李蓓 吳昊

1．河南省煙草公司洛陽市公司 河南洛陽 471000

2．河南省煙草公司鶴壁市公司 河南鶴壁 458000

1 打碼的必要性及重要性

2006年以來，在國家煙草專賣局打碼到條及訂單采集系統(tǒng)項目中，卷煙分揀環(huán)節(jié)需要對分揀卷煙實現(xiàn)打碼到條，即在每條卷煙的表面進行“32位碼”的標(biāo)記。

近年來，國家煙草專賣局針對卷煙打碼質(zhì)量的要求越來越高。根據(jù)“國煙?！?010〕324”號文件《國家煙草專賣局關(guān)于卷煙打碼銷售有關(guān)事項的通知》，要求各煙草商業(yè)公司銷售卷煙必須打碼到條，未打碼到條的卷煙不得在市場上銷售，對于特殊包裝的卷煙在物流出庫時也要求進行打碼到條；另根據(jù)“國煙專2013-281號”文件《國家煙草專賣局關(guān)于進一步加強卷煙打掃碼管理監(jiān)督的通知》，也明確要求：行業(yè)內(nèi)要嚴(yán)格執(zhí)行卷煙打掃碼管理規(guī)定，切實提高打掃碼質(zhì)量，各省級局要加強打掃碼管理，促所屬地市級局（公司）加強打掃碼軟硬件管理和維護，32位條煙碼要嚴(yán)格按照要求、規(guī)范進行打碼，確保打碼效果和清晰度，要加大條煙打碼的質(zhì)量。

由此可見，國家煙草專賣對實現(xiàn)所有卷煙打碼到條，以及保證打碼的質(zhì)量尤為重視。

2 現(xiàn)階段打碼存在的問題

經(jīng)過廣泛調(diào)研，就現(xiàn)有的分揀條件及環(huán)境而言，打碼環(huán)節(jié)存在的問題存在以下情況：

（1）由于分揀線采用的倉道彈煙技術(shù)，以及不同品規(guī)的條煙重量不一致，決定了分揀線上條煙姿態(tài)存在隨機性強，從而導(dǎo)致打碼設(shè)備打在條煙表面的碼段位置分布隨意、角度各異甚至殘碼、無碼，對市場的稽查管理和專賣工作的開展造成一定程度影響[1]。

（2）條煙進入打碼狀態(tài)前沒有訂單核對機制，導(dǎo)致打碼串戶的存在，嚴(yán)重影響分揀效率；

（3）在高度自動化集成的生產(chǎn)線上，皮帶線經(jīng)常存在間歇、啟停等過程，當(dāng)皮帶線停機減速或者啟動加速時，往往造成打碼內(nèi)容堆積、變形，甚至無法識別的情況；

（4）分揀效率的不斷提升要求生產(chǎn)線大幅度提速、加之打碼設(shè)備老舊及現(xiàn)有常用二氧化碳激光打碼技術(shù)瓶頸等因素，導(dǎo)致打碼清晰度低、打碼線條不均勻、部分條煙覆膜被灼破、激光加工產(chǎn)生煙霧等影響打碼質(zhì)量和生產(chǎn)環(huán)境的情況時有發(fā)生；

（5）就目前打碼到條系統(tǒng)功能設(shè)計的角度，也存在以下不足：

打碼機只要求與中軟打碼控制系統(tǒng)進行軟件通訊和聯(lián)機報警，完成打碼數(shù)據(jù)的通訊和執(zhí)行條煙打碼的工作即可，并未實現(xiàn)整個分揀系統(tǒng)聯(lián)機報警，當(dāng)打碼機未收到中軟打碼控制系統(tǒng)下發(fā)的碼段時，分揀線仍可以正常流轉(zhuǎn)，導(dǎo)致輸送過來的卷煙漏打碼；

打碼機沒有誤操作或設(shè)備本身故障的聯(lián)機報警功能，設(shè)備在運行過程中一旦出現(xiàn)誤操作關(guān)閉激光電源、激光器本身故障、掃描振鏡故障等就會造成不出光漏打碼的情況。

（6）維護不到位導(dǎo)致的設(shè)備效能下降，例如，光學(xué)鏡頭污染、打碼焦距失調(diào)、打碼軟件未隨使用工況改變及時調(diào)整等，均會出現(xiàn)激光能量轉(zhuǎn)化率下降，未達到能盡其用，浪費現(xiàn)象多發(fā)。

3 打碼質(zhì)量提升方向探索

針對打碼環(huán)節(jié)存在的問題，通過組織專班調(diào)研、分析和試驗，針對性進行一些有益探索。

3.1 增加條煙輸送姿態(tài)整形裝置及訂單核對系統(tǒng)

由于分揀線普遍存在著條煙姿態(tài)隨機性強，相對接入角過大的特點，嚴(yán)重影響打碼質(zhì)量和分揀效率，同時也會降低訂單核對系統(tǒng)識別精度。為了提高打碼質(zhì)量和識別精度，必須對分揀線上條煙進行姿態(tài)調(diào)整，使之以較小的接入角進入識別和打碼區(qū)域[2]。

