CN100563473C - 用于扫描和分选烟叶的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于扫描和分选烟叶的装置，包括用于输送烟叶流的传送带。所述烟叶流包括合格的和不合格的烟叶以及不需要的颗粒。由空气流源提升烟叶流和颗粒，并且将它们加速到使烟叶和颗粒分离的速度。容纳所述升起的和加速的烟叶流的输送管。由扫描装置对所述输送管中的烟叶流进行扫描，并且在检测到不合格的烟叶和/或不需要的颗粒时产生信号。排出装置对所述信号作出反应，并且将不合格的烟叶和/或不需要的颗粒从所述输送管道中排出。本发明还提供了一种扫描和分选烟叶的方法。

Description

用于扫描和分选烟叶的装置和方法

对相关申请的交叉引用

本申请要求申请日为2004年3月15日的美国专利申请60/552742和申请日为2004年4月13日的美国专利申请60/561519的优先权，这两项申请的完整内容被收作本文参考。

1.技术领域

本发明涉及用于扫描和分选烟叶的装置和方法。更具体地讲，本发明涉及用于加工烟叶的装置和方法，包括对烟叶进行扫描，并且除去检测到的不合格的烟叶和其他杂质。

2.背景技术

从农民那里获得的烟叶包括脱色的或受损的叶片，以及其他杂质，这些必须在烟叶的初步加工期间除去。烟叶的初步加工包括在很多缓慢运动的传送带上分离烟叶流。在每一个传送带上配备一个或多个检验员，以便用肉眼检查每一个叶片，并且手工除去不理想的烟叶和其他杂质，如茎杆，石块，或由烟叶收获人员使用过的乳胶手套。这种初步加工系统成本昂贵，因为它需要很多的空间、设备和人力。该系统同样效率低下，并且不稳定，因为检验人员不能全面关注到每一个叶片和颗粒，尽管总体上来说，传送带是缓慢运动的。该系统还取决于检验人员的主观判断，以便确定并且除去脱色的或受损的叶片和其他杂质。

在1970年代的早期，开发出了对多个传送带上的烟叶流进行扫描的机器。该机器使用不同波长的光线扫描烟叶流。该机器能够检测并且排出由操作者选择的不同的颜色。尽管该机器能适当地工作，但是它们会遇到光源的变化，环境光照的影响，阴影以及矫正参数的偏移，这些因素会造成不稳定的性能。这种机器大部分在1980年代被淘汰，并且将人工检验员恢复到原来的水平。

技术在1990年代获得改进，开发出了更有效并且更稳定的扫描装置。这种扫描装置采用了具有独立的光源和激光的传统光学器件。所述扫描装置被应用在很多行业中，并且被证实在扫描烟叶带和茎秆方面是成功的。不过，每一种装置都极其昂贵。

需要用于扫描烟叶的机器，以便在将烟叶打碎成多个小的碎片之前，排出不合格的(例如，脱色的和受损的)叶片和/或其他不需要的颗粒。为了将所述产品分配到多个传送带上，使烟叶流足够稀薄，以便能够独立地观察到每一个叶片，每个工厂需要50-100台机器。传送带的速度也受到制约，因为在超过一定速度之后，烟叶会被吹到空中，而停止输送。这么多台机器的成本，低的加工速度，以及所需要的空间，使得工厂建设和操作成本高的惊人。

发明内容

本发明的一方面是用于扫描和分选烟叶的装置，包括被设计成输送烟叶流的传送带。所述烟叶流包括合格的烟叶的烟叶，不合格的烟叶，以及不需要的颗粒或杂质。将气流源设计成使烟叶和颗粒或杂质流升起并加速到使烟叶和颗粒分离的速度。将输送管设计成容纳提升的、并且加速的烟叶和颗粒流，并且将扫描装置设计成能扫描输送管中的烟叶和颗粒流，并且根据对不合格的烟叶和/或不需要的颗粒的检测产生信号。排出装置对所述信号作出反应，并且被设计成将不合格的烟叶和/或不需要的颗粒从输送管道中排出。根据本发明的一种典型实施方案，所述排出装置包括至少一个电磁阀，它被设计成能接收所述信号，并且根据接收到的信号，从压缩空气源中释放压缩空气，以便将不合格的烟叶和不需要的颗粒从输送管中排出。根据本发明的另一种典型实施方案，所述排出装置包括活门，它被设计成能够选择性地插入所述烟叶流，以便将不可接收的烟叶和/或不需要的颗粒从输送管中导出。

根据本发明的另一方面，通过第二台扫描装置扫描从输送管中排出的烟叶，并且排出不合格的烟叶，并且，通过第二台扫描装置的合格的烟叶被输送并且与通过所述压缩空气源的烟叶混合。

