本發(fā)明涉及煙草自動化控制領域，特別涉及一種煙支輸送通道橫煙檢測方法、裝置和系統(tǒng)。

背景技術：

卷煙機生產(chǎn)出的煙支通過圖1和圖2所示的裝置輸送至包裝機：電機驅動的皮帶輪1通過摩擦力帶動皮帶2，皮帶2通過摩擦力帶動煙支3。

正常情況下，煙支3的擺放方向(煙支頭尾連線所在方向)和運行方向是相互垂直的，以保證煙支3進入包裝機后不會堵塞。

如圖3，煙支輸送過程中會出現(xiàn)橫煙4，橫煙4的擺放方向和運行方向不再是垂直的，橫煙4如果進入到包裝機中，容易堵塞包裝機煙支料庫而造成包裝機停機，處理包裝機煙支堵塞故障的時間長，降低了設備運行效率。

為了減少由于橫煙4造成的包裝機停機次數(shù)，目前只能采取加強自檢的方式，當發(fā)現(xiàn)煙支輸送通道上有橫煙4存在時，及時將橫煙4取出，該方式不僅工作量大，而且由于操作人員不可能時時盯住煙支輸送通道，因此無法完全避免由于橫煙造成的包裝機停機。

技術實現(xiàn)要素：

鑒于以上技術問題，本發(fā)明提供了一種煙支輸送通道橫煙檢測方法、裝置和系統(tǒng)，可以及時發(fā)現(xiàn)輸送通道中是否有橫煙存在。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種煙支輸送通道橫煙檢測方法，包括：

獲取多個激光位移檢測器測量的距離信號，其中，所述距離信號為激光位移檢測器到煙支的距離，所述多個激光位移檢測器固定于煙支輸送通道上方，所述多個激光位移檢測器排列成一條與煙支運行方向垂直的直線，所述多個激光位移檢測器的高度相同；

獲取增量式編碼器輸出的脈沖信號，其中增量式編碼器的轉軸與煙支輸送通道皮帶輪的軸心相連；

根據(jù)所述距離信號和所述脈沖信號確定煙支輸送通道是否存在橫煙。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述方法還包括：

在煙支輸送通道存在橫煙的情況下，指示報警設備向外發(fā)送報警信號。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述根據(jù)所述距離信號和所述脈沖信號確定煙支輸送通道是否存在橫煙包括：

通過所述距離信號的標準差判斷煙支輸送通道是否存在橫煙；

或，

通過煙支截面的橢圓程度值判斷煙支輸送通道是否存在橫煙。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述通過所述距離信號的標準差判斷煙支輸送通道是否存在橫煙包括：

根據(jù)多個激光位移檢測器中每個激光位移檢測器測量的距離信號，獲取所述距離信號的標準差；

判斷所述距離信號的標準差是否大于預定標準差；

若所述距離信號的標準差不大于預定標準差，則判定煙支輸送通道不存在橫煙。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述通過所述距離信號的標準差判斷煙支輸送通道是否存在橫煙還包括：

若所述距離信號的標準差大于預定標準差，則獲取異常情況下增量式編碼器輸出的異常脈沖數(shù)，其中，所述異常情況為持續(xù)出現(xiàn)所述距離信號的標準差大于預定標準差的情況；

根據(jù)所述異常脈沖數(shù)獲取異常情況下的煙支運行距離；

判斷所述煙支運行距離是否大于預定距離；

若所述煙支運行距離大于預定距離，則判定煙支輸送通道存在橫煙；

若所述煙支運行距離不大于預定距離，則判定煙支輸送通道不存在橫煙。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述通過煙支截面的橢圓程度值判斷煙支輸送通道是否存在橫煙包括：

針對每個激光位移檢測器，根據(jù)所述激光位移檢測器測量的距離信號獲取所述激光位移檢測器測量的待測煙支的橢圓程度值；

判斷所述橢圓程度值是否大于預定比值；

若至少一個激光位移檢測器的橢圓程度值大于預定比值，則判定煙支輸送通道存在橫煙。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述根據(jù)所述激光位移檢測器測量的距離信號獲取所述激光位移檢測器測量的待測煙支的橢圓程度值包括：

獲取第一距離信號，其中所述第一距離信號為所述激光位移檢測器檢測到煙支頂點時，激光位移檢測器的激光頭與煙支頂點的距離；

從激光位移檢測器檢測到煙支頂點開始對增量式編碼器輸出的脈沖信號進行計數(shù)，獲取第二距離信號和第三距離信號，其中，第二距離信號為從激光位移檢測器檢測到煙支頂點開始，煙支運行距離等于預定長度時，所述激光位移檢測器測量的距離信號；第三距離信號為從激光位移檢測器檢測到煙支頂點開始，煙支運行距離等于兩倍預定長度時，所述激光位移檢測器測量的距離信號；

根據(jù)預定長度、第一距離信號、第二距離信號和第三距離信號獲取橢圓程度值。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種煙支輸送通道橫煙檢測裝置，包括距離信號獲取模塊、脈沖信號獲取模塊和橫煙檢測模塊，其中：

