CN108225985A - 一种烟用胶囊颗粒强度检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种烟用胶囊颗粒强度检测方法，提供破裂模式、位移模式和压力模式下的烟用胶囊颗粒的强度检测。本发明一种烟用胶囊颗粒强度检测方法的技术方案包括：所述方法对应的设备包括：电动平台，所述电动平台上设有可移动的电动平台压头、位移传感器和压力传感器；所述方法包括位移模式下的烟用胶囊颗粒强度检测，当处于位移模式时，所述电动平台压头沿靠近所述待测烟用胶囊的方向移动，当所述位移传感器获取到所述电动平台压头移动的预设位移值时，所述压力传感器获取此时对应的压力值。

Description

一种烟用胶囊颗粒强度检测方法

技术领域

本发明涉及烟用胶囊检测领域，特别涉及一种烟用胶囊颗粒强度检测方法。

背景技术

烟用胶囊，俗称“爆珠”，是将烟用香精香料、中草药提取物等烟用添加剂以胶囊的形式装载于烟支滤嘴中，消费者根据个人喜好自行选择捏爆进行使用，这能够给消费者带来强烈的风格感受和感官体验。烟用胶囊这种胶囊加香载体不仅可延长香料在卷烟中的滞留时间、增加产品的可接受性，还可有效避免传统香料存在的易挥发、滞留时间短、添加剂残留污染设备等缺点。香料胶囊化作为一种有效的加香载体，成为近几年卷烟行业创新的一个重要方向。

烟用胶囊由于要达到“爆珠”的感官效果，故烟用胶囊须达到破碎强度合适、形变量合适的要求，而烟用胶囊强度及形变量是综合反映胶囊捏破时手感舒适程度的重要指标。其中胶囊强度需控制在一定范围内，胶囊强度值不能过低和过高：胶囊强度过低，制棒过程耐加工性低，胶囊易碎；过高则消费者不能轻松的捏破，用户体验较差。

随着国内外对烟用胶囊需求的日益增多和产品规模的扩大，烟用胶囊强度是评价烟用胶囊质量的关键指标，国内并没有专门针对烟用胶囊强度的检测方法和装置，只能凭借工人师傅的经验进行简单的判断，测试精度很难满足工业测试要求。而随着行业含胶囊卷烟产品的增长，烟用胶囊质量的控制需求已经越来越紧迫，怎样准确快速的实现烟用胶囊强度检测是行业内亟待解决的问题。

发明内容

本发明提供一种烟用胶囊颗粒强度检测方法，提供破裂模式、位移模式和压力模式下的烟用胶囊颗粒的强度检测。

本发明一种烟用胶囊颗粒强度检测方法的技术方案包括：

所述方法对应的设备包括：电动平台，所述电动平台上设有可移动的电动平台压头、位移传感器和压力传感器；所述方法包括位移模式下的烟用胶囊颗粒强度检测，当处于位移模式时，所述电动平台压头沿靠近所述待测烟用胶囊的方向移动，当所述位移传感器获取到所述电动平台压头移动的预设位移值时，所述压力传感器获取此时对应的压力值。。

优选的，在上述烟用胶囊颗粒强度检测方法的技术方案中，

还包括破裂模式下的烟用胶囊颗粒强度检测，当处于破裂模式时，所述电动平台压头从接触至按裂待测烟用胶囊时，所述压力传感器获取最终状态时的压力值，所述位移传感器获取所述电动平台压头的初始状态与最终状态间的位移值。

优选的，在上述烟用胶囊颗粒强度检测方法的技术方案中，

还包括压力模式下的烟用胶囊颗粒强度检测；当处于压力模式时，当所述压力传感器的最终状态达到预设压力值时，所述位移传感器获取此时对应的所述电动平台压头移动的位移值。

优选的，在上述烟用胶囊颗粒强度检测方法的技术方案中，

所述设备还包括上位机信号处理及控制模块，分别与所述位移传感器和所述压力传感器连接。

优选的，在上述烟用胶囊颗粒强度检测方法的技术方案中，

所述设备还包括步进电机驱动器，所述步进电机驱动器分别与所述上位机信号处理及控制模块和所述电动平台压头连接。

优选的，在上述烟用胶囊颗粒强度检测方法的技术方案中，

所述压力传感器通过高分辨率数据采集卡与所述上位机信号处理及控制模块连接。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一种烟用胶囊颗粒强度检测方法对应的设备的结构图；

图2为本发明实施例中的待测烟用胶囊处于破裂模式时的压力变化曲线；

图3(a)(b)(c)(d)为待测烟用胶囊处于破裂模式时A、B、C三点的压力变化曲线。

具体实施方式

本发明提供一种烟用胶囊颗粒强度检测方法，提供破裂模式、位移模式和压力模式下的烟用胶囊颗粒的强度检测。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做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。

