復合濾棒在線微波檢測剔除控制系統
一、 前言
目前，卷煙濾棒已由單功能向多功能方向發展，在高檔卷煙中，開始大量使用復合濾棒，開發集減害降焦、增香補香和突出產品差異化功能為一體的復合濾棒，已成為中式卷煙研究的重點之一。
復合濾棒通常由二至三種不同材質濾棒，經專用復合濾棒成型機分切、拼接而成，某型號復合濾棒生產工藝要求如下圖所示：
其中，A1段、A2段、A3段材質為普通高透濾棒；B1段、B2段材質為同心圓濾棒。整根復合濾棒長120mm，除A2段長40mm外，其余段均為20mm長。
生產過程中，經常容易出現如下幾種嚴重影響產品質量的缺陷:
1. 拼接間隙；即A段濾棒與B段濾棒之間拼接不嚴密，產生縫隙。
如下圖所示：當相鄰兩段，如A+B不等于目標總長度，并當誤差大于設定值時，判定該復合濾棒中有間隙，輸出剔除信號。
剔除條件:
(A+B)-(a+b) ≥︳0. 3︳mm
其中：A+B等于A和B兩段的理論長度，a+b等于A和B兩段的測量長度。
本微波探頭內集成有光電測量管用于檢測間隙。
2. 濾棒錯位；即應該放入A段濾棒的位置，錯放入B段濾棒，反之亦
然。錯位濾棒將被剔除。
3. 相位偏移；即A段濾棒與B段濾棒長度不符合工藝質量要求。
如下圖所示：當A段長度不等于E段長度時，并當誤差大于設定值時，判定該復合濾棒為相位偏差，輸出剔除信號。
剔除條件:
a-e≥︳1.0︳mm。
A為A段理論長度，E為E段理論長度，a為A段測量長度, e為E段測量長度。
本控制系統除了剔除相位長度不合格的濾棒外，還可以在線自動調整跟蹤相位長度。
另外幾種含有珠子濾棒說明如下:
一根濾棒分5段，中間兩段各有兩顆檸檬黃色珠子
一根完整濾棒中均勻分布6顆檸檬黃色珠子
生產過程中，也會出現檸檬黃色珠子沒有放入或放入位置不對等嚴重影響產品質量的缺陷。
我們利用微波檢測原理,成功開發出了復合濾棒在線微波檢測剔除控制系統,該系統能夠在線檢測并剔除各種有質量缺陷的復合濾棒，并可實現相位長度在線自動調整跟蹤。
二、 微波檢測復合濾棒缺陷原理說明
微波是無線電頻譜的一部分。它指頻率在300MHz（波長1米）到300 GHz（波長1毫米）的電磁波。微波技術是基于微波的特點發展而形成的一門技術。它的研究內容包括微波的產生、傳輸、傳播、輻射、檢測及應用等方面。
由于微波信號頻率高、變化速度快，對不同材料固有諧振頻率及振幅的變化反應極其敏感，而且它對被檢測材料本身不會產生任何損害，所以它具有能在線、實時、快速、無損對材料特性檢測的特點。本產品使用的微波功率極小，僅為10mW左右，所以它對工作場地及操作人員不會造成任何污染和傷害。
不同物質在經過微波諧振腔時，會產生不同的微波信號，復合濾棒中A段材質濾棒與B段材質濾棒經過微波諧振腔時應產生不同的微波信號。我公司開發人員對上圖所示復合濾棒在微波諧振腔中的信號進行分析、比對研究，可以從微波信號中明顯分辨出A段材質濾棒與B段材質濾棒。
三、 系統結構
本系統由微波電磁場空腔組件、導煙管組件、氣路組件、溫控組件、殼體組件、專用微波源及控制電路、檢波放大電路、光電測量管部件、數據信號處理系統、信號輸出驅動、剔除執行機構等組成。
微波諧振腔由鎂鋁合金構成，強度高、質量輕、穩定性好。專門設計有除濕、除膠、降溫、保溫、清潔、穩壓等多功能的氣路，讓整個系統可以長期穩定的工作。
微波源采用濾棒檢測專用微波源，所用芯片采用進口軍品級芯片，增加溫度補償電路，經過高低溫老化測試，震動測試。
檢波放大器使用兩枚低噪聲高精度運算放大器OP07及若干軍工級品質的阻容元件精心調試、組裝，經過長時間通電老化測試。
數據處理使用具有ARM Cortex M4內核的STM32F4系列處理器，該處理器運算速度可達到210DMIPS@168MHz。集成了單周器DSP指令和FPU（floating point unit，浮點單元），可以實時采集檢波放大器送出的電壓信號。將反應爆珠中水分多少的模擬信號，轉換為數字信號，送到工控機集中處理。
四、 部分用戶的使用報告
