太阳城集团

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全自动条烟输送装置.pdf

摘要
申请专利号:

CN201610542591.4

申请日:

2016.07.07

公开号:

CN106257272A

公开日:

2016.12.28

当前法律状态:

实审

有效性:

审中

法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):G01N 21/89申请日:20160707|||公开
IPC分类号: G01N21/89; G01S17/48 主分类号: G01N21/89
申请人: 吴桂广
发明人: 不太阳城集团发明人
地址: 315200 浙江省宁波市镇海区鼓楼东路32号
优先权:
专利代理机构: 北京高航知识产权代理有限公司 11530 代理人: 赵永强
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法律状态
申请(专利)号:

太阳城集团CN201610542591.4

授权太阳城集团号:

|||

法律状态太阳城集团日:

2017.01.25|||2016.12.28

法律状态类型:

实质审查的生效|||公开

摘要

本发明公开了全自动条烟输送装置,包括机架,其中所述的机架上设有输送带,在输送带沿前进方向的前后两侧分别设有入口阻挡装置和出口阻挡装置;在入口阻挡装置和出口阻挡装置之间的输送带上方设有推烟装置,推烟装置的运动方向与输送带的运动方向垂直;在输送带侧边的机架上设有升降式接烟平台,所述的推烟装置在输送带与升降式接烟平台之间运动;本发明旨在提供一种结构紧凑、可提高生产效率,安装于包装机与提升机之间实现条烟的自动储存和释放的全自动条烟输送缓存装置;用于条烟的自动缓存和释放。

权利要求书

1.全自动条烟输送装置,其特征在于,所述的机架上设有输送带,在输送带沿前进方向
的前后两侧分别设有入口阻挡装置和出口阻挡装置;在入口阻挡装置和出口阻挡装置之间
的输送带上方设有推烟装置,推烟装置的运动方向与输送带的运动方向垂直;在输送带侧
边的机架上设有升降式接烟平台,所述的推烟装置在输送带与升降式接烟平台之间运动;
所述的推烟装置电路连接有控制器,所述的控制器还分别与入口阻挡装置、出口阻挡装置
和升降式接烟平台电路连接;所述的推烟装置由水平气缸、滑轨、滑座和间隔设置的两块拨
板组成;所述的滑轨设置在输送带和升降式接烟平台上方的机架上且滑轨的导向方向与输
送带的运动方向垂直;所述的滑座活动设置在滑轨上;所述的拨板固定在滑座上,拨板的下
端与输送带以及升降式接烟平台的上表面相适应;所述的水平气缸的活塞杆与拨板连接。
2.根据权利要求2所述的全自动条烟输送装置,其特征在于,所述的入口阻挡装置侧边
的机架上设有检测装置,所述的检测装置与控制器电路连接。
3.根据权利要求1所述的全自动条烟输送装置,其特征在于,所述输送带沿前进方向前
端的机架上设有过渡平台,所述的过渡平台由固定在机架上的平台、设置在平台上表面的
两个相对的同步包胶轮和两个压烟毛刷以及与各同步包胶轮连接的减速电机构成;所述的
两个同步包胶轮设置在靠近输送带一侧的平台近端部且两个同步包胶轮之间的间距与条
烟的长度相适应;所述的两个压烟毛刷设置在与同步包胶轮所在一侧相对应的另一侧平台
上表面且两个压烟毛刷与平台之间的间距与条烟的厚度相适应。
4.根据权利要求1所述的全自动条烟输送装置,其特征在于,包括检查装置本体、总检
查装置底座和多个可拆卸的分检查装置底座,所述检查装置本体可拆卸地设置于总检查装
置底座上,而分检查装置底座则安装于不同位置;总检查装置底座连接条烟输送辊;所述总
检查装置底座的包括光学接收组件、红外发射组件、距离测量组件和红外光学处理组件;所
述分检查装置底座上分别设有激光发射组件;所述光学接收组件包括分色片、中心开有小
孔的平凹透镜和与所述平凹透镜对称排列于光轴上的双曲面凸透镜,所述分色片位于平凹
透镜远离双曲面凸镜的一侧;所述光学接收组件接收到的红外线和/或激光经过反射镜以
及快速倾斜镜的反射后汇聚成平行光,所述平行光射入平凹透镜远离分色片的一侧,经平
凹透镜折射射入双曲面凸镜,并在双曲面凸镜的反射下穿过平凹透镜中心的小孔射入分色
片,红外线的红外光谱透过所述分色片进入红外光学处理组件,激光经过所述分色片反射
进入所述距离测量组件;所述激光发射组件包括回转驱动机构、集成电路和532nm激光器,
所述激光器包括激光器头部、激光控制器和激光触发器,所述激光器头部集成硅PIN光电二
极管,可以感应发射主波并直接输出主波电信号脉冲,所述激光器头部通过线缆连接所述
激光控制器,所述激光控制器提供激光器电源、温控以及触发控制,所述激光触发器设于所
述检查装置本体与所述分检查装置底座的连接处,当所述检查装置本体安装于所述总检查
装置底座时,所述激光触发器发出触发信号,触发所述激光控制板启动,触发所述激光器头
部间隔发射激光;所述回转驱动机构包括转动轴、支撑架、驱动电机、包络蜗杆、蜗轮转盘和
防护罩,所述驱动电机包括第一驱动电机和第二驱动电机,所述第一驱动电机安装于包络
蜗杆的一端,驱动包络蜗杆转动,所述包络蜗杆的齿面与蜗轮转盘的齿面相啮合,第一驱动
电机驱动包络蜗杆绕其中心轴转动,包络蜗杆带动蜗轮转盘转动,所述转动轴穿过并固定
所述激光器,所述转动轴的两端设于支撑架上,所述支撑架安装于蜗轮转盘的上表面,第一
驱动电机转动包络蜗杆,包络蜗杆带动蜗轮转盘以及支撑架、激光器转动360度转动,第二
驱动电机连接所述转动轴,使得激光器可绕转动轴转动,从而调整激光机发射的激光方向;
所述分检查装置底座上分别设有启动激光器的启动按钮,当检查装置本体放置在分检查装
置底座上时,启动按钮按下,激光器启动;所述距离测量组件包括准直镜、窄带滤光片、信号
整形电路、脉冲信号探测器和太阳城集团测量芯片,经过分色片反射的激光依次经过准直镜、窄带
滤光片、脉冲信号探测器和信号整形电路,准直镜与窄带滤光片对激光光谱进行滤波处理,
减少背景噪音;当脉冲信号探测器相应目标光子时,脉冲信号探测器输出相应的脉冲信号,
经过信号整形电路处理后输出至太阳城集团测量芯片,通过对定太阳城集团隔发射激光的脉冲信号发生
时刻的精确测量计时,最终测量出激光从检查装置本体至总检查装置底座的飞行太阳城集团,进
而得到检查装置本体与总检查装置底座之间的距离,得到的距离的数据传输至红外发射组
件,红外发射组件根据检查装置本体与总检查装置底座之间的距离调整焦距;所述红外发
射组件包括连续变焦结构和红外发射二极管,所述连续变焦结构包括圆筒形壳体、变倍组
镜片、微调组镜片、补偿组镜片、变倍组镜片框架、补偿组镜片框架、微调组镜片框架、电机、
微调齿轮圈和微调隔圈,所述圆筒形壳体的中段设有两组四条对称的凸轮槽,分别为第一
凸轮槽与第二凸轮槽;
所述第一凸轮槽与第二凸轮槽相应的凸轮曲线斜率满足下式:
<mrow> <msub> <mi>K</mi> <mi>y</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>K</mi> <mi>x</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>y</mi> <mo>-</mo> <msubsup> <mi>l</mi> <mn>2</mn> <mo>&prime;</mo> </msubsup> <mo>+</mo> <msubsup> <mi>f</mi> <mn>2</mn> <mo>&prime;</mo> </msubsup> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <mn>2</mn> <mi>y</mi> <mo>-</mo> <mi>b</mi> </mrow> </mfrac> </mrow>
其中,Ky为第一凸轮槽对应变焦凸轮曲线的斜率,Kx为第二凸轮槽对应变焦凸轮曲线的
斜率,y是第一凸轮槽对应变焦凸轮曲线的升距,l′2=f′1-(d+y-x),f′2是变倍组的焦距,y、
x分别是第一凸轮槽、第二凸轮槽对应变焦凸轮曲线的升距,b=(l′2-f′1)-d+x,d是分别设
置于第一凸轮槽与第二凸轮槽的两个镜片的距离;所述变倍组镜片、补偿组镜片和微调组
镜片沿光轴依次排列,且所述变倍组镜片的部分透镜与微调组镜片分别通过镜片压圈设于
所述壳体的两端;所述电机提供镜头运动驱动力,连接所述变倍组镜片框架,带动变倍组镜
片框架移动;所述圆筒形壳体内表面与所述微调组镜片框架的接触面沿圆周方向设置微调
齿轮圈,所述微调齿轮圈与所述微调组镜片框架粘连,且在电机的带动下,所述微调齿轮圈
可相对于圆筒形壳体转动,转动所述微调齿轮圈可调整微调组镜片与其他镜片之间的距
离;所述红外发射二极管依次排列,设置于所述微调组镜片远离补偿组镜片的一侧,并根据
检查装置本体与总检查装置底座之间的距离调节红外发射二极管启动的功率;所述红外光
学处理组件包括红外接收管,当条烟位于检查装置本体感应区域发现异常,红外发射组件
发射的红外线反射至光学接收组件,所述红外接收管接收到红外光谱后输出电信号,停止
输送辊运动。
5.根据权利要求1所述的全自动条烟输送装置,其特征在于,所述包络蜗杆的齿面方程


其中,
A=-cosαdcosθ,B=-cosα
dsinβsinθ±sinαdcosβ,C=-cosαdcosβsinθ±sinαdsinβ,D=rdcosθ-a0,E=rdsinβsinθ±
0.5Sacosβ,F=-rdcosβsinθ±0.5Sacosβ,nx=sinαdcosθ,ny=sinαsinθsinβ+cosαdcosβ,nz
=-sinαdsinθcosβ+cosαdsinβ,αd为加工包络蜗杆的砂轮齿形角,rd为加工包络蜗杆的砂轮
半径,Sa为加工包络蜗杆的砂轮顶宽,β为加工包络蜗杆的砂轮倾斜角,为蜗杆
的转角,
式中有三个待确定的变量:加工过程中刀座回转角度啮合点P沿砂轮侧面方向离砂
轮顶部的距离u以及啮合点P所在的砂轮轴截面与ia的夹角θ;在170°至190°范围内得到一
组满足包络蜗杆的齿面方程将得到的
代入式中

即可得到在包络蜗杆上的一个接触点,对应于同一个值,将u在全
齿高范围取不同的值,可以由依次共轭条件方程接触不同的θ值,这样就能得到多个接触
点,将接触点相连即可组成一条接触线,最后对应于不同的值,可求出不同的接触线,这
些接触线就组成了蜗杆螺旋面。
6.根据权利要求2所述的全自动条烟输送装置,其特征在于,取中心距75mm,传动比45,
蜗杆头数1的包络蜗杆贴合所述包络蜗杆的齿面方程,经优化后得到包络蜗杆的关键几何
参数和尺寸:中心距75mm,传动比45,蜗杆头数1,蜗杆分度圆直径28.36mm,齿顶高2.571mm,
齿根高2.846mm,全齿高5.01mm,齿顶间隙0.716mm,蜗杆齿根圆半径21.605mm,蜗杆齿顶圆
弧半径31.786m,蜗杆齿根圆弧半径65.779mm,蜗杆喉部分度圆导程角6.32°,齿距角9°,主
基圆直径48.69mm,蜗杆包围蜗轮转盘齿数6.5,蜗杆工作半角17.311°,蜗杆工作长度
37.529mm,成型面倾角11.3°。
7.根据权利要求1所述的全自动条烟输送装置,其特征在于,所述变倍组镜片包括前变
倍镜片和后变倍镜片,所述前变倍镜片为正月牙凸透镜,所述后变倍镜片为双凹透镜,所述
前变倍镜片固定于圆筒形壳体的最前端,后变倍镜片安装于镜片框架后通过导钉与第二凸
轮槽相固连。
8.根据权利要求4所述的全自动条烟输送装置,其特征在于,所述补偿组镜片为平面
镜,所述补偿组镜片安装于镜片框架后通过导钉与第一凸轮槽相固连。
9.根据权利要求5所述的全自动条烟输送装置,其特征在于,所述微调组镜片为正月牙
凸透镜,所述微调组镜片框架夹持所述微调组镜片,设于所述圆筒形壳体的一端。

