CN113484172A - 一种用于测量卷烟和滤棒硬度检测设备施压速度的方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于测量卷烟和滤棒硬度检测设备施压速度的方法，其特征包括以下步骤：制作视觉标志物；粘贴标志物于设备压头上；安装相机和光源并调节焦距；连续采集压头运动图像；制作特征匹配模板并计算实际尺寸和像素距离的比例关系a=L2/L1；利用特征匹配模板与LabVIEW特征匹配算法，计算相邻采集时间的两幅图片中压头移动的距离和时间差，进而得到压头的位移时间曲线和速度时间曲线，其中速度开始急速下降时的速度即为压头施压速度。本发明方法能够较为精确的测量卷烟和滤棒硬度检测设备的施压速度，所用设备简单，在卷烟和滤棒硬度检测设备压头运动方向的垂直方向进行测量，适用于目前在用的各型号的卷烟和滤棒硬度检测设备施压速度的测量。
Description
技术领域
本发明涉及卷烟和滤棒物理指标检测领域，特别涉及一种用于测量卷烟和滤棒硬度检测设备施压速度的方法。
背景技术
卷烟和滤棒硬度检测设备的压头施压速度为压头接触试样时的速率，即开始施加压力时的速度，该指标是卷烟和滤棒硬度检测设备的一项重要物理指标，会对卷烟和滤棒压缩前直径有一定影响。实际测量过程中，施压速度越大，压头在位移方向上的冲击越大，进而导致硬度测量结果越小。为了统一测量结果，GB/T 22838.6-2009 《卷烟和滤棒物理性能检测设备 第6部分：硬度》和YC/T 544-2016 《卷烟和滤棒硬度检测设备通用技术条件》中均对卷烟和滤棒硬度检测设备的压头施压速度进行了规定。目前尚未进行卷烟和滤棒硬度检测设备压头施压速度的测量，只能通过仪器厂商提供的说明书判断压头施压速度是否符合，导致部分新设备或老旧设备会出现除压头施压速度外的其余指标均符合，但测量结果不正确的现象。
测量物体速度的方法较多，大多数测速方法只能在物体运动方向进行测量，由于卷烟和滤棒硬度检测设备的内部空间的限制，在测量过程中，无法在绝大多数品牌卷烟和滤棒硬度检测设备压头施压方向上安装测速传感器，中国实用新型专利（201120571669.8申请日：2011-12-31）公开了一种烟草专用烟丝填充值测定仪上使用的压头速度测量装置，可以在垂直于压头运动方向上实现烟丝填充值测定仪压头速度的测量，但该实用新型只能测量一段距离内的平均速度，且由于卷烟和滤棒硬度检测设备压头施压距离较短，使用该原理的进行测量也无法保证测量的精度。随着技术的发展，利用图像法也能实现速度的测量，但目前使用图像法进行速度测量的应用多是在移动距离较大、精度要求不高、空间比较开放的环境中，而卷烟和滤棒硬度检测设备压头移动距离较短（为20mm以内）、压头施压速度测量精度要求较高、可测量空间比较局限，且因不同设备施压方式的差异，压头施压速度可能为匀速施压，也可能为非匀速施压，尚无适用的方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种用于测量卷烟和滤棒硬度检测设备施压速度的方法。该方法适用于目前在用的各种型号规格的卷烟和滤棒硬度检测设备。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种用于测量卷烟和滤棒硬度检测设备施压速度的方法，包括如下步骤：
（a）制作视觉标志物；
（b）粘贴视觉标志物于检测设备的的压头（即待测物）上；
（c）安装相机及光源，调节相机焦距；
（d）利用LabVIEW视觉模块连续采集图形，并以采集日期时间作为图片名保存图片至磁盘空间，同时待测物开始运动；
（e）待测物停止运动后，结束图片采集，从采集到的图片中任选一副图片利用LabVIEW视觉模块制作视觉标志物特征匹配模板，并利用LabVIEW距离测量算法测量视觉标志物一特征长度的像素长度，得到像素点与实际尺寸的对应关系；
