一种烤后烟外观质量指标自动化测取装置

1.本发明涉及一种烤后烟外观质量指标自动化测取装置，属于烤后烟叶技术领域、自动化技术领域。


背景技术：

2.烟叶的外观质量指标用于从外观对烟叶进行分级的工作，具体指标有烟叶色度，厚度，油分，部位，重量等。由于涉及领域广，传统方法中最早由烟叶分级专家分模块一一测取各项指标信息，效率较低，成本较大，且主观性较大，专家给出的指标评价也均为定性描述，如色度的强中淡。综合专家的评价方法，大致分为两类，一类通过视觉观察给出定性的描述，如色度，部位，残伤等；第二类通过相关仪器测取得到一些定量信息，专家再根据过往经验给出一个定性等级，如厚度，重量，油分等。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是提供一种烤后烟外观质量指标自动化测取装置，能够将以往涉及不同领域，需要人工进行的外观质量指标集成在一台装置中自动测取，且具有较高的运行效率。
4.本发明的技术方案是：一种烤后烟外观质量指标自动化测取装置，包括工作箱、烟叶厚度及图片获取装置、烟叶油分测取装置、烟叶重量测取装置、控制系统。
5.所述工作箱包括箱体、烟叶放入口、烟叶取出口、固定脚。
6.所述箱体外形为长方体形状，八条棱边上均设置有l型加强筋板以保证箱体的整体强度，箱体底部四个角下均设置有固定脚以增强稳定性。箱体右侧设置有一个烟叶放入口，便于烟叶样品放入到烟叶放置平台上。箱体左侧设置有一个烟叶取出口，便于测量完毕后取出烟叶。
7.所述烟叶厚度及图片获取装置包括相机固定连杆、高分辨率工业相机、可移动测厚连杆、测厚探头、位移传感器ⅰ、压力传感器ⅰ。
8.所述相机固定连杆固定在箱体顶部，通过信号传输线路ⅰ接收计算机终端的控制信号，所述工业相机连接在相机固定连杆上，通过信号传输线路ⅰ传输拍摄的图片信息，所述可移动测厚连杆可在垂直方向上下移动，通过信号传输线路ⅱ控制测厚探头靠近烟叶样品，所述测厚探头接触面为平整圆面，其上装有位移传感器ⅰ和压力传感器ⅰ，通过信号传输线路ⅱ发送探头移动的位移信息和探头接触面受到的压力信息到计算机终端。
9.所述烟叶油分测取装置包括电容传感器、电容极板固定卡扣ⅰ、电容极板固定卡扣ⅱ、电容极板ⅰ、电容极板ⅱ、电容极板固定连杆。
10.所述电容极板固定连杆安装在箱体顶部和底部之间，其上的电容极板卡扣ⅰ用于固定电容极板ⅰ，信号传输线路ⅲ用于传输计算机终端控制信号和电容极板间电容量变化信息。电容极板固定卡扣ⅱ用于固定电容极板ⅱ，所述电容传感器安装在电容极板固定连杆上，用于测量电容极板间电容变化量。
11.所述烟叶重量测取装置包括承重平台固定连杆、压力传感器ⅱ、承重平台。
12.所述承重平台固定连杆安装在箱体底部，用于支撑承重平台，其上装有压力传感器ⅱ并通过信号传输线路ⅳ传输其测量信息。
13.所述控制系统包括计算机控制终端、水平导轨、烟叶样品放置平台、电机ⅰ、电机ⅱ、垂直导轨。
14.进一步的，所述水平导轨架设在箱体中部，整体结构为两条平行的l型横梁，其上装有传送带和电机ⅰ，可以搭载烟叶放置平台在水平方向移动，其两端安装在垂直导轨上，所述垂直导轨安装在箱体左右两侧内壁垂直方向上，其上端装有电机ⅱ，通过信号传输线路ⅵ控制垂直导轨搭载水平导轨在垂直方向移动，使得进行烟叶重量测取任务时水平导轨下降，烟叶放置平台能够完全由承重平台支撑，通过压力传感器ⅱ测量烟叶重量，测重完毕计算机终端通过信号传输线路ⅵ控制垂直导轨搭载水平导轨上升到初始位置，重新搭载烟叶放置平台。所述烟叶放置平台为轻型薄板，放置于水平导轨l型凹槽处，所述电机ⅰ在水平导轨右端，工作开始后通过信号传输线路