说明书

全自动条烟输送装置

技术领域

本发明涉及烟草领域,具体涉及的是全自动条烟输送装置。

背景技术

相关技术中,各条烟生产线上,条烟输送系统,一般包括条烟包装机、缺包检测装
置、输送装置、紧急出口装置、滑道系统和封装机等。条烟包装机完成条烟的包装操作后经
过检测装置将条烟输送到条烟输送装置,再经过滑道系统最后到达封装箱机对条烟进行装
箱封箱操。另外,需要对条烟外包装进行抽检,检查其外观是否完整,太阳城集团是否准确,而这一
般是由检查人员用眼睛完成的,但是检查人员容易产生疲劳,从而影响判断力。

发明内容

针对上述问题,本发明的目的是提供全自动条烟输送装置,解决检查人员抽检包
装外观时容易产生疲劳从而影响判断力的技术问题。

为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是全自动条烟输送装置,包括检查
装置本体、总检查装置底座和多个可拆卸的分检查装置底座,所述检查装置本体可拆卸地
设置于总检查装置底座上,而分检查装置底座则安装于不同位置。所述总检查装置底座连
接条烟输送辊。

所述总检查装置底座包括光学接收组件、红外发射组件、距离测量组件和红外光
学处理组件。所述分检查装置底座上分别设有激光发射组件。

所述光学接收组件包括分色片、中心开有小孔的平凹透镜和与所述平凹透镜对称
排列于光轴上的双曲面凸透镜,所述分色片位于平凹透镜远离双曲面凸镜的一侧;所述光
学接收组件接收到的红外线和/或激光经过反射镜以及快速倾斜镜的反射后汇聚成平行
光,所述平行光射入平凹透镜远离分色片的一侧,经平凹透镜折射射入双曲面凸镜,并在双
曲面凸镜的反射下穿过平凹透镜中心的小孔射入分色片,红外线的红外光谱透过所述分色
片进入红外光学处理组件,激光经过所述分色片反射进入所述距离测量组件。

所述激光发射组件包括回转驱动机构、集成电路和532nm激光器,所述激光器包括
激光器头部、激光控制器和激光触发器,所述激光器头部集成硅PIN光电二极管,可以感应
发射主波并直接输出主波电信号脉冲,所述激光器头部通过线缆连接所述激光控制器,所
述激光控制器提供激光器电源、温控以及触发控制,所述激光触发器设于所述检查装置本
体与所述分检查装置底座的连接处,当所述检查装置本体安装于所述总检查装置底座时,
所述激光触 发器发出触发信号,触发所述激光控制板启动,触发所述激光器头部间隔发射
激光。

所述回转驱动机构包括转动轴、支撑架、驱动电机、包络蜗杆、蜗轮转盘和防护罩,
所述驱动电机包括第一驱动电机和第二驱动电机,所述第一驱动电机安装于包络蜗杆的一
端,驱动包络蜗杆转动,所述包络蜗杆的齿面与蜗轮转盘的齿面相啮合,第一驱动电机驱动
包络蜗杆绕其中心轴转动,包络蜗杆带动蜗轮转盘转动,所述转动轴穿过并固定所述激光
器,所述转动轴的两端设于支撑架上,所述支撑架安装于蜗轮转盘的上表面,第一驱动电机
转动包络蜗杆,包络蜗杆带动蜗轮转盘以及支撑架、激光器转动360度转动,第二驱动电机
连接所述转动轴,使得激光器可绕转动轴转动,从而调整激光机发射的激光方向。

所述分检查装置底座上分别设有启动激光器的启动按钮,当检查装置本体放置在
分检查装置底座上时,启动按钮按下,激光器启动。

所述距离测量组件包括准直镜、窄带滤光片、信号整形电路、脉冲信号探测器和时
间测量芯片,经过分色片反射的激光依次经过准直镜、窄带滤光片、脉冲信号探测器和信号
整形电路,准直镜与窄带滤光片对激光光谱进行滤波处理,减少背景噪音。当脉冲信号探测
器相应目标光子时,脉冲信号探测器输出相应的脉冲信号,经过信号整形电路处理后输出
至太阳城集团测量芯片,通过对定太阳城集团隔发射激光的脉冲信号发生时刻的精确测量计时,最终测
量出激光从检查装置本体至总检查装置底座的飞行太阳城集团,进而得到检查装置本体与总检查
装置底座之间的距离,得到的距离的数据传输至红外发射组件,红外发射组件根据检查装
置本体与总检查装置底座之间的距离调整焦距。

所述红外发射组件包括连续变焦结构和红外发射二极管,所述连续变焦结构包括
圆筒形壳体、变倍组镜片、微调组镜片、补偿组镜片、变倍组镜片框架、补偿组镜片框架、微
调组镜片框架、电机、微调齿轮圈和微调隔圈,所述圆筒形壳体的中段设有两组四条对称的
凸轮槽,分别为第一凸轮槽与第二凸轮槽;

所述第一凸轮槽与第二凸轮槽相应的凸轮曲线斜率满足下式:

<mrow> <msub> <mi>K</mi> <mi>y</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>K</mi> <mi>x</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>y</mi> <mo>-</mo> <msubsup> <mi>l</mi> <mn>2</mn> <mo>&prime;</mo> </msubsup> <mo>+</mo> <msubsup> <mi>f</mi> <mn>2</mn> <mo>&prime;</mo> </msubsup> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <mn>2</mn> <mi>y</mi> <mo>-</mo> <mi>b</mi> </mrow> </mfrac> </mrow>

其中,Ky为第一凸轮槽对应变焦凸轮曲线的斜率,Kx为第二凸轮槽对应变焦凸轮曲
线的斜率,y是第一凸轮槽对应变焦凸轮曲线的升距,l′2=f1′-(d+y-x),f2′是变倍组的焦
距,y、x分别是第一凸轮槽、第二凸轮槽对应变焦凸轮曲线的升距,b=(l′2-f1′)-d+x,d是分
别设置于第一凸轮槽与第二凸轮槽的两个镜片的距离;所述变倍组镜片、补偿组镜片和微
调组镜片沿光轴依次排列,且所述变倍组镜片的部分透镜与微调组镜片分别通过镜片压圈
设 于所述壳体的两端;所述电机提供镜头运动驱动力,连接所述变倍组镜片框架,带动变
倍组镜片框架移动;所述圆筒形壳体内表面与所述微调组镜片框架的接触面沿圆周方向设
置微调齿轮圈,所述微调齿轮圈与所述微调组镜片框架粘连,且在电机的带动下,所述微调
齿轮圈可相对于圆筒形壳体转动,转动所述微调齿轮圈可调整微调组镜片与其他镜片之间
的距离。

所述红外发射二极管依次排列,设置于所述微调组镜片远离补偿组镜片的一侧,
并根据检查装置本体与总检查装置底座之间的距离调节红外发射二极管启动的功率;所述
红外光学处理组件包括红外接收管,当条烟位于检查装置本体感应区域发现异常,红外发
射组件发射的红外线反射至光学接收组件,所述红外接收管接收到红外光谱后输出电信
号,停止输送辊运动。

作为优选,所述包络蜗杆的齿面方程为


其中,
A=-cosαdcosθ,B=-cosα
dsinβsinθ±sinαdcosβ,C=-cosαdcosβsinθ±sinαdsinβ,D=rdcosθ-a0,E=rdsinβsinθ±
0.5Sacosβ,F=-rdcosβsinθ±0.5Sacosβ,nx=sinαdcosθ,ny=sinαsinθsinβ+cosαdcosβ,nz
=-sinαdsinθcosβ+cosαdsinβ,αd为加工包络蜗杆的砂轮齿形角,rd为加工包络蜗杆的砂轮
半径,Sa为加工包络蜗杆的砂轮顶宽,β为加工包络蜗杆的砂轮倾斜角,为蜗杆
的转角,

式中有三个待确定的变量:加工过程中刀座回转角度啮合点P沿砂轮侧面方向
离砂轮顶部的距离u以及啮合点P所在的砂轮轴截面与ia的夹角θ;在170°至190°范围内得到
一组满足包络蜗杆的齿面方程的取值将得到的
代入式中

即可得到在包络蜗杆上的一个接触点,对应于同一个值,将u在全
齿高范围取不同的值,可以由依次共轭条件方程接触不同的θ值,这样就能得到多个接触
点,将接触点相连即可组成一条接触线,最后对应于不同的值,可求出不同的接触线,这
些接触线就组成了蜗杆螺旋面。

作为优选,取中心距75mm,传动比45,蜗杆头数1的包络蜗杆贴合所述包络蜗杆的
齿面 方程,经优化后得到包络蜗杆的关键几何参数和尺寸:中心距75mm,传动比45,蜗杆头
数1,蜗杆分度圆直径28.36mm,齿顶高2.571mm,齿根高2.846mm,全齿高5.01mm,齿顶间隙
0.716mm,蜗杆齿根圆半径21.605mm,蜗杆齿顶圆弧半径31.786m,蜗杆齿根圆弧半径
65.779mm,蜗杆喉部分度圆导程角6.32°,齿距角9°,主基圆直径48.69mm,蜗杆包围蜗轮转
盘齿数6.5,蜗杆工作半角17.311°,蜗杆工作长度37.529mm,成型面倾角11.3°。

作为优选,所述变倍组镜片包括前变倍镜片和后变倍镜片,所述前变倍镜片为正
月牙凸透镜,所述后变倍镜片为双凹透镜,所述前变倍镜片固定于圆筒形壳体的最前端,后
变倍镜片安装于镜片框架后通过导钉与第二凸轮槽相固连。

作为优选,所述补偿组镜片为平面镜,所述补偿组镜片安装于镜片框架后通过导
钉与第一凸轮槽相固连。

作为优选,所述微调组镜片为正月牙凸透镜,所述微调组镜片框架夹持所述微调
组镜片,设于所述圆筒形壳体的一端。

本发明的有益效果:

1、使用者可以随意调整分检查装置底座的位置,从而将检查装置本体放置于不同
高度、不同位置,以适应不同的需求。

2、使用一个光学接收组件同时接收激光与红外线,将激光接收装置与红外线接收
装置一体化,大大地缩小了检查装置的体积,使得检查装置适应不同规格的总检查装置底
座,而且结构简单,方便工作人员进行检修工作。

3、建立回转驱动结构的包络蜗杆模型后,针对该模型进行优化,最后使得包络蜗
杆具有优良的润滑性能和接触性能,减小包络蜗杆的摩擦、减轻磨损、降低温升,增加包络
蜗杆的抗胶合能力,提高包络蜗杆的承载能力。而且,包络蜗杆的齿面与蜗轮转盘的齿面之
间接触范围合理,从而延长其使用寿命。

4、使用所述连续变焦结构可保证实现四倍红外连续变焦的同时使得光学系统在
整个变焦过程中能够平稳运行,并不会对凸轮产生较大的压力,磨损凸轮曲线,影响光学系
统精度。

5、本发明识别条烟的成功率高。

附图说明

利用附图对发明作进一步说明,但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制,
对于本领域的普通技术人员,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据以下附图获得其
它的附图。