該裝置安裝于條煙打碼之前，條煙經(jīng)過姿態(tài)整形裝置時，前端安裝的撥正機構(gòu)首先將條煙進行撥正，撥正后的條煙隨后進入壓緊差速皮帶線內(nèi)，通過兩端的限位桿和雙條差速海綿輪，實現(xiàn)對條煙進行壓緊并拉開合適間距，經(jīng)過整形后的條煙將以垂直于流水線方向且全部保持相同姿態(tài)，同時大幅度減小條煙接入角度進入訂單核對系統(tǒng)以提高識別精度，最終實現(xiàn)打碼碼段位于條煙相同的位置區(qū)域，美觀度辨識度得到提升。

訂單核對系統(tǒng)包括條煙品規(guī)+姿態(tài)識別系統(tǒng)，由掃描器、高速相機、光電傳感器組成，光電傳感器檢測每條煙的到達檢測位置并觸發(fā)掃碼器和高速相機：掃碼器從4個方向掃描識別條煙品規(guī)，并將識別結(jié)果傳輸至后臺系統(tǒng)進行訂單核對糾錯。

經(jīng)過條煙輸送姿態(tài)整形裝置及訂單核對系統(tǒng)的糾偏糾錯，既可實現(xiàn)打碼碼段本身整齊劃一，又可減少串戶現(xiàn)象發(fā)生，提升分揀效率，對于打碼質(zhì)量的提升裨益良多。

3.2 增加流水線實時速度檢測感應(yīng)器

在高度自動化集成的生產(chǎn)線上，皮帶線經(jīng)常存在間歇、啟停等情況。當(dāng)皮帶線停機減速或者啟動加速時，條煙如果經(jīng)過激光打碼區(qū)域，傳感器觸發(fā)信號后，打碼機仍然按照設(shè)定的時鐘頻率，即勻速頻率來進行打碼，而此時流水線上的條煙是在減速到靜止（或者從靜止加速到設(shè)定速率）的變速過程中，時鐘頻率與皮帶線的實際速率不匹配，往往造成打碼內(nèi)容堆積、變形，甚至無法識別的情況，這種情況下可通過在流水線電機軸側(cè)安裝高精度的旋轉(zhuǎn)編碼器，旋轉(zhuǎn)編碼器感應(yīng)電機的轉(zhuǎn)動速度來實時偵知流水線速度，可實時準(zhǔn)確偵知流水線的速度變化，當(dāng)流水線啟動、停機過程中，旋轉(zhuǎn)編碼器將條煙運行速度信號反饋給激光打碼機，激光打碼機再進一步通過軟件計算調(diào)整打碼時鐘頻率，確保打碼效果一致。

3.3 采用冷光源激光打碼機

目前煙草行業(yè)打碼到條普遍使用波長為10.6um的CO2激光打碼機，但CO2激光熱加工的特性，以及某些特殊包裝卷煙吸收10.6um波長激光的特性，其主要存在以下方面的缺陷：

（1）打碼線條不夠均勻、標(biāo)刻效果不夠細膩，影響字形美觀度；

（2）字符首尾及線條結(jié)合處受激光灼刻產(chǎn)生的熱量影響，會有交叉點；

（3）激光熱加工，對煙條表層進行灼刻，針對淺色（白色、金色等包裝）卷煙，打碼效果與包裝盒表層無法形成色差，直觀辨識度低；

（4）激光打碼時熱量擴散，在覆膜內(nèi)層有起霧情況，影響打碼效果；

（5）激光熱加工破壞表層覆膜，影響卷煙防潮效果；

（6）激光灼刻時會產(chǎn)生一定的煙塵、異味等，不利于環(huán)保；

（7）激光灼刻時有細微明火，可能存在安全隱患。

而冷光源激光打碼機利用高頻特種激光穿過包裝透明膜在卷煙包裝盒最表層形成色差，可實現(xiàn)內(nèi)容清晰的標(biāo)記效果。其采用高可靠半導(dǎo)體二極管泵浦激光管和獨特的腔體結(jié)構(gòu)設(shè)計，機械性能穩(wěn)固可靠，光束質(zhì)量好、功率穩(wěn)定性高，可實現(xiàn)超精細打碼；紫外激光熱影響區(qū)極小，可避免被加工材料的損傷，是激光標(biāo)識領(lǐng)域的理想光源[3]。

冷光源激光打碼機采用紫外激光器，波長為355nm，更加適應(yīng)對復(fù)雜材質(zhì)、底色花紋多樣的包裝材料的打碼。紫外激光屬于冷加工，其原理是通過高能光子將產(chǎn)品材料分子鏈破壞，產(chǎn)生化學(xué)變化，形成顏色對比的標(biāo)記效果。較之CO2激光標(biāo)識，紫外激光具備精細化、高辨識度、高清晰度的打碼效果。

冷光源激光打碼機同時擁有激光標(biāo)識設(shè)備的所有特性，可以在高速流水線上實現(xiàn)在線飛行打碼功能。紫外激光聚焦光斑極小，光束質(zhì)量高，焦點小，更適合各種材料的超精細打碼，可帶來近乎完美的打碼效果。

