显分辨出A段材质滤棒与B段材质滤棒。分析结果如图1所示。图1中，U表T微波谐振曲线振幅，F表T微波谐振曲线频率。1处表示A段材质滤棒产生的微波信号，2处表示B段材质滤棒产生的微波信号。
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图1 滤棒微波谐振信号
2 系统方案及优势分析
2.1系统总体方案
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2.2系统优势分析
首先，系统的检测控制精度和可靠性满足生产工艺要求。该系统可以根据滤棒设备操作人员或维修技术人员的需要切换通电状态，也不需要作回零处理就能使系统的检测控制精度和可靠性满足生产工艺的要求。其次，系统的微波检测头没有安全问题。系统的微波检测头发射功率极小(仅10mW )，对系统周围的人员及环境无任何危害及影响。再次，系统的数据信息处理单元便于安装和维护。该系统的数据信息处理单元是集成在一个电控柜中的，便于安装和维护。最后，系统的维护和保养较方便。整套检测系统经过了一系列的检验和测试，软件和硬件均达到安全、稳定、可靠的使用要求，且系统的维护和保养也很方便。
3 系统实现
3.1系统技术特点
根据不同材料(或相同材料不同的密度)在微波环境中谐振频率和振幅的差异，以在线非接触方式监测胶囊滤棒中的密度变化，并与各段的理论距离和胶囊滤棒的密度顺序进行比较，当出现以下3种情况时输出剔除信号。1)分辨相位偏移。当A，段介质与B，段介质距离误差不在设定值范围内时，判定该胶囊滤棒出现相位偏差，输出剔除信号。2)分辨结构错位。如A，段介质之后的距离误差不等于设定值时，判定该复合滤棒为结构错误，输出剔除信号。如果被测胶囊滤棒的密度时序与正常密度时序不一致，也剔除。3)设置参数。可通过人机界面修改胶囊滤棒的结构参数、剔除门限值、剔除数量、剔除路径时间等参数。
3.2系统实际运用
微波检测与光电检测相结合的方案。总体方案分解为检测部分、人机交互部分、控制功能部分。
在检测部分，KARDIEN-FCDU设备检测速度为800支/min，二元复合一支滤棒有5个间隙，三元复合9个间隙。因此选型的光电检测响应时间不低于0.0083s。根据检测间隙的需求，最终决定选择FS-N41P光纤传感器。
在人机交互系统部分，顾客识别是产品质量创新的第一步,也是产品质量设计关键的一步,设计出来的人机交互系统也是需要紧贴客户的需求。项目组通过对车间不同岗位和工作性质分析，识别顾客群，获取顾客需求，为系统构建提供方向。通过充分调研，确定人机交互部分由工业平板、数据库、界面设计等三部分组成。
根据现有空间预留安装空间，购买10英寸大小的工业平板，安装方式VESA 75组合空间适合。MySQL 所使用的 SQL 语言是用于访问数据库的最常用标准化语言。MySQL 软件采用了双授权政策，分为社区版和商业版，由于其体积小、速度快、总体拥有成本低。
C#是一种安全的、稳定的、简单的、优雅的，由C和C++衍生出来的面向对象的编程语言。它在继承C和C++强大功能的同时去掉了一些它们的复杂特性(例如没有宏以及不允许多重继承)。C#综合了VB简单的可视化操作和C++的高运行效率，以其强大的操作能力、优雅的语法风格、创新的语言特性和便捷的面向组件编程的支持成为项目的首选语言。
控制功能部分分为：继电器控制、设备原有PLC控制、外加PLC控制三种方案，最终通过分析，选定外加PLC控制作为最佳方案。外加PLC控制分为三部分，即电路设计、配电箱设计和程序设计。
电路设计按照可靠性、安全性的原则，最终选择开放性更好，运算速度更快的倍福牌PLC。配电箱设计按照散热良好、耐用、成本低的原则，最终确定45钢作为配电箱材料。程序设计按照二元复合爆珠滤棒模式、二元复合滤棒无爆珠模式、三元复合爆珠滤棒模式，确定微波检测信号、分烟轮、静止监视、防护罩开合、自动模式、电动模式等6个输入点，剔除吹起动作1个输出点。
经团队人员实施具体方案，使用不同的滤棒进行测试，通过对系统参数的修改，使参数与实物测试滤棒相吻合。人工检查所有检测后的滤棒，合格率100%。
参考文献：
[1]杨兵,高莉.卷烟爆珠质量检测研究进展[J].云南化工,2020,47(02):1-4.
[2]李哲铭,邓少鹏.爆珠滤棒检测系统的研究与开发[J].轻工科技,2019,35(04):90-93.