CN110967442B - 一种卷烟的瞬时燃烧速率的检测方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种卷烟的瞬时燃烧速率的检测方法及系统，其中方法包括步骤：S1、通过设于卷烟外侧面的激光点阵检测仪对卷烟外侧进行定位，并将卷烟外侧均分为N个检测区，所述检测区的侧边线与卷烟的轴心大体平行；S2、将卷烟滤嘴一端安置在指定位置，并对另一端的端面进行点火加热；S3、通过激光点阵检测仪对卷烟的点燃时的燃烧线进行识别定位，进而获取各个检测区内的燃烧线的大体分布情况；S4、获取各个检测区的第一平分线与燃烧线的交点位置，所述第一平分线与卷烟的轴心大体平行；S5、获取第一时间段中各个检测区的第一平分线与燃烧线的交点的位移情况，从而按照一定规则得到各个检测区内卷烟的燃烧速率。

Description

一种卷烟的瞬时燃烧速率的检测方法及系统
技术领域
本发明涉及卷烟的燃烧效果的检测，具体涉及一种使用激光传感设备检测卷烟的瞬时燃烧速率的方法及系统。
背景技术
卷烟燃烧是将卷烟原材料转化为卷烟烟气的过程，卷烟燃烧状态的好坏与卷烟产品质量密切相关。其中，卷烟燃烧速率是烟丝燃烧性能的综合体现，与卷烟烟气中各种化学成分的生成有直接关系。卷烟瞬时燃烧速率是指卷烟在静燃或者抽吸过程中，燃烧线沿卷烟轴向向后推进的瞬时速度。卷烟瞬时燃烧速率的快慢与卷烟烟丝燃烧热裂解的最高温度密切相关，直接影响烟气物质的生成与含量变化。而卷烟燃烧的均匀程度也一定程度上反应了烟丝以及卷烟纸的质地。
目前，关于卷烟燃烧速率的研究多偏向于静燃平均速率的检测，对卷烟瞬时燃烧速率的研究较少。主要表征方法有：1.质量变化法。例如专利CN203758946U公开了一种测定卷烟燃烧速率的装置，该装置可跟踪卷烟燃烧时质量的变化，同时对烟气进行捕集，并依据所测得相关数据计算出卷烟燃烧质量损失速率。该类方法相对于其他方法是最为精准的，但只能测量卷烟的平均质量损耗速度，而无法测量卷烟燃烧的均匀程度，从而无法根据卷烟的实际燃烧情况判断卷烟的烟丝部的质量情况。2. 燃烧锥特征温度法。例如专利CN106324181A采集卷烟燃烧时燃烧锥的温度分布数据，以燃烧锥内部温度为特征温度点移动情况来表征卷烟瞬态燃烧速率。由于燃烧锥的热源的随机波动性极强，进而会出现特征温度点沿燃烧线移动方向来回波动，甚至出现特征温度点回移的情况，从而造成较大的测量误差。3. 图像法。例如专利CN105527371A将卷烟抽吸系统开始抽吸的信号通过同步触发装置捕捉后传输给控制器，控制器命令信号处理单元和图像采集系统开始执行，以卷烟燃烧炭线为参考目标对燃烧速率进行计算。图像识别虽然可以准确的检测一个物体的空间位置变化，但对于卷烟燃烧炭线来说，其燃烧产生的光线会对图像的特征点提取造成较大干扰，从而造成实际燃烧炭线的位置发生识别偏差。
因此，一种抗干扰能力强、检测精度高、操作便捷、能对卷烟的燃烧均匀程度进行准确获取的卷烟的瞬时燃烧速率的检测方法及系统变得十分必要。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种卷烟的瞬时燃烧速率的检测方法及系统。
本发明提供的一种卷烟的瞬时燃烧速率的检测方法，包括步骤：S1、通过设于卷烟外侧面的激光点阵检测仪对卷烟外侧进行定位，并将卷烟外侧均分为N个检测区，所述检测区的侧边线与卷烟的轴心大体平行；S2、将卷烟滤嘴一端安置在指定位置，并对另一端的端面进行点火加热；S3、通过激光点阵检测仪对卷烟的点燃时的燃烧线进行识别定位，进而获取各个检测区内的燃烧线的大体分布情况；S4、获取各个检测区的第一平分线与燃烧线的交点位置，所述第一平分线与卷烟的轴心大体平行；S5、获取第一时间段中各个检测区的第一平分线与燃烧线的交点的位移情况，从而按照一定规则得到各个检测区内卷烟的燃烧速率；S6、根据各个检测区内卷烟的燃烧速率，按一定标准判断其是否存在燃烧严重不均。