ⅴ
控制水平导轨搭载烟叶放置平台向左边移动，逐个完成检测任务。任务完成取出烟叶后通过信号传输线路
ⅴ
控制水平导轨搭载烟叶放置平台向右移动，回到初始位置，开始下一轮检测。
15.进一步的，所述相机固定连杆为中空结构，计算机终端通过信号传输线路ⅰ穿过相机固定连杆内部连接到工业相机，控制其打开、拍摄、关闭，并接收图片信息。所述可移动测厚连杆为中空伸缩式结构，计算机终端通过信号传输线路ⅱ一方面连接到可移动测厚连杆，控制其上下伸缩移动。一方面通过其内部连接测厚探头，获取其上位移传感器ⅰ、压力传感器ⅰ测量信息，所述电容极板固定连杆为中空结构，计算机终端通过信号传输线路ⅲ连接电容传感器，获取其测量信息，结合烟叶厚度测量值，计算出烟叶样品的相对介电常数，以定量表征油分指标。所述承重平台固定连杆顶端装有承重平台用于支撑烟叶放置平台，信号传输线路ⅳ通过压力传感器ⅱ向计算机终端发送测量信息。
16.进一步的，所述水平导轨通过电机ⅰ控制进行水平方向移动，其两端安装在垂直导轨上，所述垂直导轨安装在箱体左右两侧内壁垂直方向上，其上端装有电机ⅱ，通过信号传输线路ⅵ控制垂直导轨搭载水平导轨在垂直方向移动。
17.进一步的，所述压力传感器ⅰ可以测量测厚探头接触烟叶样品表面时受到的压力，当烟叶压平时压力会达到一个阈值。计算机终端接收到的压力数值达到阈值后，通过信号传输线路ⅰ控制可移动测厚连杆停止移动，读取位移传感器ⅰ此时的位移量。位移量与探头初始离烟叶放置平台高度比较可以得到烟叶样品的厚度值。
18.本发明的有益效果是：本发明可以将颜色、部位、色度、残伤、长度、油分、身份等外观质量指标的测取工作集成到一起进行。根据每个外观指标的特征，划分不同的工作区域，工作装置依序检测。图片数据在后端通过计算机视觉处理可以测取颜色、部位、色度等指标；电容传感器及相关装置可以测取油分指标；压力测重传感器获得的重量数据可以用于测取身份指标。这一技术特点，使得本发明装置无需各种复杂的仪器设备和相关专业人员来测取这些指标，节省了人力物力资源。
19.本发明由计算机终端自动控制烟叶外观指标的测取工作，只需要操作人员放入和取出烟叶，不需要具备复杂的专业知识。各指标数据的获取、计算均由机器进行，具有显著
的运行效率。
附图说明
20.图1是本发明装置的结构示意图；图2是水平导轨13和垂直导轨30结构示意图；图3是厚度及烟叶图片获取装置示意图；图4是烟叶油分测取装置示意图；图5是烟叶重量测取装置示意图；图6是控制系统的原理图。
21.图中：1-相机固定连杆，2-高分辨率工业相机，3-测厚探头，4-烟叶放置平台，5-位移传感器ⅰ，6-压力传感器ⅰ，7-电容极板固定卡扣ⅰ，8-电容极板固定卡扣ⅱ，9-电容极板ⅱ，10-承重平台固定连杆，11-压力传感器ⅱ，12-烟叶样品，13-水平导轨，14-电容极板ⅰ，15-可移动测厚连杆，16-计算机终端，17-信号传输线路ⅰ，18-信号传输线路ⅱ，19-信号传输线路
ⅴ
，20-信号传输线路ⅲ，21-信号传输线路ⅳ，22-烟叶放入口，23-烟叶取出口，24-电机ⅰ，25-固定脚，26-箱体，27-电容传感器，28-电容极板固定连杆，29-电机ⅱ，30-垂直导轨，31-信号传输线路ⅵ，32-承重平台。
具体实施方式
22.下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。
