一種盤紙檢測器的創(chuàng)新發(fā)明

---暨安徽科達自動化集團股份有限公司總裁王萬年獲得國家發(fā)明

隨著中國工業(yè)自動化程度的不斷提升，用于制藥、造紙、印刷、食品、煙草等領域的自動化程度也越來越高。盤紙檢測器是用于自動化生產(chǎn)線上包裝用盤紙質(zhì)量和供紙狀態(tài)檢測與控制的一種快速光電檢測器，能有效避免因盤紙質(zhì)量和供紙系統(tǒng)故障影響包裝質(zhì)量和造成產(chǎn)品及包裝材料的浪費。

一、盤紙檢測器簡介

本文所提的盤紙檢測器屬于包裝技術領域，涉及一種用于輕工業(yè)高速生產(chǎn)線上包裝設備供紙系統(tǒng)的盤紙檢測器，由安徽科達自動化集團股份有限公司總栽兼技術中心執(zhí)行官王萬年研發(fā)，已獲得國家發(fā)明（號：ZL200910116219.7）。該檢測器由底座、殼體、狀態(tài)顯示燈、檢測光源、光電感應器件、檢測頭、出線插件、檢測電路板組成，檢測頭伸出殼體的外部，其前端開有長方形槽，兩組檢測光源和光電感應器件相向安裝于槽的兩壁上，檢測電路由檢測光源、光電感應器件、信號放大電路、數(shù)據(jù)處理電路、信號輸出電路、狀態(tài)顯示電路構成，當被測的包裝紙從檢測頭的長方形槽中正常通過時，檢測器無控制信號輸出；當被測的包裝紙出現(xiàn)錯位、間斷、裂斷時，檢測器輸出控制信號，通過生產(chǎn)線上的控制器和執(zhí)行器停止主機和供紙系統(tǒng)的工作，可有效保證生產(chǎn)線正常高速運轉(zhuǎn)。

二、盤紙檢測器設計方案

1、產(chǎn)品功能設計

在高速的自動化生產(chǎn)線上能不間斷地對包裝用盤紙質(zhì)量和供紙狀態(tài)的進行檢測與控制。

2、產(chǎn)品電路設計

              產(chǎn)品電路采用兩路紅外光電檢測，分別經(jīng)過信號跟隨、放大、邏輯處理、觸發(fā)器和輸出放大電路，形成高低電平和脈沖控制信號輸出；電源電路設反極性保護；輸出狀態(tài)通過LED顯示。原理方框圖如下：

3、產(chǎn)品的結(jié)構設計

盤紙檢測器由外殼、底板、檢測頭、檢測光源、光電感應器件、狀態(tài)顯示燈、電路板、出線插件組成，組裝成一個整體。檢測頭前端開有深槽，兩組檢測光源和光電感應器件相向安裝于槽的兩壁，對從深槽內(nèi)通過的包裝紙進行無接觸式檢測。

4、盤紙檢測器的工作方式：包裝用盤紙從檢測頭前端深槽中間通過，在盤紙質(zhì)量和供紙系統(tǒng)正常時，檢測器保持輸出信號不變度；當盤紙出現(xiàn)折斷、裂斷、偏離時，檢測器即轉(zhuǎn)換控制信號輸出，通過控制和執(zhí)行裝置使包裝設備停機。

三、盤紙檢測器的設計思想

1、采用光電技術和鴨嘴式檢測頭，實現(xiàn)無接觸式在線檢測；

2、兩對發(fā)光和光敏管檢測，提高檢測質(zhì)量和可靠性；

3、電源的反級性保護和多級濾波處理，對信號進行邏輯處理，檢測光譜的差異化選擇，以提高產(chǎn)品的抗*力和工作的可靠性；

1. 檢測包裝紙的質(zhì)量和供紙狀態(tài)，不光有輸出信號，還要在產(chǎn)品表面直接顯示。

四、盤紙檢測器技術創(chuàng)新點

1、結(jié)構創(chuàng)新

該產(chǎn)品集光源、探頭、線路板、殼體、航空接插件于一體，便于現(xiàn)場改造、安裝和維護，實現(xiàn)在線無接觸式檢測。提高產(chǎn)品的易用性和高可靠性。

2、電路設計創(chuàng)新

線路采用雙回路冗余設計，電源采用反極性及壓敏過壓保護，信號的放大比較及施密特觸發(fā)整形等措施，同時對光電傳感器的選型進行了優(yōu)化，選用了紅外光譜范圍內(nèi)的光電收發(fā)器件，通過光譜帶通特性有效的濾除外界雜波及自然光的干擾。保障線路板工作狀態(tài)高抗干擾性和高可靠性。