（f）对所有图片按文件名大小进行排序，根据得到的特征匹配模板和文件名计算任意相邻两幅图片间视觉标志物移动的像素距离和时间差，进而得到待测物运动过程中视觉标志物位移与时间对应关系，计算并得到待测物速度与时间的对应关系；
（g）筛选出需要得到的待测物速度。
在本发明中，所述相机可以通过LabVIEW进行配置并控制。
所述视觉标志物为薄片，正面有黑白相间的图案，图案具有清晰明确的几何中心，并具有至少一个特征长度，在压头运动的整个过程中视觉标志物粘贴的位置一直处于相机的视野中，视觉标志物图案所在平面平行于压头运动方向。
所述视觉标志物最长边小于卷烟和滤棒硬度检测设备压头直径，标志物具有至少一个易测量、易识别的特征长度，然后通过普通打印机打印该视觉标志物在纸张上进行裁减，或激光光刻图案于特殊材料上进行裁减等方式制作出实物视觉标志物；
步骤（c）中，在卷烟和滤棒硬度检测设备压头正前方安装相机和光源，其中相机拍摄方向垂直于视觉标志物图案所在平面，光源能够均匀照亮视觉标志物整个运动过程中所在的各个位置，调节相机位置和焦距使视觉标志物正面图案轮廓清晰。
步骤（d）中，连接相机至电脑，打开环形光源，使用LabVIEW生产者消费者循环进行图片采集和保存的工作以使采集图片速率达到最快，其中生产者循环连续采集标志物图片，同时采集每一幅图片的采集日期及时间（精确到毫秒）作为图片的文件名，将标志物图片和相应的文件名放入缓存中，消费者循环存储缓存中的图片至硬盘一个固定的文件夹中，同时操作卷烟和滤棒硬度检测设备进行卷烟或滤棒硬度检测。
步骤（e）中，卷烟和滤棒硬度检测设备压头停止运动，结束采集，从采集到的图片中任选一副图片，利用LabVIEW或其他视觉处理软件制作视觉标志物特征匹配模板，并利用LabVIEW或其他视觉处理软件测量视觉标志物中一特征长度的像素距离L1，根据该特征长度的实际长度L2，得到现实世界中实际尺寸和像素距离的比例系数a=L2/L1。
步骤（f）中，利用LabVIEW软件，对采集到的所有图片按文件名从小到大进行排序，按次序遍历图片，根据得到的视觉标志物特征匹配模板，利用LabVIEW视觉模块中的特征匹配算法，得到所有图片中视觉标志物的中心像素坐标，并计算排序后任意相邻两幅图片视觉标志物所移动的像素距离L1i，计算出任意相邻两幅图片视觉标志物所移动的实际距离L2i=a*L1i，并根据图片文件名计算任意相邻两幅图片的时间差Ti，通过任意相邻两幅图片视觉标志物所移动的实际距离和时间差绘制视觉标志物在压头运动过程中的位移时间点图，通过V2i=L2i/Ti计算时间段Ti内视觉标志物的平均速度即压头的平均速度，其中Ti越小，V2i越接近压头的瞬时速度，其中Ti的大小受相机及照片采集系统的影响；
步骤（g）中，根据时间段Ti内压头的平均速度绘制压头速度随时间变化的图像，根据卷烟和滤棒硬度检测设备测量过程中压头运动情况，在预压力施加段，开始急速下降点的速度即为压头的施压速度。
本发明专利的有益效果是：提供一种用于测量卷烟和滤棒硬度检测设备施压速度的方法，该方法能够较为精确的测量卷烟和滤棒硬度检测设备的施压速度，所用设备简单，可测量卷烟和滤棒硬度检测设备压头运动过程中的瞬时速度，在卷烟和滤棒硬度检测设备压头运动方向的垂直方向进行测量，对测量空间要求较少，适用于目前在用的各个型号的卷烟和滤棒硬度检测设备施压速度的测量。
附图说明
图1为卷烟和滤棒硬度检测设备施压速度测量的示意图；
图中1.压头支架，2.压头，3.压头运动及释压方向箭头，4.视觉标志物，5.卷烟或滤棒样品，6.底座，7.环形光源，8.相机，9.图片采集及处理系统。
图2为本发明步骤框图。
图3为位移/速度与时间关系的曲线坐标图。
具体实施方式
以下结合附图对用于测量卷烟和滤棒硬度检测设备施压速度的方法做进一步描述：