根据本发明的另一方面，将所述烟叶加速到大约4000-6000英尺/分钟的速度，以便使烟叶彼此分离，并且与任何不需要的颗粒分离。

根据本发明的另一方面，所述扫描装置是光学或激光扫描装置。所述扫描装置以每秒钟2000-12000次的速度扫描所述输送管中的烟叶和颗粒。

根据本发明的再一方面，扫描和分选烟叶的方法包括以下步骤：输送烟叶流，所述烟叶流包括合格的烟叶，不合格的烟叶和不需要的颗粒，提升烟叶和颗粒流，并且将其加速到使烟叶与颗粒分离的速度，对分离的烟叶和颗粒进行扫描，以便检测不合格的烟叶和不需要的颗粒，并且将不合格的烟叶和不需要的颗粒从加速的烟叶和颗粒流中排出。

附图说明

下面将结合示意性的附图，对本发明的典型实施方案进行说明，其中：

图1是根据本发明典型实施方案的用于扫描和分选烟叶的装置的侧视图；

图2是图1所示装置的平面示意图；

图3是根据本发明另一种典型实施方案的用于扫描和分选烟叶的装置的侧视图。

具体实施方式

参见图1，本发明的装置包括传送带1。在经过初步调节加工之后，将烟叶从混合料仓或其它类似装置输送到传送带1上。通过已知装置和方法将所述烟叶划分成10000-15000磅/小时的烟叶流。每一烟叶流包括烟叶和其他颗粒和/或杂质。将所述烟叶流导向到传送带1，例如，所述传送带可以是环状带式传送带。应当理解的是，可以使用其他类型的传送带。在优选实施方案中，传送带1的宽度为72英寸，并且运转速度为大约250英尺/分钟，以便提供厚度大约为1-2英寸的烟叶“地毯”。

通过传送带1将烟叶流输送到空气流源2。在空气流源2处，向上的空气流提升所述烟叶流。某些不需要的颗粒或杂质比烟叶重，如金属或石块，从而不能被所述空气流提升，并且掉落到所述烟叶流之外。其他不需要的颗粒和/或杂质可能会被向上的空气流提升，并且与烟叶一起输送。在由空气流源延伸出来的输送管20中，将烟叶流加速到足以使烟叶彼此分离，并且与任何不需要的颗粒分离的速度。在优选实施方案中，将烟叶流加速到大约4000-6000英尺/分钟的速度。将烟叶流加速到这样的速度，可以使每英尺宽的装置以大约2000-3000磅/小时的速度加载并且加工烟叶。

尽管所示出的输送管20是从空气源2上垂直延伸的，应当理解的是，输送管20可以相对空气源2倾斜，并且甚至可以从空气源2上水平延伸。还应当理解的是，输送管20可以具有任何截面形状，并且具有足以将烟叶流加速到使每一片烟叶分离的速度的长度。

通过激光或光学扫描装置3对所述每一片分离的烟叶和不需要的颗粒进行扫描。应当理解的是，可以提供一个以上的扫描装置3。输送管20可以用透明塑料或玻璃材料制成，以便扫描装置3能够检测通过输送管20的烟叶和颗粒。输送管20还可以用不透明的材料，如金属制成，并且具有设置在扫描装置3所处位置上的透明部分30，以便可以通过扫描装置3检测烟叶。透明部分30可以设置在输送管的相反两侧，或者可以设置在输送管20的整个周围。

通过扫描装置3检测到任何不满足验收标准的不合格的，例如脱色的或受损的叶片或其他颗粒，信号被传送给电磁阀4。在电磁阀4打开时，它们将来自压缩空气源40的压缩空气喷射在不合格的烟叶或颗粒上。电磁阀4被设置在输送管20的宽度上。尽管所示出的扫描装置3，电磁阀4和压缩空气源40位于输送管的大体上水平的部分，应当理解的是，扫描装置3，电磁阀4和压缩空气源40可以沿导管20的大体上垂直的部分设置。

电磁阀4是通过可编程的控制装置50控制的，该控制装置接收来自扫描装置3的信号，并且控制电磁阀4的启动(即激励)。可编程的控制装置50包括软件，并且进行编程，这种编程可考虑到烟叶在输送管20中的速度，以及电磁阀4打开的时间，并且还控制电磁阀开启的持续时间，在此期间电磁阀4将进发的压缩空气喷射在不合格的烟叶和/或物体上。

