复合滤棒在线微波检测剔除控制系统
一、 前言
目前，卷烟滤棒已由单功能向多功能方向发展，在高档卷烟中，开始大量使用复合滤棒，开发集减害降焦、增香补香和突出产品差异化功能为一体的复合滤棒，已成为中式卷烟研究的重点之一。
复合滤棒通常由二至三种不同材质滤棒，经专用复合滤棒成型机分切、拼接而成，某型号复合滤棒生产工艺要求如下图所示：
其中，A1段、A2段、A3段材质为普通高透滤棒；B1段、B2段材质为同心圆滤棒。整根复合滤棒长120mm，除A2段长40mm外，其余段均为20mm长。
生产过程中，经常容易出现如下几种严重影响产品质量的缺陷:
1. 拼接间隙；即A段滤棒与B段滤棒之间拼接不严密，产生缝隙。
如下图所示：当相邻两段，如A+B不等于目标总长度，并当误差大于设定值时，判定该复合滤棒中有间隙，输出剔除信号。
剔除条件:
(A+B)-(a+b) ≥︳0. 3︳mm
其中：A+B等于A和B两段的理论长度，a+b等于A和B两段的测量长度。
本微波探头内集成有光电测量管用于检测间隙。
2. 滤棒错位；即应该放入A段滤棒的位置，错放入B段滤棒，反之亦
然。错位滤棒将被剔除。
3. 相位偏移；即A段滤棒与B段滤棒长度不符合工艺质量要求。
如下图所示：当A段长度不等于E段长度时，并当误差大于设定值时，判定该复合滤棒为相位偏差，输出剔除信号。
剔除条件:
a-e≥︳1.0︳mm。
A为A段理论长度，E为E段理论长度，a为A段测量长度, e为E段测量长度。
本控制系统除了剔除相位长度不合格的滤棒外，还可以在线自动调整跟踪相位长度。
另外几种含有珠子滤棒说明如下:
一根滤棒分5段，中间两段各有两颗柠檬黄色珠子
一根完整滤棒中均匀分布6颗柠檬黄色珠子
生产过程中，也会出现柠檬黄色珠子没有放入或放入位置不对等严重影响产品质量的缺陷。
我们利用微波检测原理,成功开发出了复合滤棒在线微波检测剔除控制系统,该系统能够在线检测并剔除各种有质量缺陷的复合滤棒，并可实现相位长度在线自动调整跟踪。
二、 微波检测复合滤棒缺陷原理说明
微波是无线电频谱的一部分。它指频率在300MHz（波长1米）到300 GHz（波长1毫米）的电磁波。微波技术是基于微波的特点发展而形成的一门技术。它的研究内容包括微波的产生、传输、传播、辐射、检测及应用等方面。
由于微波信号频率高、变化速度快，对不同材料固有谐振频率及振幅的变化反应极其敏感，而且它对被检测材料本身不会产生任何损害，所以它具有能在线、实时、快速、无损对材料特性检测的特点。本产品使用的微波功率极小，仅为10mW左右，所以它对工作场地及操作人员不会造成任何污染和伤害。
不同物质在经过微波谐振腔时，会产生不同的微波信号，复合滤棒中A段材质滤棒与B段材质滤棒经过微波谐振腔时应产生不同的微波信号。我公司开发人员对上图所示复合滤棒在微波谐振腔中的信号进行分析、比对研究，可以从微波信号中明显分辨出A段材质滤棒与B段材质滤棒。
三、 系统结构
本系统由微波电磁场空腔组件、导烟管组件、气路组件、温控组件、壳体组件、专用微波源及控制电路、检波放大电路、光电测量管部件、数据信号处理系统、信号输出驱动、剔除执行机构等组成。
微波谐振腔由镁铝合金构成，强度高、质量轻、稳定性好。专门设计有除湿、除胶、降温、保温、清洁、稳压等多功能的气路，让整个系统可以长期稳定的工作。
微波源采用滤棒检测专用微波源，所用芯片采用进口军品级芯片，增加温度补偿电路，经过高低温老化测试，震动测试。
检波放大器使用两枚低噪声高精度运算放大器OP07及若干军工级品质的阻容元件精心调试、组装，经过长时间通电老化测试。
数据处理使用具有ARM Cortex M4内核的STM32F4系列处理器，该处理器运算速度可达到210DMIPS@168MHz。集成了单周器DSP指令和FPU（floating point unit，浮点单元），可以实时采集检波放大器送出的电压信号。将反应爆珠中水分多少的模拟信号，转换为数字信号，送到工控机集中处理。
四、 部分用户的使用报告