如图1，卷烟和滤棒硬度检测设备压头2设置在压头支架1上，压头施压方向参见箭头方向3，卷烟或滤棒样品5放置在底座6上，通过控制压头2施压在卷烟或滤棒样品5上并测量卷烟或滤棒样品5的直径变化，计算出卷烟或滤棒样品5的硬度大小。视觉标志物4粘贴在压头2下方，正视于环形光源7和相机8，在整个运动过程中，视觉标志物一直在相机的视野中，且视觉标志物图案所在平面平行于压头运动方向，相机8采集到的图片经图片采集及处理系统9后续存储并处理得到卷烟和滤棒硬度检测设备压头的施压速度。
卷烟和滤棒硬度检测设备施压速度测量的具体流程如图2所示：分为以下步骤：
步骤S1，制作视觉标志物，首先需要选择视觉标志物，该视觉标志物最长边小于卷烟和滤棒硬度检测设备压头直径，标志物具有至少一个易测量、易识别的特征长度，然后通过普通打印机打印该视觉标志物在纸张上进行裁减，或激光光刻图案于特殊材料上进行裁减等方式制作出实物视觉标志物；
步骤S2，粘贴视觉标志物于卷烟和滤棒硬度检测设备压头上，在卷烟和滤棒硬度检测设备硬度检测的过程中，视觉标志物一直在相机的视野中，视觉标志物图案所在平面平行于压头运动方向；
步骤S3，在卷烟和滤棒硬度检测设备压头正前方安装相机和光源，其中相机拍摄方向垂直于视觉标志物图案所在平面，光源能够均匀照亮视觉标志物整个运动过程中所在的各个位置，调节相机位置和焦距使视觉标志物正面图案轮廓清晰；
步骤S4，连接相机至电脑，打开环形光源，使用LabVIEW生产者消费者循环进行图片采集和保存的工作以使采集图片速率达到最快（其中生产者循环连续采集标志物图片，同时采集每一幅图片的采集日期及时间（精确到毫秒）作为图片的文件名，将标志物图片和相应的文件名放入缓存中，消费者循环存储缓存中的图片至硬盘一个固定的文件夹中），同时操作卷烟和滤棒硬度检测设备进行卷烟或滤棒硬度检测；
步骤S5，卷烟和滤棒硬度检测设备压头停止运动，结束采集，从采集到的图片中任选一副图片，利用LabVIEW或其他视觉处理软件制作视觉标志物特征匹配模板，并利用LabVIEW或其他视觉处理软件测量视觉标志物中一特征长度的像素距离L1，根据该特征长度的实际长度L2，得到现实世界中实际尺寸和像素距离的比例系数a=L2/L1；
步骤S6，利用LabVIEW软件，对采集到的所有图片按文件名从小到大进行排序，按次序遍历图片，根据得到的视觉标志物特征匹配模板，利用LabVIEW视觉模块中的特征匹配算法，得到所有图片中视觉标志物的特征匹配坐标，并计算排序后任意相邻两幅图片视觉标志物所移动的像素距离L1i，计算出任意相邻两幅图片视觉标志物所移动的实际距离L2i=a*L1i，并根据图片文件名计算任意相邻两幅图片的时间差Ti，通过任意相邻两幅图片视觉标志物所移动的实际距离和时间差绘制视觉标志物在压头运动过程中的位移时间点图，通过V2i=L2i/Ti计算时间段Ti内视觉标志物的平均速度即压头的平均速度，其中Ti越小，V2i越接近压头的瞬时速度，其中Ti的大小受相机及照片采集系统的影响；
步骤S7，根据时间段Ti内压头的平均速度绘制压头位移/速度与时间关系的曲线坐标图，如图3所示，压头施压速度为预压力施加段速度的最大值，即该段开始急速下降点的速度即为压头的施压速度。
以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅为举例说明，可以对这些实施方式做出非原理性的修改。
Claims (9)
1.一种用于测量卷烟和滤棒硬度检测设备施压速度的方法，其特征在于：包括如下步骤：
（a）制作视觉标志物；
（b）并将视觉标志物粘贴于检测设备的压头上；
（c）安装相机及光源，调节相机焦距；
（d）利用LabVIEW视觉模块连续采集图形，并以采集日期时间作为图片名保存图片至磁盘空间，同时待测物开始运动；
（e）待测物停止运动后，结束图片采集，从采集到的图片中任选一副图片利用LabVIEW视觉模块制作视觉标志物特征匹配模板，并利用LabVIEW距离测量算法测量视觉标志物一特征长度的像素长度，得到像素点与实际尺寸的对应关系；