距離信號獲取模塊，用于獲取多個激光位移檢測器測量的距離信號，其中，所述距離信號為激光位移檢測器到煙支的距離，所述多個激光位移檢測器固定于煙支輸送通道上方，所述多個激光位移檢測器排列成一條與煙支運行方向垂直的直線，所述多個激光位移檢測器的高度相同；

脈沖信號獲取模塊，用于獲取增量式編碼器輸出的脈沖信號，其中增量式編碼器的轉軸與煙支輸送通道皮帶輪的軸心相連；

橫煙檢測模塊，用于根據(jù)所述距離信號和所述脈沖信號確定煙支輸送通道是否存在橫煙。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述裝置還包括報警指示模塊，其中：

報警指示模塊，用于在煙支輸送通道存在橫煙的情況下，指示報警設備向外發(fā)送報警信號。

在本發(fā)明的一個實施例中，橫煙檢測模塊用于通過所述距離信號的標準差判斷煙支輸送通道是否存在橫煙；或，通過煙支截面的橢圓程度值判斷煙支輸送通道是否存在橫煙。

在本發(fā)明的一個實施例中，橫煙檢測模塊包括標準差獲取單元、標準差判斷單元和橫煙判斷單元，其中：

標準差獲取單元，用于根據(jù)多個激光位移檢測器中每個激光位移檢測器測量的距離信號，獲取所述距離信號的標準差；

標準差判斷單元，用于判斷所述距離信號的標準差是否大于預定標準差；

橫煙判斷單元，用于根據(jù)標準差判斷單元的判斷結果，在所述距離信號的標準差不大于預定標準差的情況下，判定煙支輸送通道不存在橫煙。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述橫煙檢測模塊還包括異常脈沖獲取單元、異常距離獲取單元和異常距離判斷單元，其中：

異常脈沖獲取單元，用于根據(jù)標準差判斷單元的判斷結果，在所述距離信號的標準差大于預定標準差的情況下，獲取異常情況下增量式編碼器輸出的異常脈沖數(shù)，其中，所述異常情況為持續(xù)出現(xiàn)所述距離信號的標準差大于預定標準差的情況；

異常距離獲取單元，用于根據(jù)所述異常脈沖數(shù)獲取異常情況下的煙支運行距離；

異常距離判斷單元，用于判斷所述煙支運行距離是否大于預定距離；

橫煙判斷單元還用于根據(jù)異常距離判斷單元的判斷結果，在所述煙支運行距離大于預定距離的情況下，判定煙支輸送通道存在橫煙；在所述煙支運行距離不大于預定距離的情況下，判定煙支輸送通道不存在橫煙。

在本發(fā)明的一個實施例中，橫煙檢測模塊包括橢圓程度獲取單元、橢圓程度判斷單元和橫煙檢測單元，其中：

橢圓程度獲取單元，用于針對每個激光位移檢測器，根據(jù)所述激光位移檢測器測量的距離信號獲取所述激光位移檢測器測量的待測煙支的橢圓程度值；

橢圓程度判斷單元，用于判斷所述橢圓程度值是否大于預定比值；

橫煙檢測單元，用于在至少一個激光位移檢測器的橢圓程度值大于預定比值的情況下，判定煙支輸送通道存在橫煙。

在本發(fā)明的一個實施例中，橢圓程度獲取單元包括第一距離獲取子模塊、第二距離獲取子模塊和橢圓程度獲取子模塊，其中：

第一距離獲取子模塊，用于獲取第一距離信號，其中所述第一距離信號為所述激光位移檢測器檢測到煙支頂點時，激光位移檢測器的激光頭與煙支頂點的距離；

第二距離獲取子模塊，用于從激光位移檢測器檢測到煙支頂點開始對增量式編碼器輸出的脈沖信號進行計數(shù)，獲取第二距離信號和第三距離信號，其中，第二距離信號為從激光位移檢測器檢測到煙支頂點開始，煙支運行距離等于預定長度時，所述激光位移檢測器測量的距離信號；第三距離信號為從激光位移檢測器檢測到煙支頂點開始，煙支運行距離等于兩倍預定長度時，所述激光位移檢測器測量的距離信號；

橢圓程度獲取子模塊，用于根據(jù)預定長度、第一距離信號、第二距離信號和第三距離信號獲取橢圓程度值。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種煙支輸送通道橫煙檢測系統(tǒng)，包括增量式編碼器、多個激光位移檢測器、以及如上述任一實施例所述的煙支輸送通道橫煙檢測裝置。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述系統(tǒng)還包括報警設備，其中：