压缩空气将不合格的烟叶或颗粒排出输送管20，并且进入通向气闸处的通道21。所述不合格的烟叶和/或颗粒从气闸5中排泄到第二个传送带6上。为了防止不合格的烟叶和/或颗粒滞留在输送管20和通道21之间的结合部位，在该结合部位提供了滚轮7。滚轮7是旋转的，以便将滞留的，排出的烟叶和/或颗粒排入通道21。应当理解的是，滚轮7可以是可旋转的叶片或板。应当理解的是，可以提供多组电磁阀，通道，和滚轮/叶片/板。

某些合格的烟叶会与不合格的烟叶和颗粒一起排出。参见图2，合并排出的烟叶和/或颗粒通过第二个传送带6输送到第二个扫描装置11，该装置可以是标准的、可通过商业渠道获得的扫描装置，它被设计和制造成能扫描第二个传送带上的烟叶。被排出的烟叶和/或颗粒进行第二次分选，以便从合格的烟叶中排出不合格的烟叶和/或颗粒。从第三个传送带14上除去不合格的烟叶或/或颗粒，例如，通过手工清除，而任何留下来的烟叶由第四和第五个传送带15和16送回到第二个传送带6，并且通过第二扫描装置11。通过第二个扫描装置11检测到的合格的烟叶由第六和第七个传送带12和13送回到烟叶流中。将合格的烟叶送回到位于通道21之后的部位的烟叶流中。

通过气旋装置8卸载通过扫描装置3的位于输送管20中的烟叶流中的烟叶，并经由气闸22坠落在第五个传送带9上。所述烟叶重新与来自第四个传送带12的合格烟叶合并，并且向前推进作进一步处理。气旋装置8是通过离心式风扇10抽气的，并且对废气进行净化，例如，通过囊式集尘器净化，然后再排放到大气中。

现有的扫描装置以600-1000英尺/分钟的速度输送烟叶。因为它们的尺寸和体积，实际上不可能对所有烟叶进行扫描。存在很多阴影，并且被排出的合格烟叶的数量将高的无法接受。通过以4000-6000英尺/分钟的速度将烟叶分散在输送管中的烟叶流里，每一片烟叶将会与它周围的烟叶分离，并且可以单独地接收或排出。通过从烟叶流的相反两侧(例如，上部和底部)扫描，所述扫描装置可以看到任何不合格的烟叶。由于在烟叶加工的这一阶段没有必要排出非常小的颗粒，分离每一片烟叶所需要的速度是可以接受的，即使无法检测非常小的颗粒。激光扫描速度在2000-12000次扫描/秒的范围内。在6000英尺/分钟，和2000次扫描/秒的参数下，一次扫描能够通过每0.6英寸的烟叶流，它提供了可接受的结果。在6000英尺/分钟，和12000次扫描/秒的参数下，一次扫描能通过每0.1英寸的烟叶流，它提供了更加是可以接受的结果。应当理解的是，流速和扫描速度的其他组合也是可行的。

参见图3，根据另一种典型实施方案的装置包括活门60，它是通过诸如弹簧偏压的铰链61可旋转地连接在输送管20上的，位于靠近通道21的位置。在扫描装置3检测到不合格的烟叶和/或颗粒时，由扫描装置3向控制装置50发送信号。控制装置50启动电磁阀4(或多个电磁阀)，导致电磁阀4的柱塞延伸，并且克服铰链61的偏压力转动活门60，使它从实线所示位置旋转到虚线所示位置。在虚线所示位置上，活门60将不合格的烟叶和/或颗粒导入通道21。

尽管活门60是在输送管20的水平部分示出的，它还可以设置在输送管的倾斜部分或垂直部分。还应当理解的是，所述活门也可不必旋转，可以线性地驱动到将不合格的烟叶和/或颗粒导入通道21的位置，或者所述活门能够以叶片形式设置在所述输送道中，与截流阀类似，使烟叶和/或颗粒从输送管中引出。还应当理解的是，还可将除了电磁阀以外的驱动装置用于将所述活门驱动到将不合格的烟叶和/或颗粒导入通道21的位置。例如，可以用压缩空气源将所述活门驱动到所述位置。

尽管业已对本发明的某些典型实施方案进行了说明，应当理解的是，在不超出本发明范围的前提下，可以对本发明进行各种改变和改进。

Claims (33)

1.一种用于扫描和分选烟叶的装置，包括：

用于输送烟叶流的传送带，所述烟叶流包括合格的烟叶，不合格的烟叶和不需要的颗粒；

空气流源，用于提升所述烟叶流，并且将其加速到使烟叶及颗粒分离的速度；

输送管，用于容纳所述提升和加速后的烟叶流；

扫描装置，用于扫描所述输送管中的烟叶流，并且在检测到至少一个不合格的烟叶和不需要的颗粒时发出信号；和

对所述信号作出响应的排出装置，其用于将不合格的烟叶和不需要的颗粒从输送管中排出。

2.如权利要求1的装置，其中，所述输送管是垂直于所述传送带延伸的。

3.如权利要求2的装置，其中，所述输送管包括相对的透明部分，并且将所述扫描装置安装在所述透明部分对所述烟叶流进行扫描。

4.如权利要求1的装置，其中，所述排出装置包括至少一个电磁阀，其接收所述信号，并且在接收到所述信号时从压缩空气源中释放压缩空气，而将不合格的烟叶和不需要的颗粒从输送管中排出。