进一步，步骤S6中“按一定标准判断其是否存在燃烧严重不均”具体为：根据各个检测区内卷烟的燃烧速率，进而获取其标准偏差，当标准偏差大于燃烧速率平均值的15%时，即可判断该卷烟存在燃烧严重不均。
进一步，所述步骤S2中是对卷烟的非滤嘴端的端面进行均匀同步点火，以保证燃烧圈的初始位置大体在同一平面上。
进一步，所述检测区数量N大于或等于3个。
进一步，所述激光点阵检测仪包括N组相同的激光点阵传感板，一个激光点阵传感板对应检测一个检测区。
进一步，所述激光点阵传感板包括500-1000个均匀分布的激光探照点，进而可通过各个激光探照点对卷烟上的相应检测区的相应位置点进行识别，同时保证各个检测区的第一平分线被多个沿第一平分线方向均匀分布的激光探照点照射。
进一步，步骤S3中“获取各个检测区内的燃烧线的大体分布情况”具体为：S31、通过各个检测区对应的激光点阵传感板对各个位置点进行检测；S32、根据激光反射效应获取各个位置点与对应的激光探照点的位置关系；S33、将与香烟未燃烧时的各个位置点的位置作为第一初始位置，进而将到各自对应的激光探照点的位置小于第一初始位置的位置点作为第一燃烧点；S34、将紧贴各个第一燃烧点的位置点相连形成燃烧线，从而得到燃烧线的大体分布情况。
进一步，步骤S5中“按照一定规则得到各个检测区内卷烟的燃烧速率”具体为：S51、分别获取各个检测区燃烧线与相应的第一平分线的交点的初始位置，进而获取初始位置对应的激光探照点在卷烟的投影位置L0；S52、获取第一时间段T1后，各个检测区燃烧线与相应的第一平分线的交点的第二位置，进而获取第二位置对应的激光探照点在卷烟的投影位置L1；S53、根据公式Vs=（L1- L0）/ T1，进而得到各个检测区的卷烟的燃烧速率Vs。
进一步，步骤S5中还能通过将卷烟滤嘴端与一吸烟机的烟支夹持器固接，进而控制抽烟机以指定抽吸模式抽吸滤嘴，从而模拟卷烟被用户抽吸时的燃烧速率。
本发明提供的系统包括取单元，用于获取目标卷烟的各个检测区的各位置点的位置信息；第一判断单元，可以各个检测区的各位置点的位置信息进行判断，从而获取燃烧线在卷烟上的实时分布位置情况；第一处理单元，可配合第一判断单元获取各个检测区的第一平分线与燃烧线的交点位置；第二处理单元，可根据第一时间段中各个检测区的第一平分线与燃烧线的交点的位移情况，从而按照一定规则计算得到各个检测区内卷烟的燃烧速率。
进一步，包括风机控制单元，可控制与卷烟滤嘴一端相连接的抽烟机的功率大小。
如上所述，本发明具有以下有益效果：
本发明通过激光点阵检测设备的激光探照点来对相应的检测区的香烟的各个位置点进行定位，由于激光的强度远超卷烟燃烧线的光线强度，从而可以忽略卷烟光线对激光点阵检测设备的激光反射测量的影响，保证对卷烟各个位置点的检测精度。本发明通过设置3组或以上激光点阵传感板对卷烟燃烧时各个位置点进行检测，相对于设置2组或1组的检测方式，确保了卷烟的外侧可被激光点阵全覆盖，避免了部分位置因为投影不到而检测丢失。本发明的系统中通过将卷烟滤嘴一端与吸烟机相连，从而可通过风机控制单元调节吸烟机的功率，来有效的模拟用户抽吸香烟的情况，并能及时测量该情况下卷烟的燃烧程度。本发明通过对各个位置点与其初始位置的变化情况，从而识别出卷烟的燃烧段与非燃烧段位置，进而获取燃烧线的具体位置，提高了燃烧线的检测准确度。本发明通过各个检测区的第一平分线与燃烧线的交点的位移速度，获取各个检测区的卷烟的燃烧速率，从而可根据各个检测区的卷烟的燃烧速率的标准偏差来判断是否存在燃烧严重不均的现象。
附图说明
图1为本发明的一种卷烟的瞬时燃烧速率的检测方法的总流程图；
图2为本发明的一种卷烟的瞬时燃烧速率的检测方法的效果示意图；
图3为本发明的一种卷烟的瞬时燃烧速率的检测方法的步骤S5中卷烟的燃烧线与第一平分线的交点的位置变化示意图；
图4为本发明的一种卷烟的瞬时燃烧速率的检测系统的结构示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例和/或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。另，涉及方位的属于仅表示各部件间的相对位置关系，而不是绝对位置关系。
