CN108634367B - 一种测量烟支热塌陷的非接触式测量装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种测量烟支热塌陷的非接触式测量装置及方法，包括有测量单元、方向变换单元。测量单元主体为数字激光传感器，由相对放置的激光发射模块与激光接收模块组成，可精确测量烟支宽度。方向变换单元由外部环形固定框和内部环形旋转框组成。外部环形固定框上连接了一个限位套筒，可令烟支的轴截面平行于方向变换单元的旋转面，以降低测量误差。利用该装置测量烟支的最大热塌陷值，可比现今仅有的压锤法更加准确，对于真实客观反映卷烟的热塌陷值具有重要意义。

Description

一种测量烟支热塌陷的非接触式测量装置及方法
技术领域
本发明涉及烟草行业卷烟质量指标测定设备，特别是一种测量烟支热塌陷的非接触式测量装置及方法。
背景技术
热塌陷是烟支在抽吸时沿径向被抽瘪的一种现象。引发该现象的主要原因有两个，一是卷制烟支的主流生产工艺决定了烟支烟丝段的中部烟丝填充量少于两端，所能提供的支撑力小；二是燃烧的烟丝产生的热气流温度较高且含一定量的水蒸气，对后段未参与燃烧的烟丝起到了加热加湿的作用，烟丝变软，填充能力急剧下降。热塌陷会严重影响卷烟品质，需要加以控制。目前烟草行业对热塌陷的评价方法只有一种：压锤法。该方法的优点是设备成本较低、操作简便，但还不能作为最佳方法来反映最大塌陷值。因为烟支中的烟丝填充状态是随机的，圆柱状的烟支发生热塌陷时，最大形变的方向是360°整个圆周上的某一方向。而压锤法施加的是定向点压，只能固定检测一个方向的热塌陷值，该方向不一定与烟支最大形变的方向相同。此外，压锤法作为一种接触式的测量技术，压锤自身的重量会令热塌陷的测量结果大于真实值。
发明内容
本发明解决现有技术的不足，提供一种非接触式实现多方向检测，使所测热塌陷值更接近最大形变方向，避免了因仪器部件接触到测试样品带来的误差，更加真实地反映卷烟热塌陷程度的测量烟支热塌陷的非接触式测量装置及方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种测量烟支热塌陷的非接触式测量装置，包括用于限定烟支位置的限位装置、用于发射激光束光带的激光发射模块和用于接收所述激光束光带信号、并且将接收到的数据传输给计算机处理的激光接收模块。所述激光发射模块和激光接收模块以烟支轴心为中心对称布设在烟支的待测位置两侧，所述激光发射模块和激光接收模块可绕烟支轴心为圆心同步旋转。通过设置激光发射模块发射激光，激光接收模块接收未被烟支遮挡的激光，在激光发射模块和激光接收模块绕烟支一周后，即可测量出烟支在点燃抽吸前的宽度—初始宽度，然后将烟支点燃并测量出每一口抽吸时烟支处于抽瘪状态下的宽度—抽瘪宽度，初始宽度数据减去抽瘪宽度数据，得到抽瘪量，选取其中最大的抽瘪量即可得到烟支的最大热塌陷值。采用这种结构，通过非接触式的激光传感器，实现了多方向的检测，使所测热塌陷值更接近最大形变方向，避免了因仪器部件接触到测试样品带来的误差，更加真实地反映卷烟热塌陷程度。优选测量位点设置在烟支烟丝段的中部位置，是考虑到一般情况下烟支烟丝段的中部是发生热塌陷最大变形位置，因为目前的绝大多数卷烟产品都是烟丝段中部的烟丝填充量少。
所述激光发射模块发射的激光形成的平面与烟支轴线垂直，并且所述激光的覆盖的范围大于烟支的直径，使得所述激光接收模块将未被烟支遮挡的激光接收并且转换为烟支宽度数据存储于计算机中。
所述限位装置包括用于轴向限位烟支滤嘴的烟支夹持器和用于径向限位烟支烟丝段的限位套筒，所述烟支插入吸烟机上的烟支夹持器中。
所述限位套筒中部沿轴向设有与烟支直径相匹配的通孔，限位套筒的通孔内圆周长优选为17mm或20mm或24mm，所述通孔长度为5mm。
所述限位套筒通过固定杆固定在以烟支轴心为中心的外部环形固定框上。