報警設備，用于根據(jù)煙支輸送通道橫煙檢測裝置的指示，在煙支輸送通道存在橫煙的情況下，向外發(fā)送報警信號。

在本發(fā)明的一個實施例中，多個激光位移檢測器的激光束垂直向下照射。

在本發(fā)明的一個實施例中，每相鄰的兩個激光位移檢測器的距離要小于煙支直徑。

在本發(fā)明的一個實施例中，多個激光位移檢測器所組成的檢測器組的長度與煙支的長度相同，且所有激光位移檢測器的激光束要照射到煙支上。

本發(fā)明實現(xiàn)了煙支輸送通道中橫煙檢測，可以及時發(fā)現(xiàn)輸送通道中的橫煙，從而降低了操作人員工作量，提高了設備運行效率。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為皮帶輸送煙支的側視圖。

圖2為皮帶輸送煙支的俯視圖。

圖3為橫煙示意圖。

圖4為本發(fā)明煙支輸送通道橫煙檢測系統(tǒng)一個實施例的示意圖。

圖5為本發(fā)明一個實施例中增量式編碼器的示意圖。

圖6為本發(fā)明一個實施例中增量式編碼器輸出信號的示意圖。

圖7為本發(fā)明一個實施例中增量式編碼器的安裝示意圖。

圖8為本發(fā)明一個實施例中激光位移檢測器的安裝示意圖。

圖9為本發(fā)明煙支輸送通道橫煙檢測裝置一個實施例的示意圖。

圖10為本發(fā)明第一實施例中橫煙檢測模塊的示意圖。

圖11為本發(fā)明一個實施例中激光位移檢測器檢測到橫煙的示意圖。

圖12為本發(fā)明一個實施例中通過標準差檢測橫煙的時序圖。

圖13為本發(fā)明第二實施例中橫煙檢測模塊的示意圖。

圖14為本發(fā)明一個實施例中橢圓程度獲取單元的示意圖。

圖15為本發(fā)明一個實施例中煙支運行過程的示意圖。

圖16為本發(fā)明一個實施例中煙支截面的示意圖。

圖17為本發(fā)明煙支輸送通道橫煙檢測方法一個實施例的示意圖。

圖18為本發(fā)明一個實施例中通過激光位移檢測器距離信號的標準差判斷是否有橫煙的示意圖。

圖19為本發(fā)明另一實施例中通過煙支截面的橢圓程度判斷是否有橫煙的示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。以下對至少一個示例性實施例的描述實際上僅僅是說明性的，決不作為對本發(fā)明及其應用或使用的任何限制。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

除非另外具體說明，否則在這些實施例中闡述的部件和步驟的相對布置、數(shù)字表達式和數(shù)值不限制本發(fā)明的范圍。

同時，應當明白，為了便于描述，附圖中所示出的各個部分的尺寸并不是按照實際的比例關系繪制的。

對于相關領域普通技術人員已知的技術、方法和設備可能不作詳細討論，但在適當情況下，所述技術、方法和設備應當被視為授權說明書的一部分。

在這里示出和討論的所有示例中，任何具體值應被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實施例的其它示例可以具有不同的值。

應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步討論。

圖4為本發(fā)明煙支輸送通道橫煙檢測系統(tǒng)一個實施例的示意圖。如圖4所示，所述煙支輸送通道橫煙檢測系統(tǒng)可以包括增量式編碼器5、多個激光位移檢測器J₁、J₂、J₃……J_N、以及煙支輸送通道橫煙檢測裝置8，其中：

圖5為本發(fā)明一個實施例中增量式編碼器的示意圖。圖6為本發(fā)明一個實施例中增量式編碼器輸出信號的示意圖。如圖5和圖6所示，增量式編碼器5的轉軸6每轉動一圈，信號端7將均勻地輸出n個增量脈沖信號，n由增量式編碼器5的型號決定，n為大于1的自然數(shù)。

圖7為本發(fā)明一個實施例中增量式編碼器的安裝示意圖。如圖1、圖5和圖7所示，將增量式編碼器5的轉軸6與皮帶輪1的軸心相連，皮帶輪1轉動一圈，增量式編碼器5的轉軸6跟著轉動一圈，信號端7均勻輸出n個脈沖信號。

增量式編碼器5，用于向煙支輸送通道橫煙檢測裝置8輸出脈沖信號，以便煙支輸送通道橫煙檢測裝置8根據(jù)增量式編碼器5輸出的脈沖數(shù)，確定某段時間的煙支運行距離E。

激光位移檢測器J₁、J₂、J₃……J_N，用于獲取激光位移檢測器J₁、J₂、J₃……J_N的激光頭到煙支的距離信號，并將所述距離信號發(fā)送給煙支輸送通道橫煙檢測裝置8。

煙支輸送通道橫煙檢測裝置8，用于根據(jù)激光位移檢測器發(fā)送的所述距離信號和增量式編碼器5發(fā)送的所述脈沖信號確定煙支輸送通道是否存在橫煙。

在本發(fā)明的一個實施例中，煙支輸送通道橫煙檢測裝置8可以實現(xiàn)為可編程邏輯控制器(PLC)。

下面將給出皮帶2上煙支運行距離E計算公式的推導過程：

如圖6所示，設定在某段時間內，皮帶輪1轉過的相位角為α，增量式編碼器5輸出的脈沖數(shù)為m，皮帶2外層運行的距離為L，皮帶2上煙支3運行的距離為E。

皮帶輪1轉過的相位角α等于增量式編碼器5轉過的相位角，增量式編碼器5轉過的相位角與其輸出的脈沖數(shù)m成正比，則：

皮帶輪1的半徑為R，皮帶2的厚度為r，皮帶2靠皮帶2與皮帶輪1之間的摩擦力帶動，當皮帶2和皮帶輪1之間沒有打滑時，皮帶2與皮帶輪1保持同步，則皮帶2外層運行的距離為：

