CN109709145A - 一种识别卷烟燃烧锥掉落的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种识别卷烟燃烧锥掉落的装置及方法。该装置包括相机安装座、工业相机、光源、烟支夹持器、样品、拔烟夹爪、背景板、红外测温传感器、传感器安装座、测温模块安装座、气缸安装座、气缸。该装置克服了单红外测温判断燃烧锥掉落的局限性，同时克服了单一的图像识别容易在燃烧锥完全掉落、烟支燃烧锥较短时出现误判的情况。通过红外测温传感器测试卷烟燃烧锥温度，并通过工业相机两次采集燃烧烟支的图像，然后软件算法处理，分离出烟支燃烧锥和未燃烧的烟段。通过未燃烧段的烟支边缘做出平行线，观测燃烧锥是否在平行线内，燃烧锥距离未燃烧的烟支的端面距离大小，以及超出平行线的燃烧锥面积大小，对此做出燃烧锥是否为落头的判断。

Description

一种识别卷烟燃烧锥掉落的装置及方法

技术领域

本发明属于烟草制品质量检测技术领域，具体涉及一种识别卷烟燃烧锥掉落的装置及方法，可实现在卷烟落头倾向检测过程中对卷烟燃烧锥掉落的识别并对烟支进行剔除的操作。

背景技术

随着烟草行业卷烟材料和配方技术在减害降焦领域的应用，卷烟纸特性、叶组配方与烟丝结构等发生了较大变化，在降低或改变烟气有害成分释放量的同时，增加了烟丝与卷烟纸燃烧匹配性能降低的风险，增加了燃烧锥掉落的风险。卷烟消费过程中燃烧锥落头不仅会使烟支损耗、抽吸中断，掉落下的烟头还可能会烧损衣物、带来火灾隐患，损害消费者利益，降低消费者对卷烟品牌的认可度。

为了测试对燃烧锥落头倾向进行有效的测试，张朝平等(CN102937639A)在中国专利中提出通过模拟消费者弹灰习惯，研制了一种卷烟落头检测装置，通过间隔敲击卷烟滤嘴来判断燃烧中的卷烟是否落头，李斌等(中国专利CN103257212A)提出利用机械转动方式，在卷烟燃烧中加载短时间恒定外力方式判断落头的方法，但在专利中并未对如何判断燃烧锥掉落进行说明，卷烟抽吸中的落头现象发生检测手段主要是依靠操作人员对其进行感觉上或有意识状态下的评价，人为影响大、获得数据的效率低、重复性差。

对于落头倾向的检测，除了人为感官的判断外，红外温度探测也成为了被用于燃烧锥掉落的判断。中国发明专利(CN105651626A)和实用新型(CN207957056U)均利用红外温度探测对燃烧锥的掉落进行了判断，但该种方式仅能判断出卷烟燃烧锥完全掉落的情况，不能对燃烧锥歪斜的卷烟进行剔除，此判断方法具有一定的局限性，且无法直观观测燃烧锥发生掉落的情况。

利用图像识别的方式判断燃烧锥的掉落可以直观的向操作者呈现落头现象，但是单一的图像识别容易在燃烧锥完全掉落、烟支燃烧锥较短时出现误判(两者在图像呈现中有很高相识度，很难利用图像算法将其区分)，无法准确的识别卷烟燃烧锥的掉落，影响测试结果的准确性。

由于测试需要多次重复和根据测试需要调整测试程序，上述众多发明均不能实现燃烧锥掉落的有效检测，减少人工操作的影响，所以为了实现燃烧锥掉落的自动化识别，提高识别的准确性，开发一种识别卷烟燃烧锥掉落的装置及方法具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，基于图像算法和红外测温探测燃烧锥掉落的优点，发明了一种识别燃烧锥掉落的方法，并且基于该方法发明了一种识别卷烟燃烧锥掉落的装置，该装置通过图像算法和红外测温相结合的方式，自动的对燃烧锥的掉落进行判断，消除了人工主观的影响，提高了测试重复性和工作效率。实现了对多支卷烟落头倾向的测试，克服了单红外测温判断燃烧锥掉落的局限性，同时克服了单一的图像识别容易在燃烧锥完全掉落、烟支燃烧锥较短时出现误判的情况(红外测温传感器可以检测燃烧锥端部温度，当温度大于阈值时则判断为“未落头”，燃烧锥小于等于阈值时判断为“落头”)。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种识别卷烟燃烧锥掉落的装置，该装置包括相机安装座、工业相机、光源、烟支夹持器、样品、拔烟夹爪、背景板、红外测温传感器、传感器安装座、测温模块安装座、气缸安装座和气缸，通过红外测温传感器检测卷烟燃烧锥温度，以温度域值为标准识别燃烧锥是否完全掉落的情况；通过工业相机用于采集燃烧烟支的图像，然后进行算法处理，分离出烟支燃烧锥和未燃烧的烟段，采用未燃烧段的烟支边缘做出平行线，观测燃烧锥是否在平行线内，燃烧锥距离未燃烧的烟支的端面距离大小，以及超出平行线的燃烧锥面积大小，对此做出燃烧锥是否为落头的判断。