图1是本发明检查装置本体和总检查装置底座的结构示意图。

图2是本发明光学接收组件的结构示意图。

图3是本发明回转驱动机构中包络蜗杆和蜗轮转盘的结构示意图。

图4是本发明距离测量组件的结构示意图。

图5是本发明全自动条烟输送装置的结构示意图。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

实施例一

本发明的装置,包括检查装置本体1、总检查装置底座5和多个可拆卸的分检查装
置底座,如图1所示,所述检查装置本体1可拆卸地设置于总检查装置底座5上,而分检查装
置底座则安装于不同位置,方便使用者使用。所述总检查装置底座5连接条烟输送辊。所述
总检查装置底座5包括光学接收组件、红外发射组件22、距离测量组件13和红外光学处理组
件12。所述分检查装置底座上分别设有激光发射组件6。

如图2所示,所述光学接收组件可同时接受激光与红外线,或者单独接收激光或红
外线。所述光学接收组件包括分色片7、中心开有小孔的平凹透镜8和与所述平凹透镜8对称
排列于光轴上的双曲面凸透镜9,所述分色片7位于平凹透镜8远离双曲面凸镜的一侧。所述
光学接收组件接收到的红外线和/或激光经过反射镜11以及快速倾斜镜10的反射后汇聚成
平行光,所述平行光射入平凹透镜8远离分色片7的一侧,经平凹透镜8折射射入双曲面凸
镜,并在双曲面凸镜的反射下穿过平凹透镜8中心的小孔射入分色片7。红外线的红外光谱
透过所述分色片7进入红外光学处理组件12,激光经过所述分色片7反射进入所述距离测量
组件13。使用一个光学接收组件同时接收激光与红外线,将激光接收装置与红外线接收装
置一体化,大大地缩小了检查装置的体积,使得检查装置适应不同规格的总检查装置底座
5,而且结构简单,方便工作人员进行检修工作。

所述激光发射组件6包括回转驱动机构14、集成电路和532nm激光器。所述激光器
可接外触发信号触发激光出射。所述激光器包括激光器头部、激光控制器和激光触发器。所
述激光器头部集成硅PIN光电二极管,可以感应发射主波并直接输出主波电信号脉冲。所述
激光器头部通过线缆连接所述激光控制器,所述激光控制器提供激光器电源、温控以及触
发控制。所述激光触发器设于所述检查装置本体1与所述分检查装置底座的连接处。当所述
检查装置本体1安装于所述总检查装置底座5时,所述激光触发器发出触发信号,触发所述
激光控制板启动,触发所述激光器头部间隔发射激光。

如图3所示,所述回转驱动机构14包括转动轴、支撑架、驱动电机、包络蜗杆16、蜗
轮转盘17和防护罩。所述驱动电机包括第一驱动电机15和第二驱动电机。所述第一驱动电
机15安装于包络蜗杆16的一端,驱动包络蜗杆16转动。所述包络蜗杆16的齿面与蜗轮转 盘
17的齿面相啮合,第一驱动电机15驱动包络蜗杆16绕其中心轴转动,包络蜗杆16带动蜗轮
转盘17转动。所述转动轴穿过并固定所述激光器,所述转动轴的两端设于支撑架上,所述支
撑架安装于蜗轮转盘17的上表面,第一驱动电机15转动包络蜗杆16,包络蜗杆16带动蜗轮
转盘17以及支撑架、激光器转动360度转动。第二驱动电机连接所述转动轴,使得激光器可
绕转动轴转动,从而调整激光机发射的激光方向。在本实施例中,所述激光器内部集成扩束
准直镜头,提供高平行度,低发散度激光。

所述包络蜗杆16的齿面方程为


其中,
A=-cosαdcosθ,B=-cosα
dsinβsinθ±sinαdcosβ,C=-cosαdcosβsinθ±sinαdsinβ,D=rdcosθ-a0,E=rdsinβsinθ±
0.5Sacosβ,F=-rdcosβsinθ±0.5Sacosβ,nx=sinαdcosθ,ny=sinαsinθsinβ+cosαdcosβ,nz
=-sinαdsinθcosβ+cosαdsinβ,αd为加工包络蜗杆16的砂轮齿形角,rd为加工包络蜗杆16的
砂轮半径,Sa为加工包络蜗杆16的砂轮顶宽,β为加工包络蜗杆16的砂轮倾斜角,
为蜗杆的转角。

式中有三个待确定的变量:加工过程中刀座回转角度啮合点P沿砂轮侧面方向
离砂轮顶部的距离u以及啮合点P所在的砂轮轴截面与ia的夹角θ。

在加工的工作区间内选定一个值,然后在全齿高数值范围内选定一个u的值,根
据包络蜗杆16的齿面方程可得出变量θ。对包络蜗杆16的齿面方程作牛顿迭代求解:由加工
的实际情况可以判断,满足包络蜗杆16的齿面方程的θ值处在180°附近,因此在170°至190°
范围内得到一组满足包络蜗杆16的齿面方程的取值将
得到的代入式中

即可得到在包络蜗杆16上的一个接触点。对应于同一
个值,将u在全齿高范围取不同的值,可以由依次共轭条件方程接触不同的θ值,这样就能
得到多个接触点,将接触点相连即可组成一条接触线。最后对应于不同的值,可求出不同
的接触线,这些接触线就组成了蜗杆螺旋面。

包络蜗杆16的失效形式有整体失效和齿面失效两种,包络蜗杆16的整体失效往往
是由 于在传动的过程中经受严重的冲击或者短期的过载,或者沿接触线有比较严重的载
荷集中。包络蜗杆16的齿面失效包括接触疲劳点蚀、胶合、磨损、折断等。而包络蜗杆16的整
体失效与齿面失效均于包络蜗杆16的接触性能和润滑性能有密切关系,因此,从包络蜗杆
16的接触性能和润滑性能触发评价包络蜗杆16的性能。

优良的润滑性能能够减小摩擦、减轻磨损、降低温升,增加包络蜗杆16的抗胶合能
力,提高包络蜗杆16的承载能力,从而达到延长其使用寿命的效果。获得优良的润滑性能,
其本质上是在蜗杆和涡轮的齿面间建立起一定厚度的润滑油膜,确保齿面在很大压强下,
仍然能够处于液体润滑的环境,或者至少在半液体润滑的环境下工作。

对包络蜗杆16润滑性能的评估:根据弹性流体动压润滑理论和道森公式设定油膜
厚度几何系数来对油膜厚度进行评估。

kh=vn0.7/(K12N0.43)

vn是相对卷吸速度,vn由下列公式计算得到其中,(v1)o1
和(v2)o1是啮合点处包络蜗杆16和蜗轮转盘17的速度,(N)o1是包络蜗杆16瞬时接触线上任
一点处的法矢量,|N|=(Nξ2+Nη2)0.5。

而且,由于在啮入端蜗杆齿根处的油膜厚度最小,因此选择在啮入端蜗杆齿根处
的油膜厚度评价包络蜗杆16的性能。

优良的接触性能是指包络蜗杆16上接触线的分布不可过宽,也不可过窄,当接触
线分布不可过宽,也不可过窄。当接触线分布过宽时,包络蜗杆16工作起始角处的接触线处
于包络蜗杆16齿面的外侧,表明包络蜗杆16与蜗轮转盘17之间的啮合齿数较少。反之,接触
线分布过窄时,接触线会趋向集中在蜗轮转盘17的中心对称面上,这将导致蜗轮转盘17齿
面的强度降低。

对包络蜗杆16接触性能的评估:以工作起始角对应的一次接触线在蜗轮转盘17分
度圆上的接触点为对象来建立接触性能评估值f(x)=||z1|-b2/2|,其中,|z1|为上述特定
一次接触点到蜗轮转盘17中心对称面的距离,b2为蜗轮转盘17齿宽。

利用优化软件优化包络蜗杆16的齿面方程,使得啮入端蜗杆齿根处的油膜厚度几
何系数最大,接触性能评估值最小。

建立回转驱动结构的包络蜗杆16模型后,针对该模型进行优化,最后使得包络蜗
杆16具有优良的润滑性能和接触性能,减小包络蜗杆16的摩擦、减轻磨损、降低温升,增加
包络 蜗杆16的抗胶合能力,提高包络蜗杆16的承载能力。而且,包络蜗杆16的齿面与蜗轮
转盘17的齿面之间接触范围合理,从而延长其使用寿命。

取中心距75mm,传动比45,蜗杆头数1的包络蜗杆16贴合所述包络蜗杆16的齿面方
程,经优化后得到包络蜗杆16的关键几何参数和尺寸:中心距75mm,传动比45,蜗杆头数1,
蜗杆分度圆直径28.36mm,齿顶高2.571mm,齿根高2.846mm,全齿高5.01mm,齿顶间隙
0.716mm,蜗杆齿根圆半径21.605mm,蜗杆齿顶圆弧半径31.786m,蜗杆齿根圆弧半径
65.779mm,蜗杆喉部分度圆导程角6.32°,齿距角9°,主基圆直径48.69mm,蜗杆包围蜗轮转
盘17齿数6.5,蜗杆工作半角17.311°,蜗杆工作长度37.529mm,成型面倾角11.3°。

本实施例的油膜厚度几何系数为11.89,接触性能评估值为2.64。

所述分检查装置底座上分别设有启动激光器的启动按钮,当检查装置本体1放置
在分检查装置底座上时,启动按钮按下,激光器启动。

具体使用所述检查装置前,固定好分检查装置底座后,调节所述激光器上下左右
转动,直至所述激光器发射出的激光对准光学接收组件。所述总检查装置底座5上设有指示
灯,所述指示灯用于指示光学接收组件是否接收到激光信号。集成电路具有记忆功能,可储
存分检查装置底座固定于某一位置后所述激光器对应光学接收组件的角度。

如图4所示,所述距离测量组件13包括准直镜、窄带滤光片18、信号整形电路20、脉
冲信号探测器19和太阳城集团测量芯片21,经过分色片7反射的激光依次经过准直镜、窄带滤光片
18、脉冲信号探测器19和信号整形电路20,准直镜与窄带滤光片18对激光光谱进行滤波处
理,减少背景噪音。所述脉冲信号探测器19为雪崩二极管探测器或光电倍增管探测器。当脉
冲信号探测器19相应目标光子时,脉冲信号探测器19输出相应的脉冲信号,经过信号整形
电路20处理后输出至太阳城集团测量芯片21,通过对定太阳城集团隔发射激光的脉冲信号发生时刻的精
确测量计时,最终测量出激光从检查装置本体1至总检查装置底座5的飞行太阳城集团,进而得到
检查装置本体1与总检查装置底座5之间的距离,得到的距离的数据传输至红外发射组件
22,红外发射组件22根据检查装置本体1与总检查装置底座5之间的距离调整焦距。

所述红外发射组件22包括连续变焦结构和红外发射二极管,所述连续变焦结构包
括圆筒形壳体、变倍组镜片、微调组镜片、补偿组镜片、变倍组镜片框架、补偿组镜片框架、
微调组镜片框架、电机、微调齿轮圈和微调隔圈。所述圆筒形壳体的中段设有两组四条对称
的凸轮槽,分别为第一凸轮槽与第二凸轮槽。

所述第一凸轮槽与第二凸轮槽相应的凸轮曲线斜率满足下式:

<mrow> <msub> <mi>K</mi> <mi>y</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>K</mi> <mi>x</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>y</mi> <mo>-</mo> <msubsup> <mi>l</mi> <mn>2</mn> <mo>&prime;</mo> </msubsup> <mo>+</mo> <msubsup> <mi>f</mi> <mn>2</mn> <mo>&prime;</mo> </msubsup> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <mn>2</mn> <mi>y</mi> <mo>-</mo> <mi>b</mi> </mrow> </mfrac> </mrow>

其中,Ky为第一凸轮槽对应变焦凸轮曲线的斜率,Kx为第二凸轮槽对应变焦凸轮曲
线的斜率,y是第一凸轮槽对应变焦凸轮曲线的升距,l′2=f1′-(d+y-x),f2′是变倍组的焦
距,y、x分别是第一凸轮槽、第二凸轮槽对应变焦凸轮曲线的升距,b=(l′2-f1′)-d+x,d是分
别设置于第一凸轮槽与第二凸轮槽的两个镜片的距离。