L＝α(R+r) (2)

皮帶2上的煙支3靠煙支3和皮帶2之間的摩擦力帶動，當煙支3和皮帶2沒有打滑時，煙支3與皮帶2保持同步，煙支3運行的距離等于皮帶2外層運行的距離，即煙支3運行的距離為：

E＝L (3)

由公式(1)-(3)得到：

公式(4)中各參數(shù)含義：

E：皮帶2上煙支3運行的距離。

m：增量式編碼器5輸出的脈沖數(shù)。

n：增量式編碼器5轉動一圈輸出的脈沖數(shù)。

R：皮帶輪1半徑。

r：皮帶2厚度。

圖8為本發(fā)明一個實施例中激光位移檢測器的安裝示意圖。如圖8所示，N個激光位移檢測器滿足如下安裝條件中的至少一項：

(1)N個激光位移檢測器固定于煙支輸送通道上方。

(2)N個激光位移檢測器的激光束垂直向下照射，用于檢測激光頭與被激光束照射到的物體之間的距離。

(3)N個激光位移檢測器的高度相同。

(4)N個激光位移檢測器排列成一條直線，該直線與煙支3運行方向垂直，即與正常煙支3的擺放方向平行，從內到外分別命名為J1、J2、J3……JN。

(5)每相鄰的兩個激光位移檢測器的距離要小于煙支3的直徑D，以保證橫煙4不會被漏檢，原因如下：

如果有兩個相鄰的激光位移檢測器的距離大于煙支直徑D，當橫煙4的擺放方向和運行方向相同時，該橫煙4可能會從這兩個激光位移檢測器的激光束之間穿過，該橫煙4無法被檢測到而會進入到包裝機中，即發(fā)生了漏檢。

(6)N個激光位移檢測器所組成的檢測器組的長度與煙支3的長度相同，且所有激光位移檢測器的激光束要照射到煙支上。

基于本發(fā)明上述實施例提供的煙支輸送通道橫煙檢測系統(tǒng)，可以根據(jù)激光位移檢測器發(fā)送的所述距離信號和增量式編碼器發(fā)送的所述脈沖信號，實現(xiàn)對煙支輸送通道中橫煙的檢測，由此可以及時發(fā)現(xiàn)輸送通道中的橫煙，從而降低了操作人員工作量，提高了設備運行效率。

在本發(fā)明的一個實施例中，如圖4所示，所述系統(tǒng)還可以包括報警設備9，其中：

將增量式編碼器5、N個激光位移檢測器J₁、J₂、J₃……J_N的信號輸入到煙支輸送通道橫煙檢測裝置8中，煙支輸送通道橫煙檢測裝置8輸出一路信號至報警設備9。

報警設備9，用于根據(jù)煙支輸送通道橫煙檢測裝置8的指示，在煙支輸送通道存在橫煙的情況下，向外發(fā)送報警信號。

在本發(fā)明的一個實施例中，報警設備9可以為報警燈、蜂鳴器、顯示器等報警設備。

在本發(fā)明的一個具體實施例中，報警設備9用于根據(jù)煙支輸送通道橫煙檢測裝置8的指示，在煙支輸送通道存在橫煙的情況下，驅動報警燈報警，持續(xù)T秒，以提醒操作人員及時處理。

本發(fā)明上述實施例可以根據(jù)激光位移檢測器發(fā)送的所述距離信號和增量式編碼器發(fā)送的所述脈沖信號，實現(xiàn)對煙支輸送通道中橫煙的檢測，并在發(fā)現(xiàn)輸送通道中有橫煙存在的情況下，及時發(fā)出報警信號提醒操作人員，以降低操作人員工作量，提高設備運行效率。

下面通過具體實施例對本發(fā)明上述實施例中的煙支輸送通道橫煙檢測裝置8的結構和功能進行進一步說明。

圖9為本發(fā)明煙支輸送通道橫煙檢測裝置一個實施例的示意圖。如圖9所示，圖4實施例中的煙支輸送通道橫煙檢測裝置8可以包括距離信號獲取模塊81、脈沖信號獲取模塊82和橫煙檢測模塊83，其中：

距離信號獲取模塊81，用于獲取多個激光位移檢測器J₁、J₂、J₃……J_N測量的距離信號，其中，所述距離信號為激光位移檢測器到煙支的距離，所述多個激光位移檢測器固定于煙支輸送通道上方，所述多個激光位移檢測器排列成一條與煙支運行方向垂直的直線，所述多個激光位移檢測器的高度相同。