如图1所示，一种烟用胶囊颗粒强度检测方法对应的硬件设备包括：

步进电机驱动器1、位移传感器2、电动平台3、电动平台压头4、压力传感器5、高分辨率数据采集卡6、上位机信号处理及控制模块7，高分辨率数据采集卡6的分辨率为24Bit，采集频率为10KHz。

各硬件设备的结构和连接关系为：

压力传感器5上设有待测烟用胶囊，压力传感器5通过导线与高分辨率数据采集卡6相连，高分辨率数据采集卡6通过通信电缆与上位机信号处理及控制模块7相连；

位移传感器2通过导线与上位机信号处理及控制模块7相连，上位机信号处理及控制模块7通过导线与步进电机驱动器1相连，步进电机驱动器1通过导线与电动平台3相连。

上位机信号处理及控制模块7控制电动平台压头4向下运动，对待测烟用胶囊缓慢施加压力，压力传感器5实时输出待测烟用胶囊所受的压力信号，高分辨率数据采集卡6持续高速对压力信号进行读取，同时位移传感器2持续采集电动平台压头4的移动距离，上位机信号处理及控制模块7根据采集到的数据进行数据处理和对电动平台压头4进行控制，当达到设定模式时，输出强度信息并显示。

本发明采用三种设定模式用于测定待测烟用胶囊的强度。

模式一：破裂模式

此模式为电动平台压头4移动至将待测烟用胶囊压至破碎为止。

检测过程如下：电动平台压头4缓慢沿靠近待测烟用胶囊的方向移动，将电动平台压头4与待测烟用胶囊初步接触定义为初始状态，记录此时电动平台压头4的对应位置L0，然后电动平台压头4继续按压至按裂待测烟用胶囊，此时将待测烟用胶囊的破裂定义为最终状态，记录此时电动平台压头4的对应位置L1，此时位移传感器2获取到的电动平台压头4的位移值为S1＝L1-L0，且可知的是待测烟用胶囊的形变量也为L1-L0，而且最终状态时待测烟用胶囊的压力值为N1，待测烟用胶囊的强度可以表征为待测烟用胶囊破碎时的压力值N1与形变量S1。

模式二：位移模式

此模式测量时待测烟用胶囊未破碎，而且测定电动平台压头4达到预设位移值时，此时待测烟用胶囊的压力大小。

检测过程如下：电动平台压头4缓慢沿靠近待测烟用胶囊的方向移动，将电动平台压头4与待测烟用胶囊初步接触定义为初始状态，记录此时电动平台压头4的对应位置L0，然后电动平台压头4继续向下按压，当位移传感器2获取到电动平台压头4的位移值S2达到预设值时，电动平台压头4停止移动，此时定义位为最终状态，电动平台压头4为最终状态时，此时电动平台压头4对应的位置为L2。可知的是待测烟用胶囊的形变量也为S2＝L2-L0，而且最终状态时待测烟用胶囊的压力值为N2，待测烟用胶囊的强度可以表征为待测烟用胶囊破碎时的压力值N2与形变量S2。

模式三：压力模式

此模式测量时待测烟用胶囊未破碎，而且测定压力传感器5获取到预设压力大小N3时，位移传感器2获取到的待测烟用胶囊的位移值S3。

检测过程如下：电动平台压头4缓慢沿靠近待测烟用胶囊的方向移动，将电动平台压头4与待测烟用胶囊初步接触定义为初始状态，记录此时电动平台压头4的对应位置L0，然后电动平台压头4继续向下按压，当压力传感器获取到压力值达到预设值N3时，电动平台压头4停止移动，此时定义位为最终状态，电动平台压头4为最终状态时，此时电动平台压头4对应的位置为L3。可知的是待测烟用胶囊的形变量为S3＝L3-L0，而且最终状态时待测烟用胶囊的压力值为N3，待测烟用胶囊的强度可以表征为待测烟用胶囊破碎时的压力值N3与形变量S3。

下面以待测烟用胶囊的破裂模式为例，将待测烟用胶囊置于压力传感器5之上，打开上位机信号处理及控制模块7，设置强度表征模式为“破裂模式”并启动检测程序，上位机信号处理及控制模块7发送下移指令给步进电机驱动器1，步进电机驱动器1控制电动平台压头4向下运动，在电动平台压头4向下运动的过程中，位移传感器2实时采集电动平台压头4的下移距离，同时上位机信号处理及控制模块7实时采集位移传感器2的位移数据，当电动平台压头4接近待测烟用胶囊时，如当电动平台压头4下移至压力传感器5上方4mm时，上位机信号处理及控制软件7通过步进电机驱动器1控制电动平台压头4调整为慢速下移模式，同时启动压力数据采集，上位机信号处理及控制模块7开始通过高分辨率数据采集卡6持续采集压力传感器5的压力值。