所述变倍组镜片、补偿组镜片和微调组镜片沿光轴依次排列,且所述变倍组镜片
的部分透镜与微调组镜片分别通过镜片压圈设于所述壳体的两端。

所述变倍组镜片包括前变倍镜片和后变倍镜片,在本实施例中,所述前变倍镜片
为正月牙凸透镜,所述后变倍镜片为双凹透镜。所述前变倍镜片固定于圆筒形壳体的最前
端,后变倍镜片安装于镜片框架后通过导钉与第二凸轮槽相固连。

在本实施例中,所述补偿组镜片为平面镜,所述补偿组镜片安装于镜片框架后通
过导钉与第一凸轮槽相固连。

在本实施例中,所述微调组镜片为正月牙凸透镜,所述微调组镜片框架夹持所述
微调组镜片,设于所述圆筒形壳体的一端。所述电机提供镜头运动驱动力,连接所述变倍组
镜片框架,带动变倍组镜片框架移动。所述圆筒形壳体内表面与所述微调组镜片框架的接
触面沿圆周方向设置微调齿轮圈,所述微调齿轮圈与所述微调组镜片框架粘连,且在电机
的带动下,所述微调齿轮圈可相对于圆筒形壳体转动,转动所述微调齿轮圈可调整微调组
镜片与其他镜片之间的距离。

使用所述连续变焦结构可保证实现四倍红外连续变焦的同时使得光学系统在整
个变焦过程中能够平稳运行,并不会对凸轮产生较大的压力,磨损凸轮曲线,影响光学系统
精度。

所述红外发射二极管依次排列,设置于所述微调组镜片远离补偿组镜片的一侧,
并根据检查装置本体1与总检查装置底座5之间的距离调节红外发射二极管启动的功率。

所述红外光学处理组件12包括红外接收管,当条烟位于检查装置本体1感应区域
发现异常,红外发射组件22发射的红外线反射至光学接收组件,所述红外接收管接收到红
外光谱后输出电信号,停止输送辊运动。

进行静态红外目标测试,固定总检查装置底座5,将分检查装置底座安装于距离总
检查装置底座520cm、50cm、80cm处,将检查装置本体1放置于分检查装置底座上,与检查装
置本体1一侧设置有摆动装置,所述摆动装置的一端设有模拟物,模拟物间隔移动至检查装
置本体1下方20cm处测试检查装置的灵敏度,测试后发现其成功率为99.1%、98.4%、
96.8%。

实施例二

本发明的装置,包括检查装置本体1、总检查装置底座5和多个可拆卸的分检查装
置底座,如图1所示,所述检查装置本体1可拆卸地设置于总检查装置底座5上,而分检查装
置底座则安装于不同位置,方便使用者使用。所述总检查装置底座5连接条烟输送辊。所述
总检查装置底座5包括光学接收组件、红外发射组件22、距离测量组件13和红外光学处理组
件12。所述分检查装置底座上分别设有激光发射组件6。

如图2所示,所述光学接收组件可同时接受激光与红外线,或者单独接收激光或红
外线。所述光学接收组件包括分色片7、中心开有小孔的平凹透镜8和与所述平凹透镜8对称
排列于光轴上的双曲面凸透镜9,所述分色片7位于平凹透镜8远离双曲面凸镜的一侧。所述
光学接收组件接收到的红外线和/或激光经过反射镜11以及快速倾斜镜10的反射后汇聚成
平行光,所述平行光射入平凹透镜8远离分色片7的一侧,经平凹透镜8折射射入双曲面凸
镜,并在双曲面凸镜的反射下穿过平凹透镜8中心的小孔射入分色片7。红外线的红外光谱
透过所述分色片7进入红外光学处理组件12,激光经过所述分色片7反射进入所述距离测量
组件13。使用一个光学接收组件同时接收激光与红外线,将激光接收装置与红外线接收装
置一体化,大大地缩小了检查装置的体积,使得检查装置适应不同规格的总检查装置底座
5,而且结构简单,方便工作人员进行检修工作。

所述激光发射组件6包括回转驱动机构14、集成电路和532nm激光器。所述激光器
可接外触发信号触发激光出射。所述激光器包括激光器头部、激光控制器和激光触发器。所
述激光器头部集成硅PIN光电二极管,可以感应发射主波并直接输出主波电信号脉冲。所述
激光器头部通过线缆连接所述激光控制器,所述激光控制器提供激光器电源、温控以及触
发控制。所述激光触发器设于所述检查装置本体1与所述分检查装置底座的连接处。当所述
检查装置本体1安装于所述总检查装置底座5时,所述激光触发器发出触发信号,触发所述
激光控制板启动,触发所述激光器头部间隔发射激光。

如图3所示,所述回转驱动机构14包括转动轴、支撑架、驱动电机、包络蜗杆16、蜗
轮转盘17和防护罩。所述驱动电机包括第一驱动电机15和第二驱动电机。所述第一驱动电
机15安装于包络蜗杆16的一端,驱动包络蜗杆16转动。所述包络蜗杆16的齿面与蜗轮转盘
17的齿面相啮合,第一驱动电机15驱动包络蜗杆16绕其中心轴转动,包络蜗杆16带动蜗轮
转盘17转动。所述转动轴穿过并固定所述激光器,所述转动轴的两端设于支撑架上,所述支
撑架安装于蜗轮转盘17的上表面,第一驱动电机15转动包络蜗杆16,包络蜗杆16带动蜗轮
转盘17以及支撑架、激光器转动360度转动。第二驱动电机连接所述转动轴,使得激光器可
绕转动轴转动,从而调整激光机发射的激光方向。在本实施例中,所述激光器内部集 成扩
束准直镜头,提供高平行度,低发散度激光。

所述包络蜗杆16的齿面方程为


其中,
A=-cosαdcosθ,B=-cosα
dsinβsinθ±sinαdcosβ,C=-cosαdcosβsinθ±sinαdsinβ,D=rdcosθ-a0,E=rdsinβsinθ±
0.5Sacosβ,F=-rdcosβsinθ±0.5Sacosβ,nx=sinαdcosθ,ny=sinαsinθsinβ+cosαdcosβ,nz
=-sinαdsinθcosβ+cosαdsinβ,αd为加工包络蜗杆16的砂轮齿形角,rd为加工包络蜗杆16的
砂轮半径,Sa为加工包络蜗杆16的砂轮顶宽,β为加工包络蜗杆16的砂轮倾斜角,
为蜗杆的转角。

式中有三个待确定的变量:加工过程中刀座回转角度啮合点P沿砂轮侧面方向
离砂轮顶部的距离u以及啮合点P所在的砂轮轴截面与ia的夹角θ。

在加工的工作区间内选定一个值,然后在全齿高数值范围内选定一个u的值,根
据包络蜗杆16的齿面方程可得出变量θ。对包络蜗杆16的齿面方程作牛顿迭代求解:由加工
的实际情况可以判断,满足包络蜗杆16的齿面方程的θ值处在180°附近,因此在170°至190°
范围内得到一组满足包络蜗杆16的齿面方程的取值将得
到的代入式中

即可得到在包络蜗杆16上的一个接触点。对应于同一
个值,将u在全齿高范围取不同的值,可以由依次共轭条件方程接触不同的θ值,这样就
能得到多个接触点,将接触点相连即可组成一条接触线。最后对应于不同的值,可求出不
同的接触线,这些接触线就组成了蜗杆螺旋面。

包络蜗杆16的失效形式有整体失效和齿面失效两种,包络蜗杆16的整体失效往往
是由于在传动的过程中经受严重的冲击或者短期的过载,或者沿接触线有比较严重的载荷
集中。包络蜗杆16的齿面失效包括接触疲劳点蚀、胶合、磨损、折断等。而包络蜗杆16的整体
失效与齿面失效均于包络蜗杆16的接触性能和润滑性能有密切关系,因此,从包络蜗杆16
的接触性能和润滑性能触发评价包络蜗杆16的性能。

优良的润滑性能能够减小摩擦、减轻磨损、降低温升,增加包络蜗杆16的抗胶合能
力, 提高包络蜗杆16的承载能力,从而达到延长其使用寿命的效果。获得优良的润滑性能,
其本质上是在蜗杆和涡轮的齿面间建立起一定厚度的润滑油膜,确保齿面在很大压强下,
仍然能够处于液体润滑的环境,或者至少在半液体润滑的环境下工作。

对包络蜗杆16润滑性能的评估:根据弹性流体动压润滑理论和道森公式设定油膜
厚度几何系数来对油膜厚度进行评估。

kh=vn0.7/(K12N0.43)

vn是相对卷吸速度,vn由下列公式计算得到其中,(v1)o1
和(v2)o1是啮合点处包络蜗杆16和蜗轮转盘17的速度,(N)o1是包络蜗杆16瞬时接触线上任
一点处的法矢量,|N|=(Nξ2+Nη2)0.5。

而且,由于在啮入端蜗杆齿根处的油膜厚度最小,因此选择在啮入端蜗杆齿根处
的油膜厚度评价包络蜗杆16的性能。

优良的接触性能是指包络蜗杆16上接触线的分布不可过宽,也不可过窄,当接触
线分布不可过宽,也不可过窄。当接触线分布过宽时,包络蜗杆16工作起始角处的接触线处
于包络蜗杆16齿面的外侧,表明包络蜗杆16与蜗轮转盘17之间的啮合齿数较少。反之,接触
线分布过窄时,接触线会趋向集中在蜗轮转盘17的中心对称面上,这将导致蜗轮转盘17齿
面的强度降低。

对包络蜗杆16接触性能的评估:以工作起始角对应的一次接触线在蜗轮转盘17分
度圆上的接触点为对象来建立接触性能评估值f(x)=||z1|-b2/2|,其中,|z1|为上述特定
一次接触点到蜗轮转盘17中心对称面的距离,b2为蜗轮转盘17齿宽。

利用优化软件优化包络蜗杆16的齿面方程,使得啮入端蜗杆齿根处的油膜厚度几
何系数最大,接触性能评估值最小。

建立回转驱动结构的包络蜗杆16模型后,针对该模型进行优化,最后使得包络蜗
杆16具有优良的润滑性能和接触性能,减小包络蜗杆16的摩擦、减轻磨损、降低温升,增加
包络蜗杆16的抗胶合能力,提高包络蜗杆16的承载能力。而且,包络蜗杆16的齿面与蜗轮转
盘17的齿面之间接触范围合理,从而延长其使用寿命。

取中心距75mm,传动比40,蜗杆头数1的包络蜗杆16贴合所述包络蜗杆16的齿面方
程,经优化后得到包络蜗杆16的关键几何参数和尺寸:中心距75mm,传动比40,蜗杆头数1,
蜗杆分度圆直径26.25mm,齿顶高2.166mm,齿根高2.784mm,全齿高4.95mm,齿顶间隙
0.618mm, 蜗杆齿根圆半径20.682mm,蜗杆齿顶圆弧半径30.582mm,蜗杆齿根圆弧半径
64.659mm,蜗杆喉部分度圆导程角6.72°,齿距角9°,主基圆直径47.25mm,蜗杆包围蜗轮转
盘17齿数4.5,蜗杆工作半角18.225°,蜗杆工作长度38.703mm,成型面倾角10°。

本实施例的油膜厚度几何系数为12.26,接触性能评估值为3.94。

所述分检查装置底座上分别设有启动激光器的启动按钮,当检查装置本体1放置
在分检查装置底座上时,启动按钮按下,激光器启动。

具体使用所述检查装置前,固定好分检查装置底座后,调节所述激光器上下左右
转动,直至所述激光器发射出的激光对准光学接收组件。所述总检查装置底座5上设有指示
灯,所述指示灯用于指示光学接收组件是否接收到激光信号。集成电路具有记忆功能,可储
存分检查装置底座固定于某一位置后所述激光器对应光学接收组件的角度。