脈沖信號獲取模塊82，用于獲取增量式編碼器5輸出的脈沖信號，其中增量式編碼器5的轉軸與煙支輸送通道皮帶輪的軸心相連。

橫煙檢測模塊83，用于根據(jù)所述距離信號和所述脈沖信號確定煙支輸送通道是否存在橫煙。

在本發(fā)明的一個實施例中，橫煙檢測模塊83可以用于通過所述距離信號的標準差判斷煙支輸送通道是否存在橫煙；或，通過煙支截面的橢圓程度值判斷煙支輸送通道是否存在橫煙。

基于本發(fā)明上述實施例提供的煙支輸送通道橫煙檢測裝置，可以根據(jù)激光位移檢測器發(fā)送的所述距離信號和增量式編碼器發(fā)送的所述脈沖信號，實現(xiàn)對煙支輸送通道中橫煙的檢測，由此可以及時發(fā)現(xiàn)輸送通道中的橫煙，從而降低了操作人員工作量，提高了設備運行效率。

在本發(fā)明的一個實施例中，如圖8所示，所述裝置還可以包括報警指示模塊84，其中：

報警指示模塊84，用于在煙支輸送通道存在橫煙的情況下，指示報警設備9向外發(fā)送報警信號。

本發(fā)明上述實施例可以根據(jù)激光位移檢測器發(fā)送的所述距離信號和增量式編碼器發(fā)送的所述脈沖信號，實現(xiàn)對煙支輸送通道中橫煙的檢測，并在發(fā)現(xiàn)輸送通道中有橫煙存在的情況下，及時發(fā)出報警信號提醒操作人員，以降低操作人員工作量，提高設備運行效率。

圖10為本發(fā)明第一實施例中橫煙檢測模塊的示意圖。如圖10所示，圖9實施例中的橫煙檢測模塊83可以包括標準差獲取單元101、標準差判斷單元102和橫煙判斷單元103，其中：

標準差獲取單元101，用于實時獲取每個激光位移檢測器測量J_i的距離信號h_i；根據(jù)多個激光位移檢測器J₁、J₂、J₃……J_N中每個激光位移檢測器測量J_i的距離信號h_i，獲取所述距離信號h_i的標準差σ。

在本發(fā)明的一個實施例中，標準差獲取單元101具體用于根據(jù)公式(5)獲取距離信號h_i的平均值μ；然后根據(jù)公式(6)計算出距離信號h_i的標準差σ。

其中，i＝1、2、3……N，N為大于1的自然數(shù)，N為激光位移檢測器的數(shù)量；J_i表示N個激光位移檢測器J₁、J₂、J₃……J_N中的第i個檢測器；h_i表示激光位移檢測器J_i檢測到的距離信號，即激光位移檢測器J_i的激光頭與其激光束照射到的煙支表面的距離。

標準差判斷單元102，用于判斷所述距離信號的標準差σ是否大于預定標準差H。

橫煙判斷單元103，用于根據(jù)標準差判斷單元102的判斷結果，在所述距離信號的標準差σ不大于預定標準差H的情況下，判定煙支輸送通道不存在橫煙。

在本發(fā)明的一個實施例中，如圖10所示，所述橫煙檢測模塊83還可以包括異常脈沖獲取單元104、異常距離獲取單元105和異常距離判斷單元106，其中：

異常脈沖獲取單元104，用于根據(jù)標準差判斷單元102的判斷結果，在所述距離信號的標準差σ大于預定標準差H的情況下，獲取異常情況下增量式編碼器5輸出的異常脈沖數(shù)，其中，所述異常情況為持續(xù)出現(xiàn)所述距離信號的標準差大于預定標準差的情況。

異常距離獲取單元105，用于根據(jù)所述異常脈沖數(shù)獲取異常情況下的煙支運行距離E。

異常距離判斷單元106，用于判斷所述煙支運行距離E是否大于預定距離F。

橫煙判斷單元103還用于根據(jù)異常距離判斷單元106的判斷結果，在所述煙支運行距離大于預定距離的情況下，判定煙支輸送通道存在橫煙；在所述煙支運行距離不大于預定距離的情況下，判定煙支輸送通道不存在橫煙。

具體而言，如圖8所示，沒有出現(xiàn)橫煙時，每個激光位移檢測器J_i總是檢測到同一根煙支3，檢測到的距離信號hi是基本相同的，于是標準差σ非常小。由于煙支3的正切面不可能是完全不變的正圓，且煙支3的擺放方向和運行方向不可能完全垂直，因此在煙支與煙支的相鄰處，N個激光位移檢測器J_i會檢測到相鄰的兩根煙，此時標準差σ會比較大，但持續(xù)的過程非常短暫。

圖11為本發(fā)明一個實施例中激光位移檢測器檢測到橫煙的示意圖。如圖11，出現(xiàn)明顯的橫煙4，且橫煙4從激光位移檢測器組下經(jīng)過時，至少有一個激光位移檢測器會檢測器到該橫煙4，此時標準差σ會比較大，且持續(xù)的過程比較長。

