卷烟燃烧灰烬质量全视角检测系统的制作方法

1.本发明涉及卷烟表观燃烧性能检测领域，具体涉及一种卷烟燃烧灰烬质量全视角检测系统。


背景技术：

2.卷烟燃烧灰烬图像采集是卷烟燃烧灰烬特性的重要数据来源，在卷烟灰烬特征图像分析工作中，需要高质量、多方位的卷烟燃烧灰烬图像。
3.现有技术中，例如申请号为cn201310281024.4的中国发明专利公开了一种用于测定卷烟燃烧速度的装置及其应用，所述装置包括控制系统、图像采集系统、数据处理系统；所述图像采集系统为相机，所述控制系统与直线型吸烟机相连，接收吸烟机的抽吸信号并控制所述相机对卷烟燃烧的图像进行采集，所述数据处理系统对采集到的图像信号进行记录和处理，并输出结果，其用于测定卷烟燃烧速度。目前，市场上没有可以一次性采集六只卷烟燃烧灰烬图像的设备。通常，行业主要采用的基于图像处理或机器视觉的方法，将采集的图像经过处理后分析，获取卷烟燃烧灰烬质量的信息。采集到燃烧灰烬图像分析通常存在以下问题：1)操作繁琐，需人工对卷烟夹持装置进行翻转；2)只分析单侧灰烬表面质量，缺少对整体全面灰烬质量评估；3)一次只分析单支卷烟燃烧灰烬质量，效率低下；4)检测指标单一，不能全面、综合评价卷烟燃烧灰烬质量；5)缺乏统一测试标准，且受软硬件差异化影响，检测结果差别较大。
4.因此，迫切需要一种能够快速、高质量、全面的检测装置满足全国各家中烟等企业部门在生产自检或研究过程中使用。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题在于：
6.现有技术中在进行卷烟燃烧灰烬质量检测时，操作繁琐、仅能够分析单侧灰烬表面质量、检测效率低以及检测指标单一，不能全面、综合评价卷烟燃烧灰烬质量的技术问题。
7.本发明是通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种卷烟燃烧灰烬质量全视角检测系统，包括设置在机架上的卷烟摆动机构；
8.卷烟摆动机构上设置有卷烟旋转机构，若干个待测卷烟平行置于卷烟旋转机构上，所有卷烟沿平行于卷烟摆动机构摆动轴线的方向一字排开，卷烟垂直于卷烟摆动机构摆动轴线，卷烟旋转机构能够驱动卷烟绕其自身轴线转动；
9.还包括滑动安装在机架上的图像采集机构，图像采集机构的滑动方向平行于卷烟摆动机构的摆动轴线，机架上还设置有图像采集驱动机构，图像采集驱动机构能够驱动图像采集机构往复滑动，图像采集机构能够采集待测卷烟的图像；
10.还包括控制单元，所述卷烟摆动机构、卷烟旋转机构、图像采集机构、图像采集驱动机构均由控制单元控制，控制单元能够控制各机构实现如下三种模式：
11.单面连续拍照模式：图像采集驱动机构驱动图像采集机构往复运动，逐个采集卷烟实时燃烧灰烬图像；
12.全景拍照模式：图像采集机构检测卷烟燃烧到指定长度后，卷烟旋转机构驱动所有卷烟旋转，图像采集驱动机构驱动图像采集机构依次采集卷烟燃烧灰烬图像；
13.持灰力模式：图像采集机构检测卷烟燃烧到指定长度后，卷烟摆动机构执行摆动指令，图像采集驱动机构驱动图像采集机构依次采集卷烟燃烧灰烬图像。