如图4所示,所述距离测量组件13包括准直镜、窄带滤光片18、信号整形电路20、脉
冲信号探测器19和太阳城集团测量芯片21,经过分色片7反射的激光依次经过准直镜、窄带滤光片
18、脉冲信号探测器19和信号整形电路20,准直镜与窄带滤光片18对激光光谱进行滤波处
理,减少背景噪音。所述脉冲信号探测器19为雪崩二极管探测器或光电倍增管探测器。当脉
冲信号探测器19相应目标光子时,脉冲信号探测器19输出相应的脉冲信号,经过信号整形
电路20处理后输出至太阳城集团测量芯片21,通过对定太阳城集团隔发射激光的脉冲信号发生时刻的精
确测量计时,最终测量出激光从检查装置本体1至总检查装置底座5的飞行太阳城集团,进而得到
检查装置本体1与总检查装置底座5之间的距离,得到的距离的数据传输至红外发射组件
22,红外发射组件22根据检查装置本体1与总检查装置底座5之间的距离调整焦距。

所述红外发射组件22包括连续变焦结构和红外发射二极管,所述连续变焦结构包
括圆筒形壳体、变倍组镜片、微调组镜片、补偿组镜片、变倍组镜片框架、补偿组镜片框架、
微调组镜片框架、电机、微调齿轮圈和微调隔圈。所述圆筒形壳体的中段设有两组四条对称
的凸轮槽,分别为第一凸轮槽与第二凸轮槽。

所述第一凸轮槽与第二凸轮槽相应的凸轮曲线斜率满足下式:

<mrow> <msub> <mi>K</mi> <mi>y</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>K</mi> <mi>x</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>y</mi> <mo>-</mo> <msubsup> <mi>l</mi> <mn>2</mn> <mo>&prime;</mo> </msubsup> <mo>+</mo> <msubsup> <mi>f</mi> <mn>2</mn> <mo>&prime;</mo> </msubsup> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <mn>2</mn> <mi>y</mi> <mo>-</mo> <mi>b</mi> </mrow> </mfrac> </mrow>

其中,Ky为第一凸轮槽对应变焦凸轮曲线的斜率,Kx为第二凸轮槽对应变焦凸轮曲
线的斜率,y是第一凸轮槽对应变焦凸轮曲线的升距,l′2=f1′-(d+y-x),f2′是变倍组的焦
距,y、x分别是第一凸轮槽、第二凸轮槽对应变焦凸轮曲线的升距,b=(l′2-f1′)-d+x,d是分
别设置于第一凸轮槽与第二凸轮槽的两个镜片的距离。

所述变倍组镜片、补偿组镜片和微调组镜片沿光轴依次排列,且所述变倍组镜片
的部分透镜与微调组镜片分别通过镜片压圈设于所述壳体的两端。

所述变倍组镜片包括前变倍镜片和后变倍镜片,在本实施例中,所述前变倍镜片
为正月牙凸透镜,所述后变倍镜片为双凹透镜。所述前变倍镜片固定于圆筒形壳体的最前
端,后变倍镜片安装于镜片框架后通过导钉与第二凸轮槽相固连。

在本实施例中,所述补偿组镜片为平面镜,所述补偿组镜片安装于镜片框架后通
过导钉与第一凸轮槽相固连。

在本实施例中,所述微调组镜片为正月牙凸透镜,所述微调组镜片框架夹持所述
微调组镜片,设于所述圆筒形壳体的一端。所述电机提供镜头运动驱动力,连接所述变倍组
镜片框架,带动变倍组镜片框架移动。所述圆筒形壳体内表面与所述微调组镜片框架的接
触面沿圆周方向设置微调齿轮圈,所述微调齿轮圈与所述微调组镜片框架粘连,且在电机
的带动下,所述微调齿轮圈可相对于圆筒形壳体转动,转动所述微调齿轮圈可调整微调组
镜片与其他镜片之间的距离。

使用所述连续变焦结构可保证实现四倍红外连续变焦的同时使得光学系统在整
个变焦过程中能够平稳运行,并不会对凸轮产生较大的压力,磨损凸轮曲线,影响光学系统
精度。

所述红外发射二极管依次排列,设置于所述微调组镜片远离补偿组镜片的一侧,
并根据检查装置本体1与总检查装置底座5之间的距离调节红外发射二极管启动的功率。

所述红外光学处理组件12包括红外接收管,当条烟位于检查装置本体1感应区域
发现异常,红外发射组件22发射的红外线反射至光学接收组件,所述红外接收管接收到红
外光谱后输出电信号,停止输送辊运动。

进行静态红外目标测试,固定总检查装置底座5,将分检查装置底座安装于距离总
检查装置底座520cm、50cm、80cm处,将检查装置本体1放置于分检查装置底座上,与检查装
置本体1的一侧设置有摆动装置,所述摆动装置的一端设有模拟物,模拟物间隔移动至检查
装置本体1下方20cm处测试检查装置的灵敏度,测试后发现其成功率为99.6%、97.2%、
97.6%。

实施例三

本发明的装置,包括检查装置本体1、总检查装置底座5和多个可拆卸的分检查装
置底座,如图1所示,所述检查装置本体1可拆卸地设置于总检查装置底座5上,而分检查装
置底座则安装于不同位置,方便使用者使用。所述总检查装置底座5连接条烟输送辊。所述
总检查装置底座5包括光学接收组件、红外发射组件22、距离测量组件13和红外光学处理组
件12。所述分检查装置底座上分别设有激光发射组件6。

如图2所示,所述光学接收组件可同时接受激光与红外线,或者单独接收激光或红
外线。所述光学接收组件包括分色片7、中心开有小孔的平凹透镜8和与所述平凹透镜8对称
排列于光轴上的双曲面凸透镜9,所述分色片7位于平凹透镜8远离双曲面凸镜的一侧。所述
光学接收组件接收到的红外线和/或激光经过反射镜11以及快速倾斜镜10的反射后汇聚成
平行光,所述平行光射入平凹透镜8远离分色片7的一侧,经平凹透镜8折射射入双曲面凸
镜,并在双曲面凸镜的反射下穿过平凹透镜8中心的小孔射入分色片7。红外线的红外光谱
透过所述分色片7进入红外光学处理组件12,激光经过所述分色片7反射进入所述距离测量
组件13。使用一个光学接收组件同时接收激光与红外线,将激光接收装置与红外线接收装
置一体化,大大地缩小了检查装置的体积,使得检查装置适应不同规格的总检查装置底座
5,而且结构简单,方便工作人员进行检修工作。

所述激光发射组件6包括回转驱动机构14、集成电路和532nm激光器。所述激光器
可接外触发信号触发激光出射。所述激光器包括激光器头部、激光控制器和激光触发器。所
述激光器头部集成硅PIN光电二极管,可以感应发射主波并直接输出主波电信号脉冲。所述
激光器头部通过线缆连接所述激光控制器,所述激光控制器提供激光器电源、温控以及触
发控制。所述激光触发器设于所述检查装置本体1与所述分检查装置底座的连接处。当所述
检查装置本体1安装于所述总检查装置底座5时,所述激光触发器发出触发信号,触发所述
激光控制板启动,触发所述激光器头部间隔发射激光。

如图3所示,所述回转驱动机构14包括转动轴、支撑架、驱动电机、包络蜗杆16、蜗
轮转盘17和防护罩。所述驱动电机包括第一驱动电机15和第二驱动电机。所述第一驱动电
机15安装于包络蜗杆16的一端,驱动包络蜗杆16转动。所述包络蜗杆16的齿面与蜗轮转盘
17的齿面相啮合,第一驱动电机15驱动包络蜗杆16绕其中心轴转动,包络蜗杆16带动蜗轮
转盘17转动。所述转动轴穿过并固定所述激光器,所述转动轴的两端设于支撑架上,所述支
撑架安装于蜗轮转盘17的上表面,第一驱动电机15转动包络蜗杆16,包络蜗杆16带动蜗轮
转盘17以及支撑架、激光器转动360度转动。第二驱动电机连接所述转动轴,使得激光器可
绕转动轴转动,从而调整激光机发射的激光方向。在本实施例中,所述激光器内部集成扩束
准直镜头,提供高平行度,低发散度激光。

所述包络蜗杆16的齿面方程为


其中,
A=-cosαdcosθ,B=-cosα
dsinβsinθ±sinαdcosβ,C=-cosαdcosβsinθ±sinαdsinβ,D=rdcosθ-a0,E=rdsinβsinθ±
0.5Sacosβ,F=-rdcosβsinθ±0.5Sacosβ,nx=sinαdcosθ,ny=sinαsinθsinβ+cosαdcosβ,nz
=-sinαdsinθcosβ+cosαdsinβ,αd为加工包络蜗杆16的砂轮齿形角,rd为加工包络蜗杆16的
砂轮半径,Sa为加工包络蜗杆16的砂轮顶宽,β为加工包络蜗杆16的砂轮倾斜角,
为蜗杆的转角。

式中有三个待确定的变量:加工过程中刀座回转角度啮合点P沿砂轮侧面方向
离砂轮顶部的距离u以及啮合点P所在的砂轮轴截面与ia的夹角θ。

在加工的工作区间内选定一个值,然后在全齿高数值范围内选定一个u的值,根
据包络蜗杆16的齿面方程可得出变量θ。对包络蜗杆16的齿面方程作牛顿迭代求解:由加工
的实际情况可以判断,满足包络蜗杆16的齿面方程的θ值处在180°附近,因此在170°至190°
范围内得到一组满足包络蜗杆16的齿面方程的取值将得
到的代入式中

即可得到在包络蜗杆16上的一个接触点。对应于同一
个值,将u在全齿高范围取不同的值,可以由依次共轭条件方程接触不同的θ值,这样就能
得到多个接触点,将接触点相连即可组成一条接触线。最后对应于不同的值,可求出不同
的接触线,这些接触线就组成了蜗杆螺旋面。

包络蜗杆16的失效形式有整体失效和齿面失效两种,包络蜗杆16的整体失效往往
是由于在传动的过程中经受严重的冲击或者短期的过载,或者沿接触线有比较严重的载荷
集中。包络蜗杆16的齿面失效包括接触疲劳点蚀、胶合、磨损、折断等。而包络蜗杆16的整体
失效与齿面失效均于包络蜗杆16的接触性能和润滑性能有密切关系,因此,从包络蜗杆16
的接触性能和润滑性能触发评价包络蜗杆16的性能。

优良的润滑性能能够减小摩擦、减轻磨损、降低温升,增加包络蜗杆16的抗胶合能
力,提高包络蜗杆16的承载能力,从而达到延长其使用寿命的效果。获得优良的润滑性能,
其本质上是在蜗杆和涡轮的齿面间建立起一定厚度的润滑油膜,确保齿面在很大压强下,
仍然能够处于液体润滑的环境,或者至少在半液体润滑的环境下工作。

对包络蜗杆16润滑性能的评估:根据弹性流体动压润滑理论和道森公式设定油膜
厚度几 何系数来对油膜厚度进行评估。

kh=vn0.7/(K12N0.43)

vn是相对卷吸速度,vn由下列公式计算得到其中,(v1)o1
和(v2)01是啮合点处包络蜗杆16和蜗轮转盘17的速度,(N)o1是包络蜗杆16瞬时接触线上任
一点处的法矢量,|N|=(Nξ2+Nη2)0.5。

而且,由于在啮入端蜗杆齿根处的油膜厚度最小,因此选择在啮入端蜗杆齿根处
的油膜厚度评价包络蜗杆16的性能。

优良的接触性能是指包络蜗杆16上接触线的分布不可过宽,也不可过窄,当接触
线分布不可过宽,也不可过窄。当接触线分布过宽时,包络蜗杆16工作起始角处的接触线处
于包络蜗杆16齿面的外侧,表明包络蜗杆16与蜗轮转盘17之间的啮合齿数较少。反之,接触
线分布过窄时,接触线会趋向集中在蜗轮转盘17的中心对称面上,这将导致蜗轮转盘17齿
面的强度降低。