所述激光发射模块和激光接收模块可沿烟支轴向移动。这样可以通过移动激光发射模块和激光接收模块，实现待测位置沿烟支轴向的调整，从而适应不同的烟支情况和测量要求。
所述烟支外侧设有以烟支轴心为中心的内部环形旋转框，所述内部环形旋转框通过动力机构带动绕烟支轴心旋转，所述激光发射模块和激光接收模块安装在内部环形旋转框上，所述内部环形旋转框的固定端安装在与烟支平行的直线移动轨道上，所述直线移动轨道安装在外部环形固定框上。
一种测量烟支热塌陷的非接触式测量方法，先将烟支穿过限位套筒的通孔，然后插进吸烟机上的烟支夹持器中，此时激光发射模块和激光接收模块会以烟支轴心为中心对称分布在烟支待测位置的两侧，所述激光发射模块发射的激光束光带形成的平面与烟支轴线垂直，然后控制激光发射模块和激光接收模块绕烟支轴心同步旋转，激光接收模块采集烟支在此处的宽度值作为初始宽度，宽度值的采集是在激光发射模块和激光接收模块旋转了至少一圈后，采集多个方向的初始宽度数据得出，然后点燃烟支，在吸烟机抽吸同时，激光接收模块采集烟支在此处的宽度值作为抽瘪宽度，每次抽吸过程中都连续采集宽度数据。将烟支点燃前未抽吸的初始宽度数据减去点燃后抽吸时的抽瘪宽度数据，得到抽瘪量，选取其中最大的抽瘪量即为烟支的最大热塌陷值。本例中，以烟丝段距离接装纸3mm处作为待测位置或以烟支烟丝段的中部作为待测位置。
所述烟支待测位置选取烟支烟丝段的中部。这个中部的具体位置的选择要能满足最能反映烟支热塌陷形变位置。
综上所述，通过非接触式的激光传感器，实现了多方向的检测，使所测热塌陷值更接近最大形变方向，避免了因仪器部件接触到测试样品带来的误差，更加真实地反映卷烟热塌陷程度。
附图说明
图1为本装置的立体图。
图2为本装置的平面图。
图中：1-限位套筒，2-限位套筒固定杆，3-激光接收模块，4-激光发射模块，5-内部环形旋转框，6-外部环形固定框，7-烟支，8-烟支夹持器。
实施方式
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和图2所示，一种测量烟支热塌陷的非接触式测量装置，包括有测量单元、方向变换单元。所述的测量单元主体为数字激光传感器，由相对放置的激光发射模块3与激光接收模块4组成，方向变换单元由外部环形固定框6和内部环形旋转框5组成，所述内部环形旋转框5的外圈设有齿，内部环形旋转框5通过齿轮传动机构与动力装置连接，从而带动内部环形旋转框5旋转。限位套筒1长度为5mm，限位套筒1内径等于烟支直径，限位套筒1通过三根限位套筒固定杆2固定在外部环形固定框6上，限位套筒1沿径向的横截面平行于内部环形旋转框5的旋转面。烟支样品穿过限位套筒1插入吸烟机的烟支夹持器8上，此时烟支7径向的横截面平行于内部环形旋转框5的旋转面。
测量单元的激光发射模块3与激光接收模块4可安装于内部环形旋转框5的固定支架上，激光发射模块3与激光接收模块4之间的激光束光带平行于内部环形旋转框的旋转面，且激光束光带的中心线通过内部环形旋转框5的圆心。
一种测量烟支热塌陷的非接触式测量方法，样品烟支7首先测量初始宽度，内部环形旋转框6以恒定的速度旋转，数据采集的位点、方向及频率都可以固定，本例中，每转30°采集一个宽度数据，每转一周采集十二个数据，从而得出烟支的宽度值，当然每转30°采集一个宽度数据只是本例的一种实施方式，也可以每转20°或45°采集一个宽度数据，这个根据需要来调整。
然后测量点燃的样品烟支7的抽瘪宽度，在吸烟机抽吸烟支7的同时，测量相同位点相同方向的烟支宽度数据，抽吸机每次抽吸过程中连续测量。将初始宽度减去相对应方向的抽瘪宽度，得到抽瘪量，比较抽瘪量，其中最大的抽瘪量数据即为样品的最大热塌陷值。
实施例