3.4 增加漏打碼防護系統(tǒng)

針對現(xiàn)有打碼到條系統(tǒng)功能設(shè)計的缺陷，通過增加漏打碼防護系統(tǒng)，真正確?！按虼a到條，一條一碼，條碼正確”

漏打碼防護系統(tǒng)是通過增加獨立運行的邏輯判定系統(tǒng)，實現(xiàn)在分揀打碼環(huán)節(jié)，實時檢測打碼機和中繼器通訊是否正常、激光出光信號是否正常、振鏡偏轉(zhuǎn)信號是否正常等，一旦出現(xiàn)漏打碼故障，即時停機并處理，結(jié)合旋轉(zhuǎn)編碼器可同時對輸送線停機瞬時激光正在打碼的問題進行優(yōu)化，對故障通過人機界面進行顯示、存儲、分析，以確保激光打碼質(zhì)量，杜絕無碼卷煙進入配送環(huán)節(jié)或流入市場進行銷售。

漏打碼防護系統(tǒng)采用增加獨立邏輯判定的技術(shù)方式，實時偵聽雙方通訊及物理信號判斷的綜合判定，對激光打碼機和中繼器雙方是否正常通訊，打碼機激光出光和振鏡偏轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)業(yè)務(wù)邏輯是否正常進行判定，使得控制系統(tǒng)對打碼的輸出更為準(zhǔn)確，并符合生產(chǎn)線實際使用要求。

同時結(jié)合旋轉(zhuǎn)編碼器對打碼段差速皮帶采用自動控制方式，當(dāng)分揀系統(tǒng)輸出停機信號時，對激光是否正在打碼或剛好觸發(fā)打標(biāo)信號的情況進行判定，輸出打碼段皮帶線延時停機信號，確保打碼信息完整。并直接與分揀線進行聯(lián)機，出現(xiàn)故障即時停機糾錯，確保打碼質(zhì)量。

（1）打碼控制邏輯和報警輸出。系統(tǒng)通過對光電信號、激光打標(biāo)卡、打標(biāo)軟件、激光器電源、激光器故障、振鏡電源、振鏡故障、中軟打碼控制系統(tǒng)等進行IO和通訊報文采集，綜合判定并在打碼設(shè)備存在故障時，即時輸出報警信號，發(fā)出聲光報警使操作人員能夠第一時間對問題進行解決。

（2）質(zhì)量統(tǒng)計、分析。

漏碼防護系統(tǒng)通過人機界面實現(xiàn)人機交互、統(tǒng)計。可實現(xiàn)：

激光打標(biāo)機設(shè)備及光電等IO狀態(tài)進行實時顯示；

故障信息的統(tǒng)計、分類；

故障信息的報表日志導(dǎo)出。

3.5 加強系統(tǒng)設(shè)備維護力度

系統(tǒng)設(shè)備維護是企業(yè)日常管理工作中的核心內(nèi)容之一，具體到打碼環(huán)節(jié)，打碼設(shè)備性能是否穩(wěn)定安全的輸出，對打碼質(zhì)量及分揀效率乃至企業(yè)成本均能產(chǎn)生巨大影響。因此，加強對打碼系統(tǒng)設(shè)備的維護力度，采取有效的維護措施確保打碼系統(tǒng)設(shè)備的能效最大化、使用完整性及先進性，最終提升打碼質(zhì)量，促進物流分揀系統(tǒng)工作高效高質(zhì)的開展。具體措施羅列如下：

圖1 系統(tǒng)工作流程

加強內(nèi)部技術(shù)學(xué)習(xí)交流培訓(xùn)，技術(shù)部相關(guān)崗位人員實現(xiàn)熟練的使用設(shè)備，全面的了解設(shè)備原理，并掌握設(shè)備操作、維護及基本故障排除的技能，減少日常生產(chǎn)過程中停機時間，確保分揀效率；

依托外部技術(shù)力量，通過專業(yè)的技術(shù)指導(dǎo)，掌握設(shè)備使用及調(diào)整技巧，實現(xiàn)設(shè)備能效最大化生產(chǎn)，例如，使用激光打碼機對煙條進行激光打碼時，激光打碼的效果是激光能量與激光作用時間的乘積，在激光能量一定的情況下，延長激光作用時間可實現(xiàn)打碼更清晰及字型更工整，這就需要通過判斷實際使用環(huán)境來調(diào)整打碼參數(shù)實現(xiàn)，避免無謂的打碼過快，使激光能量更合理地作用在條煙表面；

及時更換維修設(shè)備損耗件并定期對設(shè)備進行維護保養(yǎng)，例如，及時對功率不足的激光器進行充氣修復(fù)，確保激光能量始終處于合理狀態(tài)，同時考慮到打碼設(shè)備的高頻使用及所處的高塵環(huán)境，定期對諸如光學(xué)系統(tǒng)進行清潔保養(yǎng)、對打碼焦距進行校對調(diào)整、對條煙檢測裝置進行適應(yīng)性調(diào)整等，確保整套系統(tǒng)高效輸出。