其中，工业相机两次采集燃烧烟支的图像，然后进行算法处理，分离出烟支燃烧锥和未燃烧的烟段，采用未燃烧段的烟支边缘做出平行线，观测燃烧锥是否在平行线内，燃烧锥距离未燃烧的烟支的端面距离大小，以及超出平行线的燃烧锥面积大小，对此做出燃烧锥是否为落头的判断。

一种识别卷烟燃烧锥掉落的方法，利用上述的装置，包括如下步骤：

步骤1、该装置为了避免相机受光源的影响，相机和光源均在同一侧，选择光强度较强的光源滤除环境光的影响，同时背景板采用紫色背景，可以较好的和燃烧锥与烟灰的颜色进行区分，提高判断结果的准确性，红外测温模块用于测量样品的燃烧锥温度，用于初步判断燃烧锥是否落头，同时帮助工业相机区分燃烧锥完全掉落和烟支燃烧锥较短两种情况，当所测试样品温度小于等于所设置阈值时，则判断为“落头”，如果测试样品温度大于所设置阈值时，则利用工业相机进行下一步的判断；

步骤2、通过相机对测试卷烟进行图像采集，并进行图像处理，再通过相机两次采集燃烧烟支的图像，然后进行算法处理，分离出烟支燃烧锥和未燃烧的烟段；

步骤3、通过未燃烧段的烟支边缘做出平行线，观测燃烧锥是否在平行线内，燃烧锥距离未燃烧的烟支的端面距离大小，以及超出平行线的面积大小，对此做出燃烧锥是否为落头的判断，当燃烧锥未超出平行线或者超出平行线燃烧锥的面积小于等于所设置阈值时，则判断为“未落头”；若燃烧锥超出平行线面积大于所设置阈值时，则判断为“落头”，同时相机将采集图片保存在指定文件夹内，方便操作者再次查看。当卷烟样品燃烧锥掉落结果判断为“落头”时，将利用拔烟夹爪将样品剔除。

其中，该方法的判别与人眼观测判断类似，能够有效的实现落头倾向的检测。

其中，视觉相机能够自动识别规定的卷烟自由燃烧测试长度(84mm)，利用图像“边界”算法工具查找记录卷烟燃烧测试起始点和终止点的图像标记，并能够计算出烟支燃烧长度。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)装置自动检测，判断输出结果；

(2)图像处理和红外测温双重检测，不受人为主观因素影响；

(3)检测速度快，节约时间；

(4)检测光源较强，不受环境光的干扰，检测准确度高；

(5)装置自动化程度高，操作简单；

(6)克服了单红外测温判断燃烧锥掉落的局限性，同时克服了单一使用图像算法判断时刚点燃烟支燃烧锥很短，与燃烧锥完全掉落的图像非常相似，容易出现混淆和误判的情况。

附图说明

图1为本发明一种卷烟燃烧锥掉落识别装置结构示意图；

图2为卷烟燃烧锥掉落图像识别方式示意图；

图3为燃烧锥掉落识别装置流程图。

图中：1.相机安装座；2.工业相机；3.光源；4.烟支夹持器；5.样品；6.拔烟夹爪；7.背景板；8.红外测温传感器；9.传感器安装座；10.测温模块安装座；11.气缸安装座；12.气缸；51.平行线；52.未燃烧的烟段；53.烟支燃烧锥；54.超出面积；55.端面距离。

具体实施方式

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、完整的描述，显然，所描述的实施例仅为本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

本发明的具体实施方式将结合附图做进一步描述，如图1所示，一种识别卷烟燃烧锥掉落的装置，包括相机安装座1、工业相机2、光源3、烟支夹持器4、样品5、拔烟夹爪6、背景板7、红外测温传感器8、传感器安装座9、测温模块安装座10、气缸安装座11和气缸12。

所述工业相机2安装在相机安装座1上，光源3设在工业相机2上并与工业相机2放置与样品5的同一侧，样品5的一端放置于烟支夹持器4内。样品5一端放置于烟支夹持器4中，利用烟支夹持器4中的密封环使得样品5保持水平放置。红外测温传感器8安装在传感器安装座9内部，并且通过测温模块安装座10与气缸安装座11连接。同时气缸安装座11上还安装有气缸12，气缸12端部与背景板7连接，可带动背景板7前后移动。拔烟夹爪6安装在背景板7上，在样品5被判断为“落头”时将样品5剔除。