總之，沒有出現(xiàn)明顯的橫煙4時，標準差σ只會在相鄰的兩根煙之間出現(xiàn)短暫的較大值，出現(xiàn)明顯的橫煙4時，標準差σ不僅較大，且持續(xù)的距離長，利用該特點，可檢測出橫煙4。

圖12為本發(fā)明一個實施例中通過標準差檢測橫煙的時序圖。如圖11所示：

(1)如果σ＞H，從此時開始計數(shù)增量式編碼器5輸出的脈沖數(shù)m，并根據(jù)公式(4)計算出持續(xù)出現(xiàn)σ＞H的煙支運行距離。

(2)如果E＞F，表明沿著煙支運行的方向，σ＞H的煙橫著的長度超過了F，判斷出現(xiàn)了橫煙，于是煙支輸送通道橫煙檢測裝置8驅動報警燈9報警，持續(xù)T秒，以提醒操作人員及時處理。

H＞0且F＞0，H和F的取值原則是：保證不會誤檢的前提下，越小越好，以保證會造成故障的橫煙能被及時發(fā)現(xiàn)。

圖13為本發(fā)明第二實施例中橫煙檢測模塊的示意圖。如圖10所示，圖9實施例中的橫煙檢測模塊83可以包括橢圓程度獲取單元131、橢圓程度判斷單元132和橫煙檢測單元133，其中：

橢圓程度獲取單元131，用于針對每個激光位移檢測器J_i，根據(jù)所述激光位移檢測器測量的距離信號h_i，獲取所述激光位移檢測器測量的待測煙支的橢圓程度值k_i。

其中，i＝1、2、3……N，N為大于1的自然數(shù)，N為激光位移檢測器的數(shù)量；J_i表示N個激光位移檢測器J₁、J₂、J₃……J_N中的第i個檢測器；h_i表示激光位移檢測器J_i檢測到的距離信號，即激光位移檢測器J_i的激光頭與其激光束照射到的煙支表面的距離。

橢圓程度判斷單元132，用于判斷所述橢圓程度值k_i是否大于預定比值K。

橫煙檢測單元133，用于在至少一個激光位移檢測器的橢圓程度值k_i大于預定比值K的情況下，判定煙支輸送通道存在橫煙。

圖14為本發(fā)明一個實施例中橢圓程度獲取單元的示意圖。如圖14所示，圖13實施例中的橢圓程度獲取單元131可以包括第一距離獲取子模塊1311、第二距離獲取子模塊1312和橢圓程度獲取子模塊1313，其中：

第一距離獲取子模塊1311，用于獲取第一距離信號d_i，其中，如圖15所示，所述第一距離信號d_i為所述激光位移檢測器J_i檢測到煙支頂點A_i時，激光位移檢測器的激光頭與煙支頂點的距離h_i。

圖15為本發(fā)明一個實施例中煙支運行過程的示意圖。如圖15所示，在煙支運行過程中的狀態(tài)Z₁，當激光位移檢測器J_i的距離信號h_i為一個波谷信號(此時的距離信號h_i要小于前一時刻和后一時刻的距離信號)時，表明激光位移檢測器J_i檢測到了一根煙的頂點A_i，此時激光位移檢測器J_i檢測到的距離h_i為d_i。

第二距離獲取子模塊1312，用于從激光位移檢測器檢測到煙支頂點開始對增量式編碼器5輸出的脈沖信號進行計數(shù)，獲取第二距離信號f_i和第三距離信號g_i，其中，第二距離信號f_i為從激光位移檢測器檢測到煙支頂點開始，煙支運行距離等于預定長度e時，所述激光位移檢測器測量的距離信號；第三距離信號g_i為從激光位移檢測器檢測到煙支頂點開始，煙支運行距離等于兩倍預定長度2e時，所述激光位移檢測器測量的距離信號。

具體而言，如圖15所示，在煙支運行過程中的狀態(tài)Z₂，獲取增量式編碼器5輸出的脈沖數(shù)m，根據(jù)公式(4)計算出煙支移動的距離E，從激光位移檢測器J_i檢測到煙支頂點A_i開始，當煙支運行的距離E為e時，激光位移檢測器J_i檢測到了該煙支表面的一點B_i，此時激光位移檢測器J_i檢測到的距離h_i為f_i，f_i是激光位移檢測器J_i的激光頭與煙支B_i點的距離。

如圖15所示，在煙支運行過程中的狀態(tài)Z₃，煙支繼續(xù)運行，從激光位移檢測器J_i檢測到煙支B_i點開始，當煙支運行的距離E為e時，激光位移檢測器J_i檢測到了該煙表面的一點C_i，此時激光位移檢測器J_i檢測到的距離h_i為g_i，g_i是激光位移檢測器J_i的激光頭與煙支C_i點的距離。

在本發(fā)明的一個實施例中，2e＜D/2，D是煙支的直徑，即要求A_i點和C_i點的距離要小于煙支的半徑，以使得上述過程取得的信號d_i、f_i和g_i是由同一根煙產(chǎn)生的。