如图1所示，本发明的一种卷烟的瞬时燃烧速率的检测方法包括步骤S1-S6，具体如下。
S1、通过设于卷烟外侧面的激光点阵检测仪对卷烟外侧进行定位，并将卷烟外侧均分为N个检测区，所述检测区的侧边线与卷烟的轴心大体平行。
本发明实施例中的工作环境为无风环境如无风检测箱，而测量时卷烟的滤嘴端会被固定在一个支架上，同时会保证卷烟的垂线与支架大体垂直。
如图2所示，本发明的实施例提供的激光点阵检测仪包括4个环设在卷烟外围的激光点阵传感板，从而将卷烟分为4个检测区。由于只设置1或2个激光点阵传感板会使得卷烟的部分位置会出现激光照射不到的情况，所以最少设置3个检测区。而为了更加精确的确定卷烟的燃烧线分布情况，往往检测区需要设置更多，当然一个激光点阵传感板也可根据需求照射出多个检测区。
本实施例中所述激光点阵传感板包括500-1000个均匀分布的激光探照点，进而可通过各个激光探照点对卷烟上的相应检测区的相应位置点进行识别，同时保证各个检测区的第一平分线被多个沿第一平分线方向均匀分布的激光探照点照射。
S2、将卷烟滤嘴一端安置在指定位置，并对另一端的端面进行点火加热。其中，对卷烟的非滤嘴端的端面进行均匀同步点火，以保证燃烧圈的初始位置大体在同一平面上。
S3、通过激光点阵检测仪对卷烟的点燃时的燃烧线进行识别定位，进而获取各个检测区内的燃烧线的大体分布情况。
其中步骤S3中“获取各个检测区内的燃烧线的大体分布情况”具体为：S31、通过各个检测区对应的激光点阵传感板对各个位置点进行检测；S32、根据激光反射效应获取各个位置点与对应的激光探照点的位置关系；S33、将与香烟未燃烧时的各个位置点的位置作为第一初始位置，进而将到各自对应的激光探照点的位置小于第一初始位置的位置点作为第一燃烧点；S34、将紧贴各个第一燃烧点的位置点相连形成燃烧线，从而得到燃烧线的大体分布情况。
S4、获取各个检测区的第一平分线与燃烧线的交点位置，所述第一平分线与卷烟的轴心大体平行。
S5、获取第一时间段中各个检测区的第一平分线与燃烧线的交点的位移情况，从而按照一定规则得到各个检测区内卷烟的燃烧速率。
如图3所示，图中展示了第一平分线与燃烧线的交点在第一时间段T1内的变化情况。而步骤S5中“按照一定规则得到各个检测区内卷烟的燃烧速率”具体为：S51、分别获取各个检测区燃烧线与相应的第一平分线的交点的初始位置，进而获取初始位置对应的激光探照点在卷烟的投影位置L0；S52、获取第一时间段T1后，各个检测区燃烧线与相应的第一平分线的交点的第二位置，进而获取第二位置对应的激光探照点在卷烟的投影位置L1；S53、根据公式Vs=（L1- L0）/ T1，进而得到各个检测区的卷烟的燃烧速率Vs。
S6、根据各个检测区内卷烟的燃烧速率，按一定标准判断其是否存在燃烧严重不均。
其中“按一定标准判断其是否存在燃烧严重不均”具体为：根据各个检测区内卷烟的燃烧速率，进而获取其标准偏差，当标准偏差大于燃烧速率平均值的15%时，即可判断该卷烟存在燃烧严重不均。
为了实现上述方法，如图4所示，本发明的实施例中还提供了一种卷烟的瞬时燃烧速率的检测系统。该系统包括获取单元，用于获取目标卷烟的各个检测区的各位置点的位置信息；第一判断单元，可以各个检测区的各位置点的位置信息进行判断，从而获取燃烧线在卷烟上的实时分布位置情况；第一处理单元，可配合第一判断单元获取各个检测区的第一平分线与燃烧线的交点位置；第二处理单元，可根据第一时间段中各个检测区的第一平分线与燃烧线的交点的位移情况，从而按照一定规则计算得到各个检测区内卷烟的燃烧速率。