14.本发明中的卷烟燃烧灰烬质量全视角检测系统在实际应用时，将若干个待测的卷烟安装在卷烟旋转机构上，卷烟旋转机构能够驱动各个卷烟自转，进而将卷烟的不同位置展示在图像采集机构的视野中，卷烟摆动机构则能够带动卷烟摆动至不同角度，如水平或者竖直等姿态，满足不同检测需求，图像采集机构能够采集待测卷烟的图像，以满足检测需求，图像采集驱动机构能够驱动图像采集机构往复滑动，进而实现对不同卷烟的图像采集，实际应用时，可通过控制单元实现三种不同的采集模式，即单面连续拍照模式：图像采集驱动机构驱动图像采集机构往复运动，逐个采集卷烟实时燃烧灰烬图像；全景拍照模式：图像采集机构检测卷烟燃烧到指定长度后，卷烟旋转机构驱动所有卷烟旋转，图像采集驱动机构驱动图像采集机构依次采集卷烟燃烧灰烬图像；持灰力模式：图像采集机构检测卷烟燃烧到指定长度后，卷烟摆动机构执行摆动指令，图像采集驱动机构驱动图像采集机构依次采集卷烟燃烧灰烬图像。相对于现有技术，在进行卷烟燃烧灰烬质量检测时，操作较为简单、方便，其不仅能够分析单侧灰烬表面质量，而且还能够对卷烟进行全方位检测，且一次能够进行多个卷烟的检测，检测效率较高，同时能够实现卷烟燃烧灰烬的灰度、裂口、缩灰、碳线宽度、碳线整齐度、燃烧速率等指标的检测，检测指标丰富多样，能够全面、综合评价卷烟燃烧灰烬质量。
15.优化的，所述卷烟摆动机构包括摆动架，摆动架的端部通过转轴转动安装在机架上；
16.所述卷烟摆动机构还包括设置在机架上的摆动电机，摆动电机能够驱动转轴转动。
17.优化的，所述转轴上设置有光电开关限位片；
18.所述机架上设置有光电开关，光电开关能够感应光电开关限位片随转轴的摆动位置。
19.优化的，所述卷烟旋转机构包括转动安装在卷烟摆动机构上的若干个卷烟夹持头，待测卷烟安装在各卷烟夹持头上；
20.所述卷烟旋转机构还包括设置在卷烟摆动机构上的夹持头驱动机构，夹持头驱动机构能够驱动卷烟夹持头转动。
21.优化的，所述卷烟夹持头端部设置有抽吸气管，抽吸气管连接至抽吸装置。
22.优化的，所述卷烟夹持头上设置有同步带轮；
23.所述夹持头驱动机构包括设置在卷烟摆动机构上的旋转驱动电机，旋转驱动电机通过同步带驱动各个同步带轮转动；
24.相邻两个同步带轮之间转动安装有一张紧轮，同步带轮位于同步带内侧，张紧轮位于同步带外侧。
25.优化的，还包括照明装置，照明装置能够对各个卷烟进行照明。
26.优化的，还包括设置在机架上的点烟机构，点烟机构能够点燃各个待测卷烟。
27.优化的，所述点烟机构包括滑动安装在机架上的点烟器支架，点烟器支架的滑动方向平行于卷烟；
28.所述点烟器支架上设置有若干个点烟器，点烟器与待测卷烟一一对应；
29.所述机架上设置有点烟器支架驱动机构，点烟器支架驱动机构能够驱动点烟器支架及点烟器靠近或者远离卷烟。
30.优化的，所述机架为箱体结构；
31.机架上设置排烟装置，排烟装置包括设置在卷烟上方的集烟腔，还包括设置在机架上的排烟管，集烟腔与排烟管之间设置有排烟驱动机构；
32.所述机架上设置有进风口及柜门。
33.本发明的优点在于：
34.本发明中的卷烟燃烧灰烬质量全视角检测系统在实际应用时，将若干个待测的卷烟安装在卷烟旋转机构上，卷烟旋转机构能够驱动各个卷烟自转，进而将卷烟的不同位置展示在图像采集机构的视野中，卷烟摆动机构则能够带动卷烟摆动至不同角度，如水平或者竖直等姿态，满足不同检测需求，图像采集机构能够采集待测卷烟的图像，以满足检测需求，图像采集驱动机构能够驱动图像采集机构往复滑动，进而实现对不同卷烟的图像采集，实际应用时，可通过控制单元实现三种不同的采集模式，即单面连续拍照模式：图像采集驱动机构驱动图像采集机构往复运动，逐个采集卷烟实时燃烧灰烬图像；全景拍照模式：图像采集机构检测卷烟燃烧到指定长度后，卷烟旋转机构驱动所有卷烟旋转，图像采集驱动机构驱动图像采集机构依次采集卷烟燃烧灰烬图像；持灰力模式：图像采集机构检测卷烟燃烧到指定长度后，卷烟摆动机构执行摆动指令，图像采集驱动机构驱动图像采集机构依次采集卷烟燃烧灰烬图像。