对包络蜗杆16接触性能的评估:以工作起始角对应的一次接触线在蜗轮转盘17分
度圆上的接触点为对象来建立接触性能评估值f(x)=||z1|-b2/2|,其中,|z1|为上述特定
一次接触点到蜗轮转盘17中心对称面的距离,b2为蜗轮转盘17齿宽。

利用优化软件优化包络蜗杆16的齿面方程,使得啮入端蜗杆齿根处的油膜厚度几
何系数最大,接触性能评估值最小

建立回转驱动结构的包络蜗杆16模型后,针对该模型进行优化,最后使得包络蜗
杆16具有优良的润滑性能和接触性能,减小包络蜗杆16的摩擦、减轻磨损、降低温升,增加
包络蜗杆16的抗胶合能力,提高包络蜗杆16的承载能力。而且,包络蜗杆16的齿面与蜗轮转
盘17的齿面之间接触范围合理,从而延长其使用寿命。

取中心距70mm,传动比40,蜗杆头数1的包络蜗杆16贴合所述包络蜗杆16的齿面方
程,经优化后得到包络蜗杆16的关键几何参数和尺寸:中心距70mm,传动比40,蜗杆头数1,
蜗杆分度圆直径27.75mm,,齿顶高2.139mm,齿根高2.751mm,全齿高4.89mm,齿顶间隙
0.611mm,蜗杆齿根圆半径22.248mm,蜗杆齿顶圆弧半径32.028mm,蜗杆齿根圆弧半径
63.876mm,蜗杆喉部分度圆导程角6.28°,齿距角9°,主基圆直径46.5mm,蜗杆包围蜗轮转盘
17齿数4.5,蜗杆工作半角18.225°,蜗杆工作长度38.234mm,成型面倾角10.5°。

本实施例的油膜厚度几何系数为13.80,接触性能评估值为1.87。

所述分检查装置底座上分别设有启动激光器的启动按钮,当检查装置本体1放置
在分检查装置底座上时,启动按钮按下,激光器启动。

具体使用所述检查装置前,固定好分检查装置底座后,调节所述激光器上下左右
转动,直至所述激光器发射出的激光对准光学接收组件。所述总检查装置底座5上设有指示
灯,所述指示灯用于指示光学接收组件是否接收到激光信号。集成电路具有记忆功能,可储
存分检查装置底座固定于某一位置后所述激光器对应光学接收组件的角度。

如图4所示,所述距离测量组件13包括准直镜、窄带滤光片18、信号整形电路20、脉
冲信号探测器19和太阳城集团测量芯片21,经过分色片7反射的激光依次经过准直镜、窄带滤光片
18、脉冲信号探测器19和信号整形电路20,准直镜与窄带滤光片18对激光光谱进行滤波处
理,减少背景噪音。所述脉冲信号探测器19为雪崩二极管探测器或光电倍增管探测器。当脉
冲信号探测器19相应目标光子时,脉冲信号探测器19输出相应的脉冲信号,经过信号整形
电路20处理后输出至太阳城集团测量芯片21,通过对定太阳城集团隔发射激光的脉冲信号发生时刻的精
确测量计时,最终测量出激光从检查装置本体1至总检查装置底座5的飞行太阳城集团,进而得到
检查装置本体1与总检查装置底座5之间的距离,得到的距离的数据传输至红外发射组件
22,红外发射组件22根据检查装置本体1与总检查装置底座5之间的距离调整焦距。

所述红外发射组件22包括连续变焦结构和红外发射二极管,所述连续变焦结构包
括圆筒形壳体、变倍组镜片、微调组镜片、补偿组镜片、变倍组镜片框架、补偿组镜片框架、
微调组镜片框架、电机、微调齿轮圈和微调隔圈。所述圆筒形壳体的中段设有两组四条对称
的凸轮槽,分别为第一凸轮槽与第二凸轮槽。

所述第一凸轮槽与第二凸轮槽相应的凸轮曲线斜率满足下式:

<mrow> <msub> <mi>K</mi> <mi>y</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>K</mi> <mi>x</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>y</mi> <mo>-</mo> <msubsup> <mi>l</mi> <mn>2</mn> <mo>&prime;</mo> </msubsup> <mo>+</mo> <msubsup> <mi>f</mi> <mn>2</mn> <mo>&prime;</mo> </msubsup> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <mn>2</mn> <mi>y</mi> <mo>-</mo> <mi>b</mi> </mrow> </mfrac> </mrow>

其中,Ky为第一凸轮槽对应变焦凸轮曲线的斜率,Kx为第二凸轮槽对应变焦凸轮曲
线的斜率,y是第一凸轮槽对应变焦凸轮曲线的升距,l′2=f1′-(d+y-x),f2′是变倍组的焦
距,y、x分别是第一凸轮槽、第二凸轮槽对应变焦凸轮曲线的升距,b=(l′2-f1′)-d+x,d是分
别设置于第一凸轮槽与第二凸轮槽的两个镜片的距离。

所述变倍组镜片、补偿组镜片和微调组镜片沿光轴依次排列,且所述变倍组镜片
的部分透镜与微调组镜片分别通过镜片压圈设于所述壳体的两端。

所述变倍组镜片包括前变倍镜片和后变倍镜片,在本实施例中,所述前变倍镜片
为正月牙凸透镜,所述后变倍镜片为双凹透镜。所述前变倍镜片固定于圆筒形壳体的最前
端,后变 倍镜片安装于镜片框架后通过导钉与第二凸轮槽相固连。

在本实施例中,所述补偿组镜片为平面镜,所述补偿组镜片安装于镜片框架后通
过导钉与第一凸轮槽相固连。

在本实施例中,所述微调组镜片为正月牙凸透镜,所述微调组镜片框架夹持所述
微调组镜片,设于所述圆筒形壳体的一端。所述电机提供镜头运动驱动力,连接所述变倍组
镜片框架,带动变倍组镜片框架移动。所述圆筒形壳体内表面与所述微调组镜片框架的接
触面沿圆周方向设置微调齿轮圈,所述微调齿轮圈与所述微调组镜片框架粘连,且在电机
的带动下,所述微调齿轮圈可相对于圆筒形壳体转动,转动所述微调齿轮圈可调整微调组
镜片与其他镜片之间的距离。

使用所述连续变焦结构可保证实现四倍红外连续变焦的同时使得光学系统在整
个变焦过程中能够平稳运行,并不会对凸轮产生较大的压力,磨损凸轮曲线,影响光学系统
精度。

所述红外发射二极管依次排列,设置于所述微调组镜片远离补偿组镜片的一侧,
并根据检查装置本体1与总检查装置底座5之间的距离调节红外发射二极管启动的功率。

所述红外光学处理组件12包括红外接收管,当条烟位于检查装置本体1感应区域
发现异常,红外发射组件22发射的红外线反射至光学接收组件,所述红外接收管接收到红
外光谱后输出电信号,停止输送辊运动。

进行静态红外目标测试,固定总检查装置底座5,将分检查装置底座安装于距离总
检查装置底座520cm、50cm、80cm处,将检查装置本体1放置于分检查装置底座上,与检查装
置本体1的一侧设置有摆动装置,所述摆动装置的一端设有模拟物,模拟物间隔移动至检查
装置本体1下方20cm处测试检查装置的灵敏度,测试后发现其成功率为98.3%、99.8%、
97.3%。

实施例四

本发明的装置,包括检查装置本体1、总检查装置底座5和多个可拆卸的分检查装
置底座,如图1所示,所述检查装置本体1可拆卸地设置于总检查装置底座5上,而分检查装
置底座则安装于不同位置,方便使用者使用。所述总检查装置底座5连接条烟输送辊。所述
总检查装置底座5包括光学接收组件、红外发射组件22、距离测量组件13和红外光学处理组
件12。所述分检查装置底座上分别设有激光发射组件6。

如图2所示,所述光学接收组件可同时接受激光与红外线,或者单独接收激光或红
外线。所述光学接收组件包括分色片7、中心开有小孔的平凹透镜8和与所述平凹透镜8对称
排列于光轴上的双曲面凸透镜9,所述分色片7位于平凹透镜8远离双曲面凸镜的一侧。所述
光学接收组件接收到的红外线和/或激光经过反射镜11以及快速倾斜镜10的反射后汇聚成
平行 光,所述平行光射入平凹透镜8远离分色片7的一侧,经平凹透镜8折射射入双曲面凸
镜,并在双曲面凸镜的反射下穿过平凹透镜8中心的小孔射入分色片7。红外线的红外光谱
透过所述分色片7进入红外光学处理组件12,激光经过所述分色片7反射进入所述距离测量
组件13。使用一个光学接收组件同时接收激光与红外线,将激光接收装置与红外线接收装
置一体化,大大地缩小了检查装置的体积,使得检查装置适应不同规格的总检查装置底座
5,而且结构简单,方便工作人员进行检修工作。

所述激光发射组件6包括回转驱动机构14、集成电路和532nm激光器。所述激光器
可接外触发信号触发激光出射。所述激光器包括激光器头部、激光控制器和激光触发器。所
述激光器头部集成硅PIN光电二极管,可以感应发射主波并直接输出主波电信号脉冲。所述
激光器头部通过线缆连接所述激光控制器,所述激光控制器提供激光器电源、温控以及触
发控制。所述激光触发器设于所述检查装置本体1与所述分检查装置底座的连接处。当所述
检查装置本体1安装于所述总检查装置底座5时,所述激光触发器发出触发信号,触发所述
激光控制板启动,触发所述激光器头部间隔发射激光。

如图3所示,所述回转驱动机构14包括转动轴、支撑架、驱动电机、包络蜗杆16、蜗
轮转盘17和防护罩。所述驱动电机包括第一驱动电机15和第二驱动电机。所述第一驱动电
机15安装于包络蜗杆16的一端,驱动包络蜗杆16转动。所述包络蜗杆16的齿面与蜗轮转盘
17的齿面相啮合,第一驱动电机15驱动包络蜗杆16绕其中心轴转动,包络蜗杆16带动蜗轮
转盘17转动。所述转动轴穿过并固定所述激光器,所述转动轴的两端设于支撑架上,所述支
撑架安装于蜗轮转盘17的上表面,第一驱动电机15转动包络蜗杆16,包络蜗杆16带动蜗轮
转盘17以及支撑架、激光器转动360度转动。第二驱动电机连接所述转动轴,使得激光器可
绕转动轴转动,从而调整激光机发射的激光方向。在本实施例中,所述激光器内部集成扩束
准直镜头,提供高平行度,低发散度激光。

所述包络蜗杆16的齿面方程为


其中,
A=-cosαdcosθ,B=-cos
αdsinβsinθ±sinαdcosβ,C=-cosαdcosβsinθ±sinαdsinβ,D=rdcosθ-a0,E=rdsinβsinθ±
0.5Sacosβ,F=-rdcosβsinθ±0.5Sacosβ,nx=sinαdcosθ,ny=sinαsinθsinβ+cosαdcosβ,nz
=-sinαdsinθcosβ+cosαdsinβ,αd为加工包络蜗杆16 的砂轮齿形角,rd为加工包络蜗杆16
的砂轮半径,Sa为加工包络蜗杆16的砂轮顶宽,β为加工包络蜗杆16的砂轮倾斜角,
为蜗杆的转角。

式中有三个待确定的变量:加工过程中刀座回转角度啮合点P沿砂轮侧面方向
离砂轮顶部的距离u以及啮合点P所在的砂轮轴截面与ia的夹角θ。

在加工的工作区间内选定一个值,然后在全齿高数值范围内选定一个u的值,根
据包络蜗杆16的齿面方程可得出变量θ。对包络蜗杆16的齿面方程作牛顿迭代求解:由加工
的实际情况可以判断,满足包络蜗杆16的齿面方程的θ值处在180°附近,因此在170°至190°
范围内得到一组满足包络蜗杆16的齿面方程的取值将得
到的代入式中

