基于双同步带设计的烟条外观检测皮带机优化研究

摘要：烟条外观检测是卷烟质量控制的重要环节。随着卷烟生产自动化水平的不断提高，对烟条外观检测的需求也日益增加。传统烟条外观检测系统采用一条平滑的输送带，但由于结构限制，检测视野受限，存在盲区，影响检测的准确性和全面性。为解决这一问题，本文提出了一种采用双同步带结构的烟外观检测用皮带机。通过并行双同步带中间镂空设计，实现烟条底面无盲区检测，同时，同步带轮组的设计使得更换同步带时无需拆卸整个皮带机，降低了维护时间和成本。新型设计具备广视野、高运行效率、低检测误差、高可维护性等优良特性，有助于提升环节效率并降低运行与维护成本，适用于烟草工业中对烟条外观检测的高效需求。本文详细阐述了双同步带皮带机的结构组成、工作原理及其在实际应用中的优势。

关键词： 烟条外观检测；皮带机；双同步带；同步带轮组；维护便捷性.

第1章 绪论

1.1 检测用传送带技术背景

现代烟草生产中，卷烟包装质量关乎产品竞争力与品牌价值。烟条外观检测作为关键质控环节，集中于油封后条盒包装，主要检测缺陷包括：包装纸破裂、内包外露、玻璃纸皱褶、端面油封不平整及搭接口粘接不良等。

随着卷烟生产自动化水平的不断提高，现有技术主要采用视觉传感器式检测，再传输到后端通过识别算法在动态视觉环境下分析，采用机器视觉、图像处理、模式识别等技术可以实现香烟生产过程中的质量检测与控制，其检测效率高，且检测结果精确[2]。为匹配视觉检测速度，现有系统采用皮带机输送烟条。传统平滑输送带因结构限制易致检测视野盲区，影响检测准确性与全面性。且传统皮带系统维护时需拆卸或调节张紧装置，过程繁琐。

期望解决以上问题，本文提出了一种采用双同步带结构的烟外观检测用皮带机，通过采用两条同步带的和中间镂空设计，避免了检测盲区的产生，同时还将与皮带连接的轴设计成断轴结构，使得检测过程更全面、维护更便捷，能够快速拆装同步带确保运行效率。

1.2 皮带机设备的发展现状

传统传送带机构的技术缺陷主要集中在视野遮挡、维护效率、传动稳定性及结构适配性四个方面，它们在实际生产中主要表现为以下两个方面：

1）.检测视野盲区问题

单条平滑输送带遮挡烟条底部视野，导致检测设备无法全面捕捉烟条底面缺陷。为弥补盲区，检测装置需要额外设计装置检测各个表面。

2）.维护复杂性与停机成本高

传统皮带机采用整体式主轴结构，皮带更换/调整需拆解张紧装置或整体传动系统。皮带轮组与机架高度集成，更换时需拆卸核心传动部件，无法快速替换独立部件致停机时间增加。

归结而言，传统传送带机构的技术缺陷根源在于设计理念滞后于检测需求的升级幅度。而本设计所采用的双同步带+断轴设计直接针对上述缺陷，通过分离式传动单元与镂空视野窗口，实现检测覆盖率的提升与维护成本的降低。

第2章 设计描述

本文的技术方案通过改进皮带机的结构，特别是在同步带的设计和传动系统的构造上，使得检测过程更加全面，且便于维护。其核心创新点包括双同步带设计、同步带轮组的特殊结构、以及断轴设计。具体技术方案如下：