相对于现有技术，在进行卷烟燃烧灰烬质量检测时，操作较为简单、方便，其不仅能够分析单侧灰烬表面质量，而且还能够对卷烟进行全方位检测，且一次能够进行多个卷烟的检测，检测效率较高，同时能够实现卷烟燃烧灰烬的灰度、裂口、缩灰、碳线宽度、碳线整齐度、燃烧速率等指标的检测，检测指标丰富多样，能够全面、综合评价卷烟燃烧灰烬质量。
附图说明
35.图1、3、5、6分别为本发明实施例中卷烟燃烧灰烬质量全视角检测系统不同视角的立体图(隐藏部分机架)；
36.图2为图1中a的局部放大图；
37.图4为图3中b的局部放大图；
38.图7、8为本发明实施例中卷烟燃烧灰烬质量全视角检测系统不同视角的立体图；
39.图9为本发明实施例中卷烟摆动机构驱动卷烟摆动90
°
的示意图；
40.其中，
41.机架
‑
1；进风口
‑
11；柜门
‑
12；后翻板
‑
13；上相机
‑
14；led长灯条
‑
15；卷烟摆动机构
‑
2；摆动架
‑
21；转轴
‑
22；摆动电机
‑
23；光电开关限位片
‑
24；光电开关
‑
25；
42.卷烟旋转机构
‑
3；卷烟夹持头
‑
31；夹持头驱动机构
‑
32；抽吸气管
‑
33；同步带轮
‑
34；旋转驱动电机
‑
35；同步带
‑
36；张紧轮
‑
37；
43.卷烟
‑
4；
44.图像采集机构
‑
5；
45.图像采集驱动机构
‑
6；
46.照明装置
‑
7；
47.点烟机构
‑
8；点烟器支架
‑
81；点烟器
‑
82；
48.排烟装置
‑
9；集烟腔
‑
91；排烟管
‑
92。
具体实施方式
49.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
50.如图1所示，一种卷烟燃烧灰烬质量全视角检测系统，包括机架1、卷烟摆动机构2、卷烟旋转机构3、卷烟4、图像采集机构5、图像采集驱动机构6、照明装置7、点烟机构8、排烟装置9、控制单元。
51.如图7、8所示，所述机架1的主要作用是为其余各零部件提供安装位置，机架1不限于特定形状，只要能够满足将各零部件按照要求安装、配合，并实现相应功能即可。本实施例中，所述机架1为箱体结构，即采用铝合金型材搭设框架，然后在框架上安装板材形成箱体结构；所述机架1上设置有进风口11及柜门12。为便于描述及理解，以柜门12所在一侧为前，其余方位以此为基准类推，应当理解，此方位设定仅是为了方便描述及理解，不能理解为对本发明的限制。
52.如图5所示，所述进风口11位于机架1后侧，进风口11是由若干个圆孔阵列形成的结构。机架1后侧还铰接设置有后翻板13，实际应用时可通过开启后翻板13安装卷烟。
53.如图1所示，卷烟摆动机构2设置在机架1上；具体的，所述卷烟摆动机构2包括摆动架21，摆动架21的端部通过转轴22转动安装在机架1上；转轴22沿左右方向水平设置。