即可得到在包络蜗杆16上的一个接触点。对应于同一
个值,将u在全齿高范围取不同的值,可以由依次共轭条件方程接触不同的θ值,这样就能
得到多个接触点,将接触点相连即可组成一条接触线。最后对应于不同的值,可求出不同
的接触线,这些接触线就组成了蜗杆螺旋面。

包络蜗杆16的失效形式有整体失效和齿面失效两种,包络蜗杆16的整体失效往往
是由于在传动的过程中经受严重的冲击或者短期的过载,或者沿接触线有比较严重的载荷
集中。包络蜗杆16的齿面失效包括接触疲劳点蚀、胶合、磨损、折断等。而包络蜗杆16的整体
失效与齿面失效均于包络蜗杆16的接触性能和润滑性能有密切关系,因此,从包络蜗杆16
的接触性能和润滑性能触发评价包络蜗杆16的性能。

优良的润滑性能能够减小摩擦、减轻磨损、降低温升,增加包络蜗杆16的抗胶合能
力,提高包络蜗杆16的承载能力,从而达到延长其使用寿命的效果。获得优良的润滑性能,
其本质上是在蜗杆和涡轮的齿面间建立起一定厚度的润滑油膜,确保齿面在很大压强下,
仍然能够处于液体润滑的环境,或者至少在半液体润滑的环境下工作。

对包络蜗杆16润滑性能的评估:根据弹性流体动压润滑理论和道森公式设定油膜
厚度几何系数来对油膜厚度进行评估。

kh=vn0.7/(K12N0.43)

vn是相对卷吸速度,vn由下列公式计算得到其中,(v1)o1
和(v2)o1是啮合点处包络蜗杆16和蜗轮转盘17的速度,(N)o1是包络蜗杆16瞬时接触线上任
一 点处的法矢量,|N|=(Nξ2+Nη2)0.5。

而且,由于在啮入端蜗杆齿根处的油膜厚度最小,因此选择在啮入端蜗杆齿根处
的油膜厚度评价包络蜗杆16的性能。

优良的接触性能是指包络蜗杆16上接触线的分布不可过宽,也不可过窄,当接触
线分布不可过宽,也不可过窄。当接触线分布过宽时,包络蜗杆16工作起始角处的接触线处
于包络蜗杆16齿面的外侧,表明包络蜗杆16与蜗轮转盘17之间的啮合齿数较少。反之,接触
线分布过窄时,接触线会趋向集中在蜗轮转盘17的中心对称面上,这将导致蜗轮转盘17齿
面的强度降低。

对包络蜗杆16接触性能的评估:以工作起始角对应的一次接触线在蜗轮转盘17分
度圆上的接触点为对象来建立接触性能评估值f(x)=||z1|-b2/2|,其中,|z1|为上述特定
一次接触点到蜗轮转盘17中心对称面的距离,b2为蜗轮转盘17齿宽。

利用优化软件优化包络蜗杆16的齿面方程,使得啮入端蜗杆齿根处的油膜厚度几
何系数最大,接触性能评估值最小。

建立回转驱动结构的包络蜗杆16模型后,针对该模型进行优化,最后使得包络蜗
杆16具有优良的润滑性能和接触性能,减小包络蜗杆16的摩擦、减轻磨损、降低温升,增加
包络蜗杆16的抗胶合能力,提高包络蜗杆16的承载能力。而且,包络蜗杆16的齿面与蜗轮转
盘17的齿面之间接触范围合理,从而延长其使用寿命。

取中心距65mm,传动比40,蜗杆头数1的包络蜗杆16贴合所述包络蜗杆16的齿面方
程,经优化后得到包络蜗杆16的关键几何参数和尺寸:中心距65mm,传动比40,蜗杆头数1,
蜗杆分度圆直径24.36mm,,齿顶高1.856mm,齿根高2.426mm,全齿高3.59mm,齿顶间隙
0.4121mm,蜗杆齿根圆半径21.351mm,蜗杆齿顶圆弧半径28.103mm,蜗杆齿根圆弧半径
61.367mm,蜗杆喉部分度圆导程角4.36°,齿距角9°,主基圆直径38.12mm,蜗杆包围蜗轮转
盘17齿数5,蜗杆工作半角16.358°,蜗杆工作长度29.569mm,成型面倾角9.62°。

本实施例的油膜厚度几何系数为14.21,接触性能评估值为1.76。

所述分检查装置底座上分别设有启动激光器的启动按钮,当检查装置本体1放置
在分检查装置底座上时,启动按钮按下,激光器启动。

具体使用所述检查装置前,固定好分检查装置底座后,调节所述激光器上下左右
转动,直至所述激光器发射出的激光对准光学接收组件。所述总检查装置底座5上设有指示
灯,所述指示灯用于指示光学接收组件是否接收到激光信号。集成电路具有记忆功能,可储
存分检 查装置底座固定于某一位置后所述激光器对应光学接收组件的角度。

如图4所示,所述距离测量组件13包括准直镜、窄带滤光片18、信号整形电路20、脉
冲信号探测器19和太阳城集团测量芯片21,经过分色片7反射的激光依次经过准直镜、窄带滤光片
18、脉冲信号探测器19和信号整形电路20,准直镜与窄带滤光片18对激光光谱进行滤波处
理,减少背景噪音。所述脉冲信号探测器19为雪崩二极管探测器或光电倍增管探测器。当脉
冲信号探测器19相应目标光子时,脉冲信号探测器19输出相应的脉冲信号,经过信号整形
电路20处理后输出至太阳城集团测量芯片21,通过对定太阳城集团隔发射激光的脉冲信号发生时刻的精
确测量计时,最终测量出激光从检查装置本体1至总检查装置底座5的飞行太阳城集团,进而得到
检查装置本体1与总检查装置底座5之间的距离,得到的距离的数据传输至红外发射组件
22,红外发射组件22根据检查装置本体1与总检查装置底座5之间的距离调整焦距。

所述红外发射组件22包括连续变焦结构和红外发射二极管,所述连续变焦结构包
括圆筒形壳体、变倍组镜片、微调组镜片、补偿组镜片、变倍组镜片框架、补偿组镜片框架、
微调组镜片框架、电机、微调齿轮圈和微调隔圈。所述圆筒形壳体的中段设有两组四条对称
的凸轮槽,分别为第一凸轮槽与第二凸轮槽。

所述第一凸轮槽与第二凸轮槽相应的凸轮曲线斜率满足下式:

<mrow> <msub> <mi>K</mi> <mi>y</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>K</mi> <mi>x</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>y</mi> <mo>-</mo> <msubsup> <mi>l</mi> <mn>2</mn> <mo>&prime;</mo> </msubsup> <mo>+</mo> <msubsup> <mi>f</mi> <mn>2</mn> <mo>&prime;</mo> </msubsup> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <mn>2</mn> <mi>y</mi> <mo>-</mo> <mi>b</mi> </mrow> </mfrac> </mrow>

其中,Ky为第一凸轮槽对应变焦凸轮曲线的斜率,Kx为第二凸轮槽对应变焦凸轮曲
线的斜率,y是第一凸轮槽对应变焦凸轮曲线的升距,l′2=f1′-(d+y-x),f2′是变倍组的焦
距,y、x分别是第一凸轮槽、第二凸轮槽对应变焦凸轮曲线的升距,b=(l′2-f1′)-d+x,d是分
别设置于第一凸轮槽与第二凸轮槽的两个镜片的距离。

所述变倍组镜片、补偿组镜片和微调组镜片沿光轴依次排列,且所述变倍组镜片
的部分透镜与微调组镜片分别通过镜片压圈设于所述壳体的两端。

所述变倍组镜片包括前变倍镜片和后变倍镜片,在本实施例中,所述前变倍镜片
为正月牙凸透镜,所述后变倍镜片为双凹透镜。所述前变倍镜片固定于圆筒形壳体的最前
端,后变倍镜片安装于镜片框架后通过导钉与第二凸轮槽相固连。

在本实施例中,所述补偿组镜片为平面镜,所述补偿组镜片安装于镜片框架后通
过导钉与第一凸轮槽相固连。

在本实施例中,所述微调组镜片为正月牙凸透镜,所述微调组镜片框架夹持所述
微调组镜片,设于所述圆筒形壳体的一端。所述电机提供镜头运动驱动力,连接所述变倍组
镜片框 架,带动变倍组镜片框架移动。所述圆筒形壳体内表面与所述微调组镜片框架的接
触面沿圆周方向设置微调齿轮圈,所述微调齿轮圈与所述微调组镜片框架粘连,且在电机
的带动下,所述微调齿轮圈可相对于圆筒形壳体转动,转动所述微调齿轮圈可调整微调组
镜片与其他镜片之间的距离。

使用所述连续变焦结构可保证实现四倍红外连续变焦的同时使得光学系统在整
个变焦过程中能够平稳运行,并不会对凸轮产生较大的压力,磨损凸轮曲线,影响光学系统
精度。

所述红外发射二极管依次排列,设置于所述微调组镜片远离补偿组镜片的一侧,
并根据检查装置本体1与总检查装置底座5之间的距离调节红外发射二极管启动的功率。

所述红外光学处理组件12包括红外接收管,当条烟位于检查装置本体1感应区域
时,红外发射组件发射的红外线被条烟遮挡后反射至光学接收组件,所述红外接收管接收
到红外光谱后输出电信号,驱动输送辊运动。

进行静态红外目标测试,固定总检查装置底座5,将分检查装置底座安装于距离总
检查装置底座520cm、50cm、80cm处,将检查装置本体1放置于分检查装置底座上,与检查装
置本体1的一侧设置有摆动装置,所述摆动装置的一端设有模拟物,模拟物间隔移动至检查
装置本体1下方20cm处测试检查装置的灵敏度,测试后发现其成功率为98.2%、97.3%、
99.3%。

实施例五

本发明的装置,包括检查装置本体1、总检查装置底座5和多个可拆卸的分检查装
置底座,如图1所示,所述检查装置本体1可拆卸地设置于总检查装置底座5上,而分检查装
置底座则安装于不同位置,方便使用者使用。所述总检查装置底座5连接条烟输送辊。所述
总检查装置底座5包括光学接收组件、红外发射组件22、距离测量组件13和红外光学处理组
件12。所述分检查装置底座上分别设有激光发射组件6。

如图2所示,所述光学接收组件可同时接受激光与红外线,或者单独接收激光或红
外线。所述光学接收组件包括分色片7、中心开有小孔的平凹透镜8和与所述平凹透镜8对称
排列于光轴上的双曲面凸透镜9,所述分色片7位于平凹透镜8远离双曲面凸镜的一侧。所述
光学接收组件接收到的红外线和/或激光经过反射镜11以及快速倾斜镜10的反射后汇聚成
平行光,所述平行光射入平凹透镜8远离分色片7的一侧,经平凹透镜8折射射入双曲面凸
镜,并在双曲面凸镜的反射下穿过平凹透镜8中心的小孔射入分色片7。红外线的红外光谱
透过所述分色片7进入红外光学处理组件12,激光经过所述分色片7反射进入所述距离测量
组件13。使用一个光学接收组件同时接收激光与红外线,将激光接收装置与红外线接收装
置一体化,大大地缩小了检查装置的体积,使得检查装置适应不同规格的总检查装置底座
5,而且 结构简单,方便工作人员进行检修工作。

所述激光发射组件6包括回转驱动机构14、集成电路和532nm激光器。所述激光器
可接外触发信号触发激光出射。所述激光器包括激光器头部、激光控制器和激光触发器。所
述激光器头部集成硅PIN光电二极管,可以感应发射主波并直接输出主波电信号脉冲。所述
激光器头部通过线缆连接所述激光控制器,所述激光控制器提供激光器电源、温控以及触
发控制。所述激光触发器设于所述检查装置本体1与所述分检查装置底座的连接处。当所述
检查装置本体1安装于所述总检查装置底座5时,所述激光触发器发出触发信号,触发所述
激光控制板启动,触发所述激光器头部间隔发射激光。