23.实施例1：如图1-6所示，一种烤后烟外观质量指标自动化测取装置，由厚度及图片获取装置、烟叶油分测取装置、烟叶重量测取装置和控制系统组成。所述工作箱包括箱体26、烟叶放入口22、烟叶取出口23、固定脚25。所述厚度及图片获取装置包括：相机固定连杆1、高分辨率工业相机2、可移动测厚连杆15、测厚探头3、位移传感器ⅰ5、压力传感器ⅰ6。所述油分测取装置包括：电容传感器27、电容极板固定卡扣ⅰ7、电容极板固定卡扣ⅱ8、电容极板ⅰ14、电容极板ⅱ9、电容极板固定连杆28。所述重量测取装置包括：承重平台固定连杆10、压力传感器ⅱ11、承重平台32。所述控制系统包括：计算机控制终端16、水平导轨13、烟叶样品放置平台4、电机ⅰ24、电机ⅱ29、垂直导轨30。
24.所述箱体26外形为长方体形状，八条棱边上均设置有l型加强筋板以保证箱体的整体强度，箱体26底部四个角下均设置有固定脚25以增强稳定性；箱体26右侧设置有一个烟叶放入口22，便于烟叶样品12放入到烟叶放置平台4上；箱体26左侧设置有一个烟叶取出口23，便于测量完毕后取出烟叶。所述相机固定连杆1固定在箱体26顶部，通过信号传输线路ⅰ17接收计算机终端16的控制信号。所述工业相机2连接在相机固定连杆1上，通过信号传输线路ⅰ17传输拍摄的图片信息。所述可移动测厚连杆15可在垂直方向上下移动，通过信号传输线路ⅱ18控制测厚探头3靠近烟叶样品。所述测厚探头3接触面为平整圆面，其上装有位移传感器ⅰ5和压力传感器ⅰ6，通过信号传输线路ⅱ18发送探头移动的位移信息和探头接触面受到的压力信息到计算机终端16。所述电容极板固定连杆28安装在箱体26顶部和底部之间，其上的电容极板固定卡扣ⅰ用于固定电容极板ⅰ14，信号传输线路ⅲ20用于传输计算机终端16控制信号和电容极板间电容量变化信息；电容极板固定卡扣ⅱ8用于固定电容极板ⅱ9。所述电容传感器27安装在电容极板固定连杆28上，用于测量电容极板间电容变化
量。所述承重平台固定连杆10安装在箱体26底部，用于支撑承重平台32，其上装有压力传感器ⅱ11并通过信号传输线路ⅳ21传输其测量信息。
25.所述水平导轨13架设在箱体26中部，整体结构为两条平行的l型横梁，其上装有传送带和电机ⅰ24，可以搭载烟叶放置平台4在水平方向移动，其两端安装在垂直导轨30上。所述垂直导轨30安装在箱体26左右两侧内壁垂直方向上，其上端装有电机ⅱ29，通过信号传输线路ⅵ31控制垂直导轨30搭载水平导轨13在垂直方向移动。使得进行烟叶重量测取任务时水平导轨13下降，烟叶放置平台4能够完全由承重平台32支撑，通过压力传感器ⅱ11测量烟叶重量。测重完毕计算机终端16通过信号传输线路ⅵ31控制垂直导轨30搭载水平导轨13上升到初始位置，重新搭载烟叶放置平台4。所述烟叶放置平台4为轻型薄板，放置于水平导轨13l型凹槽处。所述电机ⅰ24在水平导轨13右端，工作开始后通过信号传输线路
ⅴ
19控制水平导轨13上的传送带向左边移动，从而搭载烟叶放置平台4向左边移动，逐个完成检测任务；任务完成取出烟叶后通过信号传输线路
ⅴ
19控制水平导轨13上的传送带向右边移动，从而搭载烟叶放置平台4向右移动，回到初始位置，开始下一轮检测。
26.所述相机固定连杆1为中空结构，计算机终端16通过信号传输线路ⅰ17穿过相机固定连杆1内部连接到工业相机2，控制其打开、拍摄、关闭，并接收图片信息。所述可移动测厚连杆15为中空伸缩式结构，计算机终端16通过信号传输线路ⅱ18一方面连接到可移动测厚连杆15，控制其上下伸缩移动；一方面通过其内部连接测厚探头3，获取其上位移传感器ⅰ5、压力传感器ⅰ6测量信息。所述电容极板固定连杆28为中空结构，计算机终端16通过信号传输线路ⅲ20连接电容传感器27，获取其测量信息。所述承重平台固定连杆10顶端装有承重平台32用于支撑烟叶放置平台4，信号传输线路ⅳ21通过压力传感器ⅱ11向计算机终端16发送测量信息。