结合图2和图3，所述卷烟燃烧锥掉落识别装置的运行流程如下：所述光源3选择光强度较强的光源滤除环境光的影响，同时光源3和工业相机2放置在同一侧可以避免相机受到光源影响。背景板7采用紫色背景，可以很好的和燃烧锥与烟灰的颜色进行区分，提高判断结果的准确性。首先通过红外测温传感器8初步测试燃烧锥是否掉落，当温度小于等于所设置阈值时，则判断为“落头”，卷烟燃烧锥掉落识别装置将利用拔烟夹爪6夹紧样品5并配合气缸12的移动将样品5从拔烟夹持器4中剔除；当所测温度大于所设置阈值时，则利用工业相机2进行下一步的判断。通过工业相机2对测试卷烟进行图像采集，并进行图像处理，再通过工业相机2两次采集燃烧样品的图像，然后进行算法处理，分离出烟支燃烧锥53和未燃烧的烟段52。通过未燃烧段的烟支边缘做出平行线51，观测燃烧锥是否在平行线内，燃烧锥距离未燃烧的烟支的端面距离55，以及超出平行线的超出面积54，对此做出燃烧锥是否为落头的判断。当燃烧锥未超出平行线51或者超出平行线51燃烧锥的超出面积54小于等于所设置阈值时，则判断为“未落头”；若燃烧锥超出平行线51面积大于所设置阈值时，则判断为“落头”。同时工业相机2将采集图片保存在指定文件夹内，方便操作者再次查看。当卷烟样品燃烧锥掉落结果判断为“落头”时，卷烟燃烧锥掉落识别装置将利用拔烟夹爪6夹紧样品5并配合气缸12的移动将样品5从拔烟夹持器4中剔除。此方法的判别与人眼观测判断类似，能够有效的实现落头倾向的检测。此外，工业相机2能够自动识别规定的卷烟自由燃烧测试长度(84mm)，利用图像“边界”算法工具查找记录卷烟燃烧测试起始点和终止点的图像标记，并能够计算出烟支燃烧长度。

Claims (5)

1.一种识别卷烟燃烧锥掉落的装置，其特征在于：该装置包括相机安装座、工业相机、光源、烟支夹持器、样品、拔烟夹爪、背景板、红外测温传感器、传感器安装座、测温模块安装座、气缸安装座和气缸，通过红外测温传感器检测卷烟燃烧锥温度，以温度域值为标准识别燃烧锥是否完全掉落的情况；通过工业相机用于采集燃烧烟支的图像，然后进行算法处理，分离出烟支燃烧锥和未燃烧的烟段，采用未燃烧段的烟支边缘做出平行线，观测燃烧锥是否在平行线内，燃烧锥距离未燃烧的烟支的端面距离大小，以及超出平行线的燃烧锥面积大小，对此做出燃烧锥是否为落头的判断。

2.根据权利要求1所述的一种识别卷烟燃烧锥掉落的装置，其特征在于：工业相机两次采集燃烧烟支的图像，然后进行算法处理，分离出烟支燃烧锥和未燃烧的烟段，采用未燃烧段的烟支边缘做出平行线，观测燃烧锥是否在平行线内，燃烧锥距离未燃烧的烟支的端面距离大小，以及超出平行线的燃烧锥面积大小，对此做出燃烧锥是否为落头的判断。

3.一种识别卷烟燃烧锥掉落的方法，利用权利要求1所述的识别卷烟燃烧锥掉落的装置，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1、该装置为了避免相机受光源的影响，相机和光源均在同一侧，选择光强度较强的光源滤除环境光的影响，同时背景板采用紫色背景，可以较好的和燃烧锥与烟灰的颜色进行区分，提高判断结果的准确性，红外测温模块用于测量样品的燃烧锥温度，用于初步判断燃烧锥是否落头，同时帮助工业相机区分燃烧锥完全掉落和烟支燃烧锥较短两种情况，当所测试样品温度小于等于所设置阈值时，则判断为“落头”，如果测试样品温度大于所设置阈值时，则利用工业相机进行下一步的判断；

步骤2、通过相机对测试卷烟进行图像采集，并进行图像处理，再通过相机两次采集燃烧烟支的图像，然后进行算法处理，分离出烟支燃烧锥和未燃烧的烟段；

步骤3、通过未燃烧段的烟支边缘做出平行线，观测燃烧锥是否在平行线内，燃烧锥距离未燃烧的烟支的端面距离大小，以及超出平行线的面积大小，对此做出燃烧锥是否为落头的判断，当燃烧锥未超出平行线或者超出平行线燃烧锥的面积小于等于所设置阈值时，则判断为“未落头”；若燃烧锥超出平行线面积大于所设置阈值时，则判断为“落头”，同时相机将采集图片保存在指定文件夹内，方便操作者再次查看，当卷烟样品燃烧锥掉落结果判断为“落头”时，将利用拔烟夹爪将样品剔除。

4.根据权利要求3所述的一种识别卷烟燃烧锥掉落的方法，其特征在于：该方法的判别与人眼观测判断类似，能够有效的实现落头倾向的检测。

5.根据权利要求3所述的一种识别卷烟燃烧锥掉落的方法，其特征在于：视觉相机能够自动识别规定的卷烟自由燃烧测试长度，利用图像“边界”算法工具查找记录卷烟燃烧测试起始点和终止点的图像标记，并能够计算出烟支燃烧长度。