如图3所示,所述回转驱动机构14包括转动轴、支撑架、驱动电机、包络蜗杆16、蜗
轮转盘17和防护罩。所述驱动电机包括第一驱动电机15和第二驱动电机。所述第一驱动电
机15安装于包络蜗杆16的一端,驱动包络蜗杆16转动。所述包络蜗杆16的齿面与蜗轮转盘
17的齿面相啮合,第一驱动电机15驱动包络蜗杆16绕其中心轴转动,包络蜗杆16带动蜗轮
转盘17转动。所述转动轴穿过并固定所述激光器,所述转动轴的两端设于支撑架上,所述支
撑架安装于蜗轮转盘17的上表面,第一驱动电机15转动包络蜗杆16,包络蜗杆16带动蜗轮
转盘17以及支撑架、激光器转动360度转动。第二驱动电机连接所述转动轴,使得激光器可
绕转动轴转动,从而调整激光机发射的激光方向。在本实施例中,所述激光器内部集成扩束
准直镜头,提供高平行度,低发散度激光。

所述包络蜗杆16的齿面方程为


其中,
A=-cosαdcosθ,B=-cosα
dsinβsinθ±sinαdcosβ,C=-cosαdcosβsinθ±sinαdsinβ,D=rdcosθ-a0,E=rdsinβsinθ±
0.5Sacosβ,F=-rdcosβsinθ±0.5Sacosβ,nx=sinαdcosθ,ny=sinαsinθsinβ+cosαdcosβ,nz
=-sinαdsinθcosβ+cosαdsinβ,αd为加工包络蜗杆16的砂轮齿形角,rd为加工包络蜗杆16的
砂轮半径,Sa为加工包络蜗杆16的砂轮顶宽,β为加工包络蜗杆16的砂轮倾斜角,
为蜗杆的转角。

式中有三个待确定的变量:加工过程中刀座回转角度啮合点P沿砂轮侧面方向
离砂轮顶部的距离u以及啮合点P所在的砂轮轴截面与ia的夹角θ。

在加工的工作区间内选定一个值,然后在全齿高数值范围内选定一个u的值,根
据包络蜗杆16的齿面方程可得出变量θ。对包络蜗杆16的齿面方程作牛顿迭代求解:由加工
的实际情况可以判断,满足包络蜗杆16的齿面方程的θ值处在180°附近,因此在170°至190°
范围内得到一组满足包络蜗杆16的齿面方程的取值将得
到的代入式中

即可得到在包络蜗杆16上的一个接触点。对应于同一
个值,将u在全齿高范围取不同的值,可以由依次共轭条件方程接触不同的θ值,这样就
能得到多个接触点,将接触点相连即可组成一条接触线。最后对应于不同的值,可求出不
同的接触线,这些接触线就组成了蜗杆螺旋面。

包络蜗杆16的失效形式有整体失效和齿面失效两种,包络蜗杆16的整体失效往往
是由于在传动的过程中经受严重的冲击或者短期的过载,或者沿接触线有比较严重的载荷
集中。包络蜗杆16的齿面失效包括接触疲劳点蚀、胶合、磨损、折断等。而包络蜗杆16的整体
失效与齿面失效均于包络蜗杆16的接触性能和润滑性能有密切关系,因此,从包络蜗杆16
的接触性能和润滑性能触发评价包络蜗杆16的性能。

优良的润滑性能能够减小摩擦、减轻磨损、降低温升,增加包络蜗杆16的抗胶合能
力,提高包络蜗杆16的承载能力,从而达到延长其使用寿命的效果。获得优良的润滑性能,
其本质上是在蜗杆和涡轮的齿面间建立起一定厚度的润滑油膜,确保齿面在很大压强下,
仍然能够处于液体润滑的环境,或者至少在半液体润滑的环境下工作。

对包络蜗杆16润滑性能的评估:根据弹性流体动压润滑理论和道森公式设定油膜
厚度几何系数来对油膜厚度进行评估。

kh=vn0.7/(K12N0.43)

vn是相对卷吸速度,vn由下列公式计算得到其中,(v1)o1
和(v2)o1是啮合点处包络蜗杆16和蜗轮转盘17的速度,(N)o1是包络蜗杆16瞬时接触线上任
一点处的法矢量,|N|=(Nξ2+Nη2)0.5。

而且,由于在啮入端蜗杆齿根处的油膜厚度最小,因此选择在啮入端蜗杆齿根处
的油膜厚度评价包络蜗杆16的性能。

优良的接触性能是指包络蜗杆16上接触线的分布不可过宽,也不可过窄,当接触
线分布 不可过宽,也不可过窄。当接触线分布过宽时,包络蜗杆16工作起始角处的接触线
处于包络蜗杆16齿面的外侧,表明包络蜗杆16与蜗轮转盘17之间的啮合齿数较少。反之,接
触线分布过窄时,接触线会趋向集中在蜗轮转盘17的中心对称面上,这将导致蜗轮转盘17
齿面的强度降低。

对包络蜗杆16接触性能的评估:以工作起始角对应的一次接触线在蜗轮转盘17分
度圆上的接触点为对象来建立接触性能评估值f(x)=||z1|-b2/2|,其中,|z1|为上述特定
一次接触点到蜗轮转盘17中心对称面的距离,b2为蜗轮转盘17齿宽。

利用优化软件优化包络蜗杆16的齿面方程,使得啮入端蜗杆齿根处的油膜厚度几
何系数最大,接触性能评估值最小。

取中心距80mm,传动比40,蜗杆头数1的包络蜗杆16贴合所述包络蜗杆16的齿面方
程,经优化后得到包络蜗杆16的关键几何参数和尺寸:中心距80mm,传动比40,蜗杆头数1,
蜗杆分度圆直径28.56mm,,齿顶高3.026mm,齿根高3.198mm,全齿高4.26mm,齿顶间隙
0.516mm,蜗杆齿根圆半径23.157mm,蜗杆齿顶圆弧半径30.258mm,蜗杆齿根圆弧半径
69.236mm,蜗杆喉部分度圆导程角6.35°,齿距角8°,主基圆直径45.3mm,蜗杆包围蜗轮转盘
17齿数5,蜗杆工作半角18.625°,蜗杆工作长度38.652mm,成型面倾角11.2°。

本实施例的油膜厚度几何系数为11.26,接触性能评估值为3.29。

所述分检查装置底座上分别设有启动激光器的启动按钮,当检查装置本体1放置
在分检查装置底座上时,启动按钮按下,激光器启动。

具体使用所述检查装置前,固定好分检查装置底座后,调节所述激光器上下左右
转动,直至所述激光器发射出的激光对准光学接收组件。所述总检查装置底座5上设有指示
灯,所述指示灯用于指示光学接收组件是否接收到激光信号。集成电路具有记忆功能,可储
存分检查装置底座固定于某一位置后所述激光器对应光学接收组件的角度。

如图4所示,所述距离测量组件13包括准直镜、窄带滤光片18、信号整形电路20、脉
冲信号探测器19和太阳城集团测量芯片21,经过分色片7反射的激光依次经过准直镜、窄带滤光片
18、脉冲信号探测器19和信号整形电路20,准直镜与窄带滤光片18对激光光谱进行滤波处
理,减少背景噪音。所述脉冲信号探测器19为雪崩二极管探测器或光电倍增管探测器。当脉
冲信号探测器19相应目标光子时,脉冲信号探测器19输出相应的脉冲信号,经过信号整形
电路20处理后输出至太阳城集团测量芯片21,通过对定太阳城集团隔发射激光的脉冲信号发生时刻的精
确测量计时,最终测量出激光从检查装置本体1至总检查装置底座5的飞行太阳城集团,进而得到
检查装置本体1与总检查装置底座5之间的距离,得到的距离的数据传输至红外发射组件
22,红外发射组件22根据检查装置本体1与总检查装置底座5之间的距离调整焦距。

所述红外发射组件22包括连续变焦结构和红外发射二极管,所述连续变焦结构包
括圆筒形壳体、变倍组镜片、微调组镜片、补偿组镜片、变倍组镜片框架、补偿组镜片框架、
微调组镜片框架、电机、微调齿轮圈和微调隔圈。所述圆筒形壳体的中段设有两组四条对称
的凸轮槽,分别为第一凸轮槽与第二凸轮槽。

所述第一凸轮槽与第二凸轮槽相应的凸轮曲线斜率满足下式:

<mrow> <msub> <mi>K</mi> <mi>y</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>K</mi> <mi>x</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>y</mi> <mo>-</mo> <msubsup> <mi>l</mi> <mn>2</mn> <mo>&prime;</mo> </msubsup> <mo>+</mo> <msubsup> <mi>f</mi> <mn>2</mn> <mo>&prime;</mo> </msubsup> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <mn>2</mn> <mi>y</mi> <mo>-</mo> <mi>b</mi> </mrow> </mfrac> </mrow>

其中,Ky为第一凸轮槽对应变焦凸轮曲线的斜率,Kx为第二凸轮槽对应变焦凸轮曲
线的斜率,y是第一凸轮槽对应变焦凸轮曲线的升距,l′2=f1′-(d+y-x),f2′是变倍组的焦
距,y、x分别是第一凸轮槽、第二凸轮槽对应变焦凸轮曲线的升距,b=(l′2-f1′)-d+x,d是分
别设置于第一凸轮槽与第二凸轮槽的两个镜片的距离。

所述变倍组镜片、补偿组镜片和微调组镜片沿光轴依次排列,且所述变倍组镜片
的部分透镜与微调组镜片分别通过镜片压圈设于所述壳体的两端。

所述变倍组镜片包括前变倍镜片和后变倍镜片,在本实施例中,所述前变倍镜片
为正月牙凸透镜,所述后变倍镜片为双凹透镜。所述前变倍镜片固定于圆筒形壳体的最前
端,后变倍镜片安装于镜片框架后通过导钉与第二凸轮槽相固连。

在本实施例中,所述补偿组镜片为平面镜,所述补偿组镜片安装于镜片框架后通
过导钉与第一凸轮槽相固连。

在本实施例中,所述微调组镜片为正月牙凸透镜,所述微调组镜片框架夹持所述
微调组镜片,设于所述圆筒形壳体的一端。所述电机提供镜头运动驱动力,连接所述变倍组
镜片框架,带动变倍组镜片框架移动。所述圆筒形壳体内表面与所述微调组镜片框架的接
触面沿圆周方向设置微调齿轮圈,所述微调齿轮圈与所述微调组镜片框架粘连,且在电机
的带动下,所述微调齿轮圈可相对于圆筒形壳体转动,转动所述微调齿轮圈可调整微调组
镜片与其他镜片之间的距离。

使用所述连续变焦结构可保证实现四倍红外连续变焦的同时使得光学系统在整
个变焦过程中能够平稳运行,并不会对凸轮产生较大的压力,磨损凸轮曲线,影响光学系统
精度。

所述红外发射二极管依次排列,设置于所述微调组镜片远离补偿组镜片的一侧,
并根据检查装置本体1与总检查装置底座5之间的距离调节红外发射二极管启动的功率。

所述红外光学处理组件12包括红外接收管,当条烟位于检查装置本体1感应区域
发现异 常,红外发射组件22发射的红外线反射至光学接收组件,所述红外接收管接收到红
外光谱后输出电信号,停止输送辊运动。

进行静态红外目标测试,固定总检查装置底座5,将分检查装置底座安装于距离总
检查装置底座520cm、50cm、80cm处,将检查装置本体1放置于分检查装置底座上,与检查装
置本体1的一侧设置有摆动装置,所述摆动装置的一端设有模拟物,模拟物间隔移动至检查
装置本体1下方20cm处测试检查装置的灵敏度,测试后发现其成功率为97.6%、98.1%、
97.3%。

最后应当说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对本发明保
护范围的限制,尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明,本领域的普通技术人员应
当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的实
质和范围。

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全自动 输送 装置
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