正圆形的内部环形旋转框5上稳固安装了数字激光传感器两个正对的组件：激光接收模块3和激光发射模块4，内部环形旋转框5能以较快转速转动。外部环形固定框6亦是正圆形并与内部环形旋转框5共圆心，其主要作用有两个：一是提供内部环形旋转框的安装位置，二是通过三根固定杆2支撑住一个空管圆柱形的限位套筒1，该限位套筒处于圆心（即装置正中心），可卡住烟支确保其轴截面平行于数字激光传感器所发出的光带。
测量的具体流程如下：
待测烟支7穿过限位套筒1，再插入吸烟机上的烟支夹持器8中，注意使烟支中轴线与烟支夹持器的中轴线重合。开启烟支热塌陷的非接触式测量装置电源，数字激光传感器及配套软件、内部环形旋转框等开始工作。测量装置自动采集烟支宽度数据并存储于软件包中，分辨率可达到5微米，采集频率固定为内部环形旋转框每转过30°就采集一次，所以装置总是在相同的十二个方向重复采集数据。烟支点燃前未抽吸所测的数据是它的初始宽度。运行吸烟机并点燃烟支，吸烟机抽吸时烟支发生明显热塌陷，此时所测的数据为抽瘪宽度。根据“塌陷量=初始宽度-抽瘪宽度”计算出多个方向的抽瘪量，其中最大的抽瘪量即为所测烟支的最大热塌陷值。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种测量烟支热塌陷的非接触式测量方法，采用测量烟支热塌陷的非接触式测量装置进行测量，测量烟支热塌陷的非接触式测量装置包括用于限定烟支位置的限位装置、用于发射激光束光带的激光发射模块和用于接收所述激光束光带信号、并且将接收到的数据传输给计算机处理的激光接收模块，所述激光发射模块和激光接收模块以烟支轴心为中心对称布设在烟支的待测位置两侧，所述激光发射模块和激光接收模块可绕烟支轴心为圆心同步旋转，所述激光发射模块和激光接收模块可沿烟支轴向移动，所述烟支外侧设有以烟支轴心为中心的内部环形旋转框，所述内部环形旋转框通过动力机构带动绕烟支轴心旋转，所述激光发射模块和激光接收模块安装在内部环形旋转框上，所述内部环形旋转框安装在与烟支平行的直线移动轨道上，其特征在于：
先将烟支固定在吸烟机上，再将激光发射模块和激光接收模块以烟支轴心为中心对称布设在烟支的待测位置两侧，所述激光发射模块发射的激光束光带形成的平面与烟支轴线垂直，然后控制激光发射模块和激光接收模块绕烟支轴心同步旋转，激光接收模块采集烟支在此处多个方向的宽度值作为初始宽度，采集频率固定为内部环形旋转框每转过20°或30°或45°就采集一次，从而得出每次转过相同角度后烟支的宽度值，
初始宽度采集完毕后点燃烟支，在吸烟机抽吸同时，测量相同位点相同方向的烟支宽度数据，激光接收模块采集烟支在此处相应方向的宽度值作为抽瘪宽度，每次抽吸过程中都连续采集宽度数据，将烟支点燃前未抽吸的初始宽度数据减去点燃后抽吸时的抽瘪宽度数据，得到抽瘪量，选取其中最大的抽瘪量即为烟支的最大热塌陷值。
2.根据权利要求1所述的测量烟支热塌陷的非接触式测量方法，其特征在于：所述激光发射模块发射的激光束光带形成的平面与烟支轴线垂直，并且所述激光束光带的覆盖的范围大于烟支的直径，使得所述激光接收模块将未被烟支遮挡的激光束光带接收并且转换为烟支宽度数据存储于计算机中。
3.根据权利要求1所述的测量烟支热塌陷的非接触式测量方法，其特征在于：所述限位装置包括用于轴向限位烟支滤嘴的吸烟机上烟支夹持器和用于径向限位烟支烟丝段的限位套筒。
4.根据权利要求3所述的测量烟支热塌陷的非接触式测量方法，其特征在于：所述限位套筒中部沿轴向设有与烟支烟丝段直径相匹配的通孔。
5.根据权利要求4所述的测量烟支热塌陷的非接触式测量方法，其特征在于：所述通孔长度为5mm。
6.根据权利要求3所述的测量烟支热塌陷的非接触式测量方法，其特征在于：所述限位套筒通过固定杆固定在以烟支轴心为中心的外部环形固定框上。
7.根据权利要求1所述的测量烟支热塌陷的非接触式测量方法，其特征在于：所述烟支待测位置选取烟支烟丝段距离接装纸3mm处或烟丝段的中部。
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