为了使本发明能实现卷烟各个位置的燃烧速度的确定，可将卷烟滤嘴端与一吸烟机的烟支夹持器固接，进而控制吸烟机以指定抽吸模式抽吸滤嘴。同时在系统中添加风机控制单元，可控制与卷烟滤嘴一端相连接的吸烟机的功率大小，从而模拟卷烟被用户抽吸时的燃烧速率。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种卷烟的瞬时燃烧速率的检测方法，用于根据卷烟侧表面的燃烧线的移动速率来对卷烟的瞬时燃烧速率进行检测，其特征在于，包括步骤： S1、通过设于卷烟外侧面的激光点阵检测仪对卷烟外侧进行定位，并将卷烟外侧均分为N个检测区，所述检测区的侧边线与卷烟的轴心大体平行；S2、将卷烟滤嘴一端安置在指定位置，并对另一端的端面进行点火加热；S3、通过激光点阵检测仪对卷烟的点燃时的燃烧线进行识别定位，进而获取各个检测区内的燃烧线的大体分布情况；S4、获取各个检测区的第一平分线与燃烧线的交点位置，所述第一平分线与卷烟的轴心大体平行；S5、获取第一时间段中各个检测区的第一平分线与燃烧线的交点的位移情况，从而按照一定规则得到各个检测区内卷烟的燃烧速率；S6、根据各个检测区内卷烟的燃烧速率，按一定标准判断其是否存在燃烧严重不均；
所述检测区数量N大于或等于3个；
所述步骤S6中“按一定标准判断其是否存在燃烧严重不均”具体为：根据各个检测区内卷烟的燃烧速率，进而获取其标准偏差，当标准偏差大于燃烧速率平均值的15%时，即可判断该卷烟存在燃烧严重不均。
2.如权利要求1所述的一种卷烟的瞬时燃烧速率的检测方法，其特征在于：所述激光点阵检测仪包括N组相同的激光点阵传感板，一个激光点阵传感板对应检测一个检测区。
3.如权利要求2所述的一种卷烟的瞬时燃烧速率的检测方法，其特征在于：所述激光点阵传感板包括500-1000个均匀分布的激光探照点，进而可通过各个激光探照点对卷烟上的相应检测区的相应位置点进行识别，同时保证各个检测区的第一平分线被多个沿第一平分线方向均匀分布的激光探照点照射。
4.如权利要求1或3所述的一种卷烟的瞬时燃烧速率的检测方法，其特征在于，步骤S3中“获取各个检测区内的燃烧线的大体分布情况”具体为：S31、通过各个检测区对应的激光点阵传感板对各个位置点进行检测；S32、根据激光反射效应获取各个位置点与对应的激光探照点的位置关系；S33、将与香烟未燃烧时的各个位置点的位置作为第一初始位置，进而将到各自对应的激光探照点的位置小于第一初始位置的位置点作为第一燃烧点；S34、将紧贴各个第一燃烧点的位置点相连形成燃烧线，从而得到燃烧线的大体分布情况。
5.如权利要求4所述的一种卷烟的瞬时燃烧速率的检测方法，其特征在于，步骤S5中“按照一定规则得到各个检测区内卷烟的燃烧速率”具体为：S51、分别获取各个检测区燃烧线与相应的第一平分线的交点的初始位置，进而获取初始位置对应的激光探照点在卷烟的投影位置L0；S52、获取第一时间段T1后，各个检测区燃烧线与相应的第一平分线的交点的第二位置，进而获取第二位置对应的激光探照点在卷烟的投影位置L1；S53、根据公式Vs=（L1- L0）/ T1，进而得到各个检测区的卷烟的燃烧速率Vs。
6.如权利要求1所述的一种卷烟的瞬时燃烧速率的检测方法，其特征在于，步骤S5中还能通过将卷烟滤嘴端与一吸烟机的烟支夹持器固接，进而控制抽烟机以指定抽吸模式抽吸滤嘴，从而模拟卷烟被用户抽吸时的燃烧速率。
7.一种卷烟的瞬时燃烧速率的检测系统，按照如权利要求1所述的一种卷烟的瞬时燃烧速率的检测方法进行检测，其特征在于：包括获取模块，用于获取目标卷烟的各个检测区的各位置点的位置信息；第一判断单元，可以各个检测区的各位置点的位置信息进行判断，从而获取燃烧线在卷烟上的实时分布位置情况；第一处理单元，可配合第一判断单元获取各个检测区的第一平分线与燃烧线的交点位置；第二处理单元，可根据第一时间段中各个检测区的第一平分线与燃烧线的交点的位移情况，从而按照一定规则计算得到各个检测区内卷烟的燃烧速率。
8.如权利要求7所述的一种卷烟的瞬时燃烧速率的检测系统，其特征在于：包括风机控制单元，可控制与卷烟滤嘴一端相连接的抽烟机的功率大小。
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