上位机信号处理及控制模块7根据采集到的压力数据和位移数据绘制待测烟用胶囊的受力曲线，并进行数据分析。当电动平台压头4刚接触待测烟用胶囊时，上位机信号处理及控制模块7记录此时的位置L0，电动平台压头持续向下运动直至待测烟用胶囊压碎时，记录此时的压力值N1和位置L1，并将压力值N1与位移值S1＝(L1－L0)作为爆珠强度表征。同时，在待测烟用胶囊破碎时，通过步进电机驱动器1控制电动平台压头4停止下移并快速上升至初始位置。

上位机信号处理及控制模块7的数据分析详细过程如下：

上位机信号处理及控制模块7根据采集到的压力数据在时间轴上绘制压力变化曲线，压力变化曲线的横坐标为时间，纵坐标为压力数据，并在压力变化曲线上选择A、B、C三个点，AB与BC的间隔时间相同，此间隔时间定为采样频率，如下附图2所示。

1)电动平台压头4刚接触待测烟用胶囊时位置L0的提取：在电动平台压头4下降但未接触待测烟用胶囊的过程中，采集到的压力数据为静态的待测烟用胶囊重量N0，可通过软件补偿将N0设置为0，即在电动平台压头4未接触胶囊颗粒时输出的压力值为0。当电动平台压头4接触到待测烟用胶囊时，系统采集到的压力数据将增大，上位机信号处理及控制模块7根据采集到的实时压力数据进行判断，当N-N0>0时，记录此时的位移数据，即为L0。

2)待测烟用胶囊破碎时位置L1和压力值N1的提取：如下附图2所示，当待测烟用胶囊从受压开始到爆裂之前，压力值是逐渐增加的，则A点压力值与B点压力值的差和B点压力值与C点压力值的差都是小于等于零的值。而当继续施压到待测烟用胶囊破碎时可能会出现附图3a或者附图3b两种情况，即如附图3a中的C点处于爆裂后的蠕变阶段或者如附图3b中的B、C两点都处于爆裂后的蠕变阶段。当处于附图3a情况下，A点压力值与B点压力值的差的值小于等于零，B点压力值与C点压力值的差的值大于零，此时B点的压力值即为N1；当处于附图3b的情况下，A点压力值与B点压力值的差和B点压力值与C点压力值的差的值都大于零，此时A点的压力值即为N1。上述两种情况对应的位移传感器的位置数据即为L1。

通过以上判定方法得出：破碎时的强度值约等于三点中的最大压力值，因为两点之间存在一定的时间间隔，也即是采样频率。需要说明的是，如附图3c、附图3d所示，附图3c中的B点值和附图3d中的A点值都不是实际的最大强度值，只是比较接近最大强度值。如果要减小这种因为采样时间间隔引起的误差，则需要系统拥有更高的采样频率。

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。

Claims (7)

1.一种烟用胶囊颗粒强度检测方法，其特征在于，所述方法对应的设备包括：电动平台，所述电动平台上设有可移动的电动平台压头、位移传感器和压力传感器；所述方法包括位移模式下的烟用胶囊颗粒强度检测，当处于位移模式时，所述电动平台压头沿靠近所述待测烟用胶囊的方向移动，当所述位移传感器获取到所述电动平台压头移动的预设位移值时，所述压力传感器获取此时对应的压力值。

2.根据权利要求1所述的烟用胶囊颗粒强度检测方法，其特征在于，还包括破裂模式下的烟用胶囊颗粒强度检测，当处于破裂模式时，所述电动平台压头从接触至按裂待测烟用胶囊时，所述压力传感器获取最终状态时的压力值，所述位移传感器获取所述电动平台压头的初始状态与最终状态间的位移值。

3.根据权利要求1所述的烟用胶囊颗粒强度检测方法，其特征在于，还包括压力模式下的烟用胶囊颗粒强度检测；当处于压力模式时，当所述压力传感器的最终状态达到预设压力值时，所述位移传感器获取此时对应的所述电动平台压头移动的位移值。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的烟用胶囊颗粒强度检测方法，其特征在于，所述设备还包括与所述位移传感器连接的上位机信号处理及控制模块。

5.根据权利要求4所述的烟用胶囊颗粒强度检测方法，其特征在于，所述上位机信号处理及控制模块还和所述压力传感器连接。

6.根据权利要求5所述的烟用胶囊颗粒强度检测方法，其特征在于，所述设备还包括步进电机驱动器，所述步进电机驱动器分别与所述上位机信号处理及控制模块和所述电动平台压头连接。

7.根据权利要求6所述的烟用胶囊颗粒强度检测方法，其特征在于，所述压力传感器通过高分辨率数据采集卡与所述上位机信号处理及控制模块连接。