5.如权利要求1的装置，还包括与所述输送管连接的通道，该通道从烟叶流中接收排出的不合格的烟叶和不需要的颗粒。

6.如权利要求5的装置，还包括安装在所述输送管和所述通道的接合部分的、并且可以旋转的滚轮，该滚轮将所述接合部分处的不合格的烟叶和不需要的颗粒转移到所述通道中。

7.如权利要求5的装置，还包括一气闸，其接收从所述通道中排出的不合格的烟叶和不需要的颗粒。

8.如权利要求7的装置，还包括第二传送带，其接收从气闸中排出的不合格的烟叶和不需要的颗粒。

9.如权利要求8的装置，还包括第二扫描装置，其对由所述第二传送带输送的烟叶和颗粒进行扫描，以便检测不合格的烟叶和不需要的颗粒。

10.如权利要求9的装置，还包括第三传送带，其输送由所述第二扫描装置检测到的不合格烟叶和不需要的颗粒。

11.如权利要求10的装置，还包括第四传送带，其输送通过所述第二扫描装置的合格烟叶。

12.如权利要求1的装置，还包括一气旋装置，其从通过所述排出装置的输送管中卸载烟叶。

13.如权利要求12的装置，还包括一气闸，其接收来自所述气旋装置的烟叶。

14.如权利要求12的装置，还包括一风扇，其抽吸所述气旋装置。

15.如权利要求13的装置，还包括第二传送带，其输送来自所述气闸的烟叶。

16.如权利要求1的装置，其中，由所述传送带输送到所述空气流源的烟叶流1-2英尺厚。

17.如权利要求16的装置，其中，所述空气流源将所述烟叶流加速到4000-6000英尺/分钟的速度。

18.如权利要求1的装置，其中，所述扫描装置是激光扫描装置或光学扫描装置。

19.如权利要求17的装置，其中，所述扫描装置以2000-12000次/秒的速度扫描所述烟叶流。

20.如权利要求1的装置，其中，所述扫描装置从所述输送管的相反两侧扫描所述烟叶流。

21.如权利要求1的装置，还包括控制所述排出装置启动的控制装置。

22.如权利要求21的装置，其中，所述控制装置是可编程的，并且根据烟叶流的速度控制排出装置的启动和排出装置的启动持续时间。

23.如权利要求1的装置，其中，所述排出装置包括活门，它根据来自所述扫描装置的信号可选择性地插入烟叶流中，以将不合格的烟叶和不需要的颗粒从输送管中导出。

24.如权利要求23的装置，其中，所述活门可旋转地与所述输送管连接。

25.如权利要求24的装置，其中，所述排出装置还包括可根据来自所述扫描装置的信号启动的电磁阀，该电磁阀将所述活门旋转到烟叶流中。

26.一种扫描和分选烟叶的方法，该方法包括：

输送烟叶流，所述烟叶流包括合格的烟叶，不合格的烟叶和不需要的颗粒；

提升所述烟叶流，并且将其加速到使烟叶发生分离的速度；

扫描分离的烟叶和颗粒，以便检测不合格的烟叶和不需要的颗粒；和

将不合格的烟叶和不需要的颗粒从加速的烟叶流中排出。

27.如权利要求26的方法，其中，扫描包括从所述烟叶流的相反两侧扫描所述烟叶流。

28.如权利要求26的方法，其中，从烟叶流中排出所述不合格的烟叶和不需要的颗粒包括将压缩空气喷射在不合格的烟叶和不需要的颗粒上。

29.如权利要求26的方法，还包括：

将从烟叶流中排出的烟叶和颗粒输送到第二扫描装置；和

对从所述烟叶流中排出的烟叶和颗粒进行扫描，以便检测不合格的烟叶和不需要的颗粒。

30.如权利要求29的方法，还包括从所述烟叶流中排出的烟叶由第二扫描装置检测不合格的烟叶和不需要的颗粒并排出。

31.如权利要求29的方法，还包括输送通过第二扫描装置的合格烟叶。

32.如权利要求26的方法，其中，将所述烟叶流加速到4000-6000英尺/分钟的速度。

33.如权利要求26的方法，其中，所述烟叶流是以2000-12000次/秒的速度扫描的。

Images