2.1 皮带机整体结构

该皮带机主要包括以下几个部分：

电机：提供动力，驱动同步带轮组运动。

机架：用于支撑和固定皮带机的整个结构。

同步带轮组：至少包含4组同步带轮，分别设置在机架的四个角落，支撑双同步带的运行。

双同步带：两条同步带并行连接于同步带轮组，且它们之间存在适当的间隙，允许检测设备从下方观察烟条的底面。

2.2 同步带轮组设计

同步带轮组是皮带机的重要部件，其设计关键在于：

同步带轮：同步带轮的横截面整体为圆形，且外缘为锯齿状。这一设计确保同步带与同步带轮的齿啮合更加紧密，防止同步带脱离轮组。

同步带紧张轮：用于调节同步带的张力，确保传动带在工作过程中保持合适的张力，以保证传动稳定性。

惰轮：设置在同步带轮和同步带之间，用于引导同步带的运行路径，减少带的磨损并提高传动效率。

2.3 断轴设计

机架的两端分别安装有轴承座，并在机架的四个角上安装有断轴。这一设计使得同步带轮可以独立于轴承和主轴进行移动，从而在需要更换同步带时，能够迅速拆卸同步带而无需拆卸整个皮带机系统，极大地降低了维护时间和成本。

2.4 自动调节张力系统

同步带紧张轮连接有弹簧或液压机构，通过该机构可自动调节同步带的张力。自动调节系统确保同步带在不同负载条件下都能保持适当的张力，从而避免由于张力过紧或过松引起的传动问题，确保传动带的稳定运行。

第3章 工作原理与维护

3.1 工作原理

烟条运行时由双同步带传送。同步带轮组驱动双同步带沿着既定路径运行，烟条被准确且平稳地输送至检测设备前。检测设备通常包括摄像头、光学传感器等，位于双同步带的镂空部分，能够从下方全面检测烟条的外观，包括外观缺陷、印刷质量等。检测系统按预设标准自动判定烟条合格性并反馈至控制系统。

3.2 安装流程

安装本新型皮带机时，首先将两条同步带安装在传送系统的相应位置，确保同步带之间的间隙于烟条的长度相适配，以确保在顺利进行烟条运输的时候便于底部检测。

通过同步带之间的镂空部分，安装检测设备，如摄像头、光学传感器等，对烟条的外观进行检测。

检测系统根据设定的标准自动判断烟条是否合格，并将结果反馈给控制系统。

3.3 维护步骤

本方案的断轴设计使得同步带轮可以独立于轴承和主轴移动，可以在不影响其他部件的情况下完成更换。当同步带发生磨损或需要更换时，用内六角扳手将同步带张紧轮调松；并将同步带绕开同步带轮，可直接在断轴处拆卸同步带，随后安装新的同步带并重新连接轴即完成同步带更换流程。

第4章 实施效果与优势

本文描述的新型皮带机在实际应用时，于多个方面均相对于传统机型表现出显著优势，可进一步优化生产效率：

1）.提升检测效率：

通过双同步带设计，具有更广的检测视野，消除了传统单带结构造成的底面遮蔽问题所产生的盲区，使得对烟条外观的检测更加全面。

2）.降低维护成本：

断轴设计允许更换同步带轮、轴承或其他磨损部件而无需拆卸整个传动系统，减少了停机时间和维护费用。

3）.减少检测误差：

双同步带传送速度一致，确保了条烟传送过程的稳定性，减少了因速度不一致导致的传送带抖动、偏移所引入的检测误差。

4）.适应不同负载：

断轴设计使得同步带轮可以独立于轴承和主轴移动，同步带的张力可灵活调整，适应不同的负载和工作条件，避免了因张力问题导致的传动故障。

第5章 结论

本文提出了一种采用双同步带结构的烟条外观检测用皮带机。该装置突破传统单带式输送机的局限，通过双同步带并行布置的结构创新，有效减小了包装下部的视觉盲区，确保了烟条外观的全面检测。在结构设计方面，本装置采用的断轴设计使得更换同步带时无需拆卸整个皮带机，且可以根据负载情况快速调整张紧度，降低了维护时间和成本，该皮带机由于其高度模块化、广适应性的特点，在烟草工业中具有广泛的应用前景。

参考文献

[1]胡龙. 基于机器视觉的烟支缺陷自动检测技术研究[D]. 湖南：湖南大学，2016.

[2]广西中烟工业有限责任公司. 烟包外观检测系统：CN202310478647.4[P]. 2023-08-29.

[3]重庆中烟工业有限责任公司. 一种烟包缺陷检测装置：CN202211149537.5[P]. 2023-03-07.