橢圓程度獲取子模塊1313，用于根據(jù)預定長度e、第一距離信號d_i、第二距離信號f_i和第三距離信號g_i獲取橢圓程度值k_i。

在本發(fā)明的一個實施例中，橢圓程度獲取子模塊1313具體可以用于根據(jù)公式(7)獲取橢圓程度值k_i。

其中，k_i表示橢圓10的長軸長度與短軸長度的比值。

預定長度e為設定值，要求2e＜D/2，D是煙支的直徑。

d_i：當激光位移檢測器J_i檢測到了一根煙的頂點時，激光位移檢測器J_i檢測到的距離信號為d_i。

f_i：從激光位移檢測器J_i檢測到煙支頂點開始，煙支繼續(xù)運行e的距離，此時激光位移檢測器J_i檢測到信號的距離信號為f_i。

g_i：從激光位移檢測器J_i檢測到煙支頂點開始，煙支繼續(xù)運行2e的距離，此時激光位移檢測器J_i檢測到的距離信號為g_i。

圖16為本發(fā)明一個實施例中煙支截面的示意圖。

下面結合圖16對公式(7)的推導進行說明，如圖16所示，激光位移檢測器J_i的激光束所掃描過的煙支截面10是一個橢圓(圓柱的截面是橢圓)，A_i、B_i和C_i是該橢圓10上的三個點。于是如圖16所示，以橢圓10的圓心為原點，垂直向上為縱坐標正方向，煙支運行的方向為橫坐標正方向，建立平面直角坐標系，橢圓10的長軸長度為2a_i，短軸長度為2b_i，于是可以得到：

B_i的坐標為(-e，d_i+b_i-f_i)，Ci的坐標為(-2e，d_i+b_i-g_i)

橢圓的標準方程是：

將B_i和C_i的坐標帶入橢圓的標準方程(8)得到：

對公式(9)進行求解，得到公式(10)：

由此可以得到公式(11)，即公式(7)：

于是k_i(k_i≥1)的大小可體現(xiàn)煙支的橫煙程度：

當k_i＝1時，a_i＝b_i，即橢圓10的長軸和短軸相同，該橢圓10是圓，亦即激光位移檢測器J_i的激光束所掃描過的煙支的截面是圓，此時煙支擺放方向和運行方向是垂直的，該煙支不是橫煙。

當k_i＞1時，a_i＞b_i，即橢圓10的長軸大于短軸，該橢圓10不是圓，亦即激光位移檢測器J_i的激光束所掃描過的煙支的截面不是圓，此時煙支的擺放方向和煙支運行的方向不是垂直的，該煙支是橫煙，且k_i越大，橫煙程度越高。

由于煙支的正切面不可能是標準的正圓，且煙支的擺放方向和運行方向不可能是絕對垂直的，為了防止誤檢，設定一個參數(shù)K(K＞1)，K表示允許煙支的最大橫煙長度，在不誤檢的前提下，K越小越好，于是：

當k_i＞K時，橫煙檢測單元133就判定此時激光位移檢測器J_i所檢測到的煙支為橫煙，煙支輸送通道橫煙檢測裝置8驅動報警設備9報警，持續(xù)T秒，以提醒操作人員及時處理。

圖17為本發(fā)明煙支輸送通道橫煙檢測方法一個實施例的示意圖。優(yōu)選的，本實施例可由本發(fā)明煙支輸送通道橫煙檢測裝置執(zhí)行。如圖17所示，所述方法可以包括：

步驟171，獲取多個激光位移檢測器測量的距離信號，其中，所述距離信號為激光位移檢測器到煙支的距離，所述多個激光位移檢測器固定于煙支輸送通道上方，所述多個激光位移檢測器排列成一條與煙支運行方向垂直的直線，所述多個激光位移檢測器的高度相同。

步驟172，獲取增量式編碼器5輸出的脈沖信號，其中增量式編碼器5的轉軸與煙支輸送通道皮帶輪的軸心相連。

步驟173，根據(jù)所述距離信號和所述脈沖信號確定煙支輸送通道是否存在橫煙。

在本發(fā)明的一個實施例中，步驟173可以由以下兩種方式中的任意一種實現(xiàn)：

橫煙判斷方法1：通過激光位移檢測器距離信號的標準差判斷是否有橫煙。

橫煙判斷方法2：通過煙支截面的橢圓程度判斷是否有橫煙。

基于本發(fā)明上述實施例提供的煙支輸送通道橫煙檢測方法，可以根據(jù)激光位移檢測器發(fā)送的所述距離信號和增量式編碼器發(fā)送的所述脈沖信號，實現(xiàn)對煙支輸送通道中橫煙的檢測，由此可以及時發(fā)現(xiàn)輸送通道中的橫煙，從而降低了操作人員工作量，提高了設備運行效率。