3、性能創(chuàng)新

采用了國產(chǎn)紅外光電收發(fā)器件、進口模擬比較器集成電路、進口施密特觸發(fā)集成電路以及整體電路設計的優(yōu)化，使產(chǎn)品的響應速度≤10mS，適應各種復雜光源環(huán)境，提高產(chǎn)品的可靠性。

4、可靠性創(chuàng)新

采用了兩對紅外光電檢測頭、雙回路冗余電路設計技術、電源保護技術以及器件的選型，有效保障了產(chǎn)品檢測的準確性及產(chǎn)品質(zhì)量的高可靠性。

PJ-1B型盤紙檢測器的研發(fā)成功，不光使公司多了一個好產(chǎn)品，同時也積累了項目組織經(jīng)驗，鍛煉和提高了研發(fā)隊伍的素質(zhì)和能力。

五、盤紙檢測器經(jīng)濟和效益分析

1、經(jīng)濟效益分析

盤紙檢測器是用于自動化生產(chǎn)線上包裝用盤紙質(zhì)量和供紙狀態(tài)檢測與控制的一種快速光電檢測器，廣泛應用于制藥、造紙、印刷、食品、煙草等領域，能有效避免因盤紙質(zhì)量和供紙系統(tǒng)故障影響包裝質(zhì)量和造成產(chǎn)品及包裝材料的浪費。改革開放30多年以來，從1978年看，我國進出口商品貿(mào)易總額為206.4億美元，占世界貿(mào)易比重為0.78%，2005年我國進出口商品貿(mào)易總額為14221.2億美元，占世界貿(mào)易比重為6.7%，2015年我國進出口商品貿(mào)易總額為39569億美元，占世界貿(mào)易比重為11.9%，數(shù)據(jù)來源:(世界貿(mào)易組織)，進出口迅猛發(fā)展，國內(nèi)工業(yè)企業(yè)使用的自動化流水線檢測產(chǎn)品基本依賴進口，平均每年的需求量在100萬臺以上，按10000元/臺低現(xiàn)行價格計算，市場容量為100億元以上，進口產(chǎn)品售價達3倍以上的價挌，或換言之國產(chǎn)產(chǎn)品僅售三分之一價格，而且利潤還巨大。盤紙檢測器產(chǎn)品如果實現(xiàn)國產(chǎn)化，就可以打破發(fā)達國家對核心技術產(chǎn)品的壟斷，替代進口產(chǎn)品，通過吸收,消化和創(chuàng)新，其產(chǎn)品國內(nèi)外產(chǎn)量也會遂漸遂年增長，提高我國民族工業(yè)產(chǎn)品在國內(nèi)外的*，和自主創(chuàng)新研發(fā)產(chǎn)品的檔次，為國家不僅節(jié)省外匯，還出口產(chǎn)品賺取外匯，從而占領市場，將為社會和企業(yè)創(chuàng)造較好的經(jīng)濟效率和社會效益。

2、社會效益分析

1）通過自主研發(fā)，實現(xiàn)盤紙檢測器的技術創(chuàng)新和對進口產(chǎn)品的替代，為國家自主創(chuàng)新做出貢獻，*一項*，增強行業(yè)發(fā)展實力。

2）盤紙檢測器的生產(chǎn)，主要采用車、銑、磨、鉚、鍍、制板、焊接等工藝方法加工而成，生產(chǎn)過程中不產(chǎn)生工業(yè)廢氣和廢水，所產(chǎn)生的金屬加工廢料也可回收利用，因此不會對環(huán)境產(chǎn)生危害。

3）本項目產(chǎn)業(yè)化解決500人的就業(yè)。隨著盤紙檢測器生產(chǎn)規(guī)模的擴大，需要更多的設計、機械加工、裝配等直接生產(chǎn)人員和輔助工作人員，為地方提供更多就業(yè)崗位，也為社會下崗再就業(yè)做出了貢獻。

4）該項目產(chǎn)業(yè)化的實施，可促進上下游配套企業(yè)的發(fā)展：上游可以促進金屬材料、電子器材等企業(yè)的發(fā)展，下游可以使自動化生產(chǎn)線企業(yè)降低采購成本，提高經(jīng)濟效益，為了囯內(nèi)行業(yè)發(fā)展奠定了堅實的基礎。

綜上如述，該項產(chǎn)品盡管是工業(yè)自動化流水線關鍵產(chǎn)品檢測設備，也是檢測核心技術產(chǎn)品，其產(chǎn)品自主研發(fā)創(chuàng)新，為了未來的科技進步，走出一條快捷之路。但，隨著工業(yè)產(chǎn)品技術創(chuàng)新日新月異，沒有的產(chǎn)品，只有更好的產(chǎn)品不斷推陳出新。

王萬年總裁迄今為止共擁有國家發(fā)明6項，實用新型29項，外觀設計3項，獲得安徽省*產(chǎn)品6項，還有發(fā)明正在頒發(fā)證書之中。