（f）对所有图片按文件名大小进行排序，根据得到的特征匹配模板和文件名计算任意相邻两幅图片间视觉标志物移动的像素距离和时间差，进而得到待测物运动过程中视觉标志物位移与时间对应关系，计算并得到待测物速度与时间的对应关系；
（g）筛选出需要得到的待测物速度。
2.根据权利要求1所述的用于测量卷烟和滤棒硬度检测设备施压速度的方法，其特征在于：所述相机可以通过LabVIEW进行配置并控制。
3.根据权利要求1所述的用于测量卷烟和滤棒硬度检测设备施压速度的方法，其特征在于：所述视觉标志物为薄片，正面有黑白相间的图案，图案具有清晰明确的几何中心，并具有至少一个特征长度，在压头运动的整个过程中视觉标志物粘贴的位置一直处于相机的视野中，视觉标志物图案所在平面平行于压头运动方向。
4.根据权利要求1或3所述的用于测量卷烟和滤棒硬度检测设备施压速度的方法，其特征在于：所述视觉标志物最长边小于卷烟和滤棒硬度检测设备压头直径，标志物具有至少一个易测量、易识别的特征长度，然后通过普通打印机打印该视觉标志物在纸张上进行裁减，或激光光刻图案于特殊材料上进行裁减等方式制作出实物视觉标志物。
5.根据权利要求1所述的用于测量卷烟和滤棒硬度检测设备施压速度的方法，其特征在于：步骤（c）中，在卷烟和滤棒硬度检测设备压头正前方安装相机和光源，其中相机拍摄方向垂直于视觉标志物图案所在平面，光源能够均匀照亮视觉标志物整个运动过程中所在的各个位置，调节相机位置和焦距使视觉标志物正面图案轮廓清晰。
6.根据权利要求1所述的用于测量卷烟和滤棒硬度检测设备施压速度的方法，其特征在于：步骤（d）中，连接相机至电脑，打开环形光源，使用LabVIEW生产者消费者循环数据传输结构进行图片采集和保存的工作以使采集图片速率达到最快，其中生产者循环连续采集标志物图片，同时采集每一幅图片的采集日期及时间作为图片的文件名，将标志物图片和相应的文件名放入缓存中，消费者循环存储缓存中的图片至硬盘一个固定的文件夹中，同时操作卷烟和滤棒硬度检测设备进行卷烟或滤棒硬度检测。
7.根据权利要求1所述的用于测量卷烟和滤棒硬度检测设备施压速度的方法，其特征在于：步骤（e）中，卷烟和滤棒硬度检测设备压头停止运动，结束采集，从采集到的图片中任选一副图片，利用LabVIEW或其他视觉处理软件制作视觉标志物特征匹配模板，并利用LabVIEW或其他视觉处理软件测量视觉标志物中一特征长度的像素距离L1，根据该特征长度实际长度L2，得到现实世界中实际尺寸和像素距离的比例系数a=L2/L1。
8.根据权利要求1所述的用于测量卷烟和滤棒硬度检测设备施压速度的方法，其特征在于：步骤（f）中，利用LabVIEW软件，对采集到的所有图片按文件名从小到大进行排序，按次序遍历图片，根据得到的视觉标志物特征匹配模板，利用LabVIEW视觉模块中的特征匹配算法，得到所有图片中视觉标志物的中心像素坐标，并计算排序后任意相邻两幅图片视觉标志物所移动的像素距离L1i，计算出任意相邻两幅图片视觉标志物所移动的实际距离L2i=a*L1i，并根据图片文件名计算任意相邻两幅图片的时间差Ti，通过任意相邻两幅图片视觉标志物所移动的实际距离和时间差绘制视觉标志物在压头运动过程中的位移时间点图，通过V2i=L2i/Ti计算时间段Ti内视觉标志物的平均速度即压头的平均速度，其中Ti越小，V2i越接近压头的瞬时速度，其中Ti的大小受相机及照片采集系统的影响。
9.根据权利要求1所述的用于测量卷烟和滤棒硬度检测设备施压速度的方法，其特征在于：步骤（g）中，根据时间段Ti内压头的平均速度绘制压头速度随时间变化的图像，根据卷烟和滤棒硬度检测设备测量过程中压头运动情况，开始急速下降点的速度即为压头的施压速度。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20211008 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |