人机工程学在条烟装封箱机中的应用
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摘要：結合条烟装封箱机的功能、以人的行为参数为基础，设计最适合人操作的部件和人机界面，阐述人机工程学能使人更好地掌握和运用机械设备潜在能力，提高驾驭机器的本领，使条烟装封箱机等烟草机械设计能真正体现出人性化设计，人-机-环境形成高效、经济、安全的有机系统。
关键词：人机工程学;装封箱机;视觉检测
人机工程学是研究人的特性及工作条件与机器相匹配的科学。随着控制论、信息论、系统论和人体科学等学科中新理论的建立和条烟自动化物流的高速发展，人机工程学在条烟装封箱机中的地位和作用越来越重要，它能显著提高工作效率，保证产品质量，为操作者提供一个健康、安全、舒适的工作环境。在烟草企业的现代化生产中，条烟装封箱机得到了广泛的应用。本文以条烟装封箱机为例，介绍人机工程学在其中的具体应用。
1.功能
我厂正在使用的装封箱机主要型号有YP11，YP13及S2000型，无论哪种型式的条烟装封箱机均具有：堆垛、入箱、推进、装箱、封箱等系列过程的操作功能。
2.人机工程学在其中具体应用
利用人体特征参数可以定量地设计出合理的条烟装封箱机，人体特征参数测量包括内容很多，但与条烟装封箱机设计有关的主要方面有人体静态尺寸、人体动态尺寸等，以此为据设计最适合人操作的部件高度、人机界面。在设计中为了保证系统高效，一般要求各种操纵器都处于在人体躯干不活动时手足所能及的范围之内;为了保证操作者的舒适和不易疲劳，必须保证人的操作活动处于人体各部活动舒适姿势的调节范围内。
2.1人体动态测量参数
人体动态测量数据是指在被测者活动状态下测取的各种活动范围，它可为设计合理的操作活动范围和舒适的操作姿势提供依据。根据《中国成年人人体尺寸》标准（GB/T10000），条烟装封箱机部件尺寸：
（1）横向输入装置带面高度658～718，
（2）自动进料装置中盛放纸皮的料斗高度920～1170，
（3）操纵面板的高度1200～1760，进行360°旋转全方位操作，
（4）堆垛装置的高度658～718，
（5）纸箱轨道及推移延长部分的高度920～1170，
2.2人在操作过程中完成的主要动作类型
（1）定位动作
定位动作是人朝着所要求的目标移动，并达到目标的动作。触摸屏的主画面，包括设置、故障、操作说明等按键，按下设置按键，输入密码，再次按下设置按键，进入系统设置画面，可以对操作系统进行设置;按下故障按键，可以进入故障画面;按下操作说明按键，进入操作说明画面，可以查询条烟装封箱机的操作说明，触摸屏的主画面如上图。
（2）连续动作
连续动作也叫追踪动作，是对操作进行连续控制的动作，是一种需要意识参与的全程控制行为。如设备启动前，必须做好准备工作。程序模块必须设置完毕，设备构件必须对准完毕。按以下次序进行：
a.预选尺寸
在触摸屏的设置画面预选尺寸（正常情况为50条/箱），选择必须符合本设备所包装的数量及相应的纸箱规格的要求。
b.检查喷胶系统
在触摸屏的设置画面选择是否选用喷胶系统（正常情况为选择喷胶系统），熔胶使用前必须加热，所以在设备启动前约30分钟，应该打开加热装置，使热熔胶达到设定的温度。另外，还需检查储胶槽的溶胶液面高度。
c.检测胶带装置
在触摸屏设置画面选择胶带装置（正常情况为选择胶带装置），使用胶带装置前，须检查是否有足够的胶带。
d.检查操作盘
按操作盘上的“复位”按钮，使系统初始化，并取消所有的故障显示。如果仍有故障显示，设备不能启动。
e.检查条烟外观检测系统和烟箱缺条检测系统
检查条烟外观检测装置和烟箱缺条装置是否正常启动。若显示有故障，则无法正常工作。
（3）经济动作
人在操作时的动作直接影响工作效率。因此，为了减少操作疲劳，缩短操作时间，提高工作效率，需要寻求最合理的动作——即经济动作。为此研发了缺条视觉检测系统，该系统通过对装封箱机装箱过程的监测，自动判断装入烟箱内的条烟是否缺失，检测到缺条现象时，发出声光报警信号，显示并保存缺条信息，该系统能够保存装封箱机一年产量的装箱图片，并能够按照生产时间和阅读工程码进行历史查询，查询的内容包括装箱图片、生产时间、工程码、班次和品牌，该系统检查产品质量比人工方式速度快，精度高，大大提高生产效率和生产自动化程度。
主要技术参数比较
比较主体：技术指标、成年人、视觉检测系统
图片分辨率：6000×4000 不低于40万像素
缺条检出率：85%～95% 100%
缺条误检率：5%～10% 小于0.05%
检测时间：0.15毫秒～0.4毫秒/ ≤ 200毫秒/推
优点：主观判断能力精确、快速、可靠，信息数字化。
3.结论
人机工程学在条烟装封箱机中应用以来，操作人员由2台/人/班提高到4台/人/班，维修人员由4台/人/班提高到10台/人/班，装箱能力由4箱/分提高到8箱/分（50条/箱），适应国内广泛应用的高速卷烟包装机组，产品的合格率达到100%，使人能更好地掌握和运用机械设备潜在能力，提高驾驭机器的本领，为工作者提供安全、舒适的环境，从而达到提高工作效率，保证产品质量的根本目的，使条烟装封箱机等烟草机械的设计能真正体现出对人的尊重和关心，人—机—环境形成高效、经济、安全的有机系统，为企业取得了显着的经济效益和良好的社会效益。
参考文献
[1]廖常初。S7-300/400 PLC应用技术【M】.北京：机械工业出版社，2005.1-2.
[2]凌志浩。现场总线与工业以太网【M】.北京：机械工业出版社，2005.5
[3]芮延年。机电一体化系统设计【M】.北京：机械工业出版社，2004
[4]吕杰锋。人机工程学。清华大学出版社，2009，07
[5]王林，沈立伟。视觉检查系统在烟草行业中的应用。2001
[6]贾青。工控计算机和PLC的现状及发展【J】，自动化博览，2000，03
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