54.如图3、4所示，所述卷烟摆动机构2还包括设置在机架1上的摆动电机23，摆动电机23能够驱动转轴22转动。具体的，所述转轴22上设置有光电开关限位片24，光电开关限位片24为半圆环形片状结构，光电开关限位片24外边缘中间位置设置有沿径向的缝隙；所述机架1上设置有光电开关25，光电开关25能够感应光电开关限位片24随转轴22的摆动位置。如图3、4所示，光电开关限位片24的缝隙位于最下方时，缝隙处于光电开关25中，此时卷烟4竖直朝上。
55.如图1所示，卷烟摆动机构2上设置有卷烟旋转机构3，若干个待测卷烟4平行置于卷烟旋转机构3上，所有卷烟4沿平行于卷烟摆动机构2摆动轴线的方向一字排开，卷烟4垂直于卷烟摆动机构2摆动轴线，卷烟旋转机构3能够驱动卷烟4绕其自身轴线转动。
56.如图2所示，所述卷烟旋转机构3包括转动安装在卷烟摆动机构2上的若干个卷烟夹持头31，待测卷烟4安装在各卷烟夹持头31上；所述卷烟夹持头31顶部设置插孔，卷烟4插入插孔中即可实现卷烟4安装。本实施例中，所述卷烟夹持头31设置六个，六个卷烟夹持头31沿左右方向依次排列。
57.如图2所示，所述卷烟旋转机构3还包括设置在卷烟摆动机构2上的夹持头驱动机
构32，夹持头驱动机构32能够驱动卷烟夹持头31转动。
58.如图2所示，所述卷烟夹持头31上设置有同步带轮34；所述夹持头驱动机构32包括设置在卷烟摆动机构2上的旋转驱动电机35，旋转驱动电机35通过同步带36驱动各个同步带轮34转动；相邻两个同步带轮34之间转动安装有一张紧轮37，同步带轮34位于同步带36内侧，张紧轮37位于同步带36外侧。
59.如图2所示，所述卷烟夹持头31端部设置有抽吸气管33，抽吸气管33连接至抽吸装置(图中未示出)，抽吸装置为现有技术，市购即可，如采用抽风机等。进一步的，所述抽吸气管33固定安装在摆动架21上，卷烟夹持头31端部与抽吸气管33之间通过回转式快换接头连接，具体是smc回转式快换接头ksh08
‑
01s。
60.如图1、2所示，所述图像采集机构5滑动安装在机架1上，图像采集机构5的滑动方向平行于卷烟摆动机构2的摆动轴线，机架1上还设置有图像采集驱动机构6，图像采集驱动机构6能够驱动图像采集机构5往复滑动，图像采集机构5能够采集待测卷烟4的图像。
61.具体的，所述图像采集机构5采用相机，所述图像采集驱动机构6采用模组，相机安装在模组的滑台上。所述照明装置7能够对各个卷烟4进行照明。具体的，所述照明装置7包括设置在图像采集机构5镜头外侧的圆环形光照明壳，圆环形光照明壳采用磨砂漫反射材料制成，圆环形光照明壳内部设置有led光源，led光源由同一圆心不同半径的四个环形灯带组成。
62.如图1所示，所述点烟机构8设置在机架1上，点烟机构8能够点燃各个待测卷烟4。
63.具体的，如图1所示，所述点烟机构8包括滑动安装在机架1上的点烟器支架81，点烟器支架81的滑动方向平行于卷烟4；本实施例中，所述机架1后壁内侧设置有竖直的两根导柱或者导轨，所述点烟器支架81竖直滑动安装在导柱或者导轨上。
64.如图1所示，所述点烟器支架81上设置有若干个点烟器82，点烟器82为现有技术，市购即可，点烟器82与待测卷烟4一一对应；所述机架1上设置有点烟器支架驱动机构，点烟器支架驱动机构能够驱动点烟器支架81及点烟器82靠近或者远离卷烟4。具体的，所述点烟器支架驱动机构可采用气缸或者推杆电机，以驱动点烟器支架81升降。
65.如图6所示，排烟装置9设置在机架1上，排烟装置9包括设置在卷烟4上方的集烟腔91，所述集烟腔91为长方体壳体结构，其底面设置有若干个圆孔，圆孔阵列分布，以实现进烟。