在本發(fā)明的一個實施例中，在步驟172之后，所述方法還可以包括：在煙支輸送通道存在橫煙的情況下，指示報警設備9向外發(fā)送報警信號。

本發(fā)明上述實施例可以根據(jù)激光位移檢測器發(fā)送的所述距離信號和增量式編碼器發(fā)送的所述脈沖信號，實現(xiàn)對煙支輸送通道中橫煙的檢測，并在發(fā)現(xiàn)輸送通道中有橫煙存在的情況下，及時發(fā)出報警信號提醒操作人員，以降低操作人員工作量，提高設備運行效率。

圖18為本發(fā)明一個實施例中通過激光位移檢測器距離信號的標準差判斷是否有橫煙的示意圖。如圖18所示，所述橫煙判斷方法1可以包括：

步驟181，根據(jù)多個激光位移檢測器中每個激光位移檢測器測量的距離信號，獲取所述距離信號的標準差。

在本發(fā)明的一個實施例中，步驟181可以包括：按照公式(5)和(6)獲取所述距離信號的標準差。

步驟182，判斷所述距離信號的標準差是否大于預定標準差。若所述距離信號的標準差不大于預定標準差，則執(zhí)行步驟183；否則，若所述距離信號的標準差大于預定標準差，則執(zhí)行步驟184。

步驟183，判定煙支輸送通道不存在橫煙；之后不再執(zhí)行本實施例的其它步驟。

步驟184，獲取異常情況下增量式編碼器5輸出的異常脈沖數(shù)，其中，所述異常情況為持續(xù)出現(xiàn)所述距離信號的標準差大于預定標準差的情況。

步驟185，根據(jù)所述異常脈沖數(shù)獲取異常情況下的煙支運行距離。

在本發(fā)明的一個實施例中，步驟185可以包括按照公式(4)根據(jù)所述異常脈沖數(shù)獲取異常情況下的煙支運行距離。

步驟186，判斷所述煙支運行距離是否大于預定距離。若所述煙支運行距離大于預定距離，則執(zhí)行步驟187；否則，若所述煙支運行距離不大于預定距離，則執(zhí)行步驟184。

步驟187，判定煙支輸送通道存在橫煙。

圖19為本發(fā)明另一實施例中通過煙支截面的橢圓程度判斷是否有橫煙的示意圖。如圖19所示，所述橫煙判斷方法2可以包括：

步驟191，針對每個激光位移檢測器，根據(jù)所述激光位移檢測器測量的距離信號獲取所述激光位移檢測器測量的待測煙支的橢圓程度值。

在本發(fā)明的一個實施例中，步驟191可以包括：

步驟1911，獲取第一距離信號，其中所述第一距離信號為所述激光位移檢測器檢測到煙支頂點時，激光位移檢測器的激光頭與煙支頂點的距離。

步驟1912，從激光位移檢測器檢測到煙支頂點開始對增量式編碼器5輸出的脈沖信號進行計數(shù)，獲取第二距離信號和第三距離信號，其中，第二距離信號為從激光位移檢測器檢測到煙支頂點開始，煙支運行距離等于預定長度時，所述激光位移檢測器測量的距離信號；第三距離信號為從激光位移檢測器檢測到煙支頂點開始，煙支運行距離等于兩倍預定長度時，所述激光位移檢測器測量的距離信號。

步驟1913，根據(jù)預定長度、第一距離信號、第二距離信號和第三距離信號獲取橢圓程度值。

在本發(fā)明的一個實施例中，步驟1913可以包括根據(jù)公式(7)獲取橢圓程度值。

步驟192，判斷所述橢圓程度值是否大于預定比值。

步驟193，若至少一個激光位移檢測器的橢圓程度值大于預定比值，則判定煙支輸送通道存在橫煙。若每個激光位移檢測器的橢圓程度值均不大于預定比值，則判定煙支輸送通道不存在橫煙

在上面所描述的煙支輸送通道橫煙檢測裝置可以實現(xiàn)為用于執(zhí)行本申請所描述功能的通用處理器、可編程邏輯控制器(PLC)、數(shù)字信號處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)或者其他可編程邏輯器件、分立門或者晶體管邏輯器件、分立硬件組件或者其任意適當組合。

至此，已經(jīng)詳細描述了本發(fā)明。為了避免遮蔽本發(fā)明的構思，沒有描述本領域所公知的一些細節(jié)。本領域技術人員根據(jù)上面的描述，完全可以明白如何實施這里公開的技術方案。

本領域普通技術人員可以理解實現(xiàn)上述實施例的全部或部分步驟可以通過硬件來完成，也可以通過程序來指令相關的硬件完成，所述的程序可以存儲于一種計算機可讀存儲介質中，上述提到的存儲介質可以是只讀存儲器，磁盤或光盤等。

本發(fā)明的描述是為了示例和描述起見而給出的，而并不是無遺漏的或者將本發(fā)明限于所公開的形式。很多修改和變化對于本領域的普通技術人員而言是顯然的。選擇和描述實施例是為了更好說明本發(fā)明的原理和實際應用，并且使本領域的普通技術人員能夠理解本發(fā)明從而設計適于特定用途的帶有各種修改的各種實施例。