27.所述压力传感器ⅰ6可以测量测厚探头3接触烟叶样品12表面时受到的压力，当烟叶压平时压力会达到一个阈值。计算机终端16接收到的压力数值达到阈值后，通过信号传输线路ⅰ17控制可移动测厚连杆15停止移动，读取位移传感器ⅰ5此时的位移量。位移量与探头初始离烟叶放置平台4高度比较可以得到烟叶样品12的厚度值。
28.所述控制系统可以对整个烟叶外观质量指标测取工作进行自动控制，其控制策略为：
①
初始状态时，放入烟叶样品12，电机ⅰ24不工作，电机ⅱ29不工作，水平导轨13不移动，垂直导轨30不移动。计算机控制终端16通过信号传输线路ⅰ17发送控制信号给工业相机2开始拍摄烟叶图片，后端获取到图片后，发出控制信号关闭相机。同时通过信号传输线路ⅱ18控制可移动测厚连杆15移动，测量烟叶厚度。后端获取到烟叶厚度数据，发出控制信号使测厚连杆15回到初始位置。
②
厚度及烟叶图片获取完成后，电机ⅰ24开始控制水平导轨13搭载烟叶放置平台4向左边移动，到达电容极板ⅰ14下方固定位置，停止移动。计算机控制终端16通过信号传输线路ⅲ20获取电容传感器27测量的电容变化量。结合烟叶厚度测量值，计算出烟叶样品12的相对介电常数，以定量表征油分指标。
③
获取电容量数据后，电机ⅰ24开始控制水平导轨13搭载烟叶放置平台4向左边移动，到达承重平台固定连杆10上方的承重平台32位置，停止移动。计算机控制终端16通过信号传输线路ⅵ31控制电机ⅱ29使垂直导轨30搭载水平导轨13向下移动，使得烟叶放置平台4完全由承重平台32支撑，此时通过压力传感器ⅱ11和信号传输线路ⅳ21获取烟叶重量信息。
④
获取烟叶重量后，计算机控制终端16通过信号传输线路ⅵ31控制电机ⅱ29使垂直导轨30搭载水平导轨13向上移动，重新搭载烟
叶放置平台4。
⑤
取出烟叶样品12，计算机控制终端16通过传输线路
ⅴ
19控制电机ⅰ24使水平导轨13搭载烟叶放置平台4向右移动回到初始位置。整个烟叶外观质量指标测取工作完成，等待下一张烟叶的测取任务。
29.本发明装置的工作过程如下：开始进行烟叶外观质量指标测取任务时，首先，操作人员从烟叶放入口22放入烟叶样品12后，在计算机终端16发出任务开始指令。然后，计算机终端16通过信号传输线路ⅰ17控制工业相机2拍摄烟叶图片，获取图片保存到后端进行图像处理；同时通过信号传输线路ⅱ18控制可移动测厚连杆15和测厚探头3测取烟叶样品12的厚度。后端接收厚度数据保存，通过信号传输线路
ⅴ
19控制电机ⅰ24工作，使得水平导轨13搭载烟叶放置平台4向左滑动至电容极板ⅰ14下方。导轨移动停止时，计算机终端16通过信号传输线路ⅲ20读取电容传感器27测量结果后，再次控制导轨移动到承重平台固定连杆10上方承重平台32处。到达指定位置后，通过信号传输线路ⅵ31控制垂直导轨30向下移动，使得烟叶放置平台4能够完全支撑在承重平台32上，此时通过信号传输线路ⅳ21获得压力传感器ⅱ11测量数据，存入后端，垂直导轨30上升回到初始位置。最后操作人员取出烟叶，发出任务结束指令，控制水平导轨13回到初始位置，进行下一轮检测。
30.以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。