66.如图6所示，还包括设置在机架1上的排烟管92，集烟腔91与排烟管92之间设置有排烟驱动机构(图中未示出)。排烟驱动机构为现有技术，市购即可，如可采用抽风机等。
67.进一步的，如图6所示，所述机架1上还设置有上相机14，上相机14位于图像采集驱动机构6的上方，用于拍摄卷烟4，上相机14上方设置有led长灯条15，用以为卷烟照明。
68.所述卷烟摆动机构2、卷烟旋转机构3、图像采集机构5、图像采集驱动机构6均由控制单元控制，卷烟旋转机构3的旋转时间和旋转角度可以通过控制单元实现多级调节，卷烟摆动机构2的摆动时间可多级调节且摆动速率均匀。
69.所述控制单元采用plc，plc为现有技术，本领域技术人员根据实际需求对其进行编程，即可实现本实施例中所述的控制功能。本发明中的卷烟燃烧灰烬质量全视角检测系统在实际应用时与主机以及电脑端的上位机软件连接。
70.控制单元能够控制各机构实现如下三种模式：
71.单面连续拍照模式：图像采集驱动机构6驱动图像采集机构5往复运动，逐个采集卷烟4实时燃烧灰烬图像；
72.全景拍照模式：图像采集机构5检测卷烟4燃烧到指定长度后，卷烟旋转机构3驱动所有卷烟4旋转，图像采集驱动机构6驱动图像采集机构5依次采集卷烟4燃烧灰烬图像；
73.持灰力模式：图像采集机构5检测卷烟4燃烧到指定长度后，卷烟摆动机构2执行摆动指令，如图9所示，可将卷烟摆动至水平或者竖直的位置，图像采集驱动机构6驱动图像采集机构5依次采集卷烟4燃烧灰烬图像。
74.工作原理：
75.本发明中的卷烟燃烧灰烬质量全视角检测系统操作过程为：
76.接通电源，打开机柜门；然后手动上烟；关闭柜门；在上位机软件设置检测参数，选择检测模式，点击开始按钮；点烟机构8点火，抽吸装置开始抽吸，检测开始。
77.如图1所示，本发明中的卷烟燃烧灰烬质量全视角检测系统在实际应用时，将若干个待测的卷烟4安装在卷烟旋转机构3上，卷烟旋转机构3能够驱动各个卷烟4自转，进而将卷烟4的不同位置展示在图像采集机构5的视野中，卷烟摆动机构2则能够带动卷烟4摆动至不同角度，如水平或者竖直等姿态，满足不同检测需求，图像采集机构5能够采集待测卷烟4的图像，以满足检测需求，图像采集驱动机构6能够驱动图像采集机构5往复滑动，进而实现对不同卷烟4的图像采集，实际应用时，可通过控制单元实现三种不同的采集模式，即单面连续拍照模式：图像采集驱动机构6驱动图像采集机构5往复运动，逐个采集卷烟4实时燃烧灰烬图像；全景拍照模式：图像采集机构5检测卷烟4燃烧到指定长度后，卷烟旋转机构3驱动所有卷烟4旋转，图像采集驱动机构6驱动图像采集机构5依次采集卷烟4燃烧灰烬图像；持灰力模式：图像采集机构5检测卷烟4燃烧到指定长度后，卷烟摆动机构2执行摆动指令，图像采集驱动机构6驱动图像采集机构5依次采集卷烟4燃烧灰烬图像。相对于现有技术，在进行卷烟燃烧灰烬质量检测时，操作较为简单、方便，其不仅能够分析单侧灰烬表面质量，而且还能够对卷烟4进行全方位检测，且一次能够进行多个卷烟4的检测，检测效率较高，同时能够实现卷烟4燃烧灰烬的灰度、裂口、缩灰、碳线宽度、碳线整齐度、燃烧速率等指标的检测，检测指标丰富多样，能够全面、综合评价卷烟燃烧灰烬质量。
78.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。