CN113654880B - 一种多功能爆珠特性检测装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多功能爆珠特性检测装置和方法。本发明中的装置包括爆珠强度及形变量检测模块，自动加料模块，自动清洁模块，控制单元模块；爆珠强度及形变量检测模块，主要功能是记录爆珠形变量和压力值；自动加料模块能够自动控制批量检测的爆珠落入检测平台的数量实现自动加料检测；自动清洁模块，主要功能是对受压破裂的爆珠和产生的废液进行自动清洁；控制单元模块，实现运动控制、抽气泵控制、位移数据采集、压力数据采集、结果显示等，使装置自动化运行。本发明能够对爆珠进行自动化批量检测和清洁。
Description
技术领域
本发明涉及烟用爆珠特性检测领域，特别涉及烟用爆珠强度及形变量自动化检测和清洁的装置和方法。
背景技术
爆珠放置在香烟滤嘴内，可以改善香烟的气味，同时也会使香烟不那么呛鼻，在一定程度上面也能够掩盖烟草的刺鼻味道，不同品牌香烟爆珠的味道有所差异。随着国内消费者对于香烟独特口味的需求增加，烟用爆珠产量的规模日益增大，烟用爆珠的质量检测显得日益重要。由于烟用爆珠需要消费者自行捏爆才会产生作用，爆珠强度过强则则导致消费者不能轻松捏破，消费者使用体验不佳，爆珠强度过弱则导致爆珠放入烟嘴的过程中易碎。为了照顾到消费者捏破爆珠的手感和保证爆珠的质量，爆珠的强度及形变量变成了一个检测的重要指标。
国内目前对于烟用爆珠的特性，没有一个明确的判断指标。市面上已有的烟用爆珠检测机，对于烟用爆珠的强度及形变量检测精度较低，且测量装置结构上带来的误差较大，测得的数值很难保证准确性和可靠性；对于单次检测爆珠的强度及形变量需要人工操作控制，检测完毕后的破碎爆珠及废液也需要人工进行清理，检测装置的自动化程度较低。针对已有的检测装置结构上带来检测结果的误差较大及自动化程度较低的问题，本发明提出了一种多功能爆珠特性检测装置和方法。
发明内容
本发明的目的是针对市面上的检测设备对于爆珠强度及形变量检测结果不够准确、无法批量检测、自动化程度较低的现状，通过对检测装置结构的设计，提高了检测结果的可靠性。本发明提供了一种多功能爆珠特性检测装置和检测方法，可实现自动化批量检测爆珠，自动化清洁功能。
本发明设计的多功能爆珠特性检测装置，包括爆珠强度及形变量检测模块、自动加料模块、自动清洁模块、控制单元模块；所述的爆珠强度及形变量检测模块包括基座、位移进给模块、固定横梁、光栅位移传感器、样品平台、压力传感器；所述的位移进给模块包括电机、丝杆、T形位移滑块、滑块限定杆、固定横梁；所述的自动加料模块包括爆珠储料仓，输料管，通道控制装置，弹性接口；所述的通道控制装置包括电机、伸缩杆、球形推头；所述的自动清洁模块包括小型电动位移模块、爆珠及废液收集管道、连接块、管道滤网、爆珠及废液存储仓、柔性套管、导气管、真空抽气泵；所述的控制单元模块，实现运动控制、抽气泵控制、位移数据采集、压力数据采集、结果显示等，使装置自动化运行。
优选地，装置主体模块中的基座由底板和龙门式结构立板构成，位移进给模块从基座顶部由上而下垂直固定安装在基座中间部位。
优选地，位移滑块为T型对称结构，T型位移滑块连接位移进给模块，T形位移滑块下部由两块长板和一块短板构成长方体中空结构，在位移进给模块运动轴处留有空间，压头固定在T形位移滑块底部短板中心。
优选地，位移进给模块中的T形位移滑座，采用对称式设计，位移滑块带有三个限位孔，其中心孔与丝杆相连接，两侧对称的孔与滑块限位杆相连接，起到滑块限位作用。
所述的位移传感器的功能是记录位移滑块由上至下过程中的移动值。
所述的位移传感器实施可有多种，本发明采用光栅位移传感器，其光栅尺固定在T形位移滑块背面，传感器测头固定基座的固定长杆上，压力传感器的作用是记录爆珠受压至破碎时的压力值。
优选地，位移传感器测头固定在基座长杆上，其所测得的位移量为T形位移滑块及压头位移量，压头运动方向和爆珠受力方向位于同一直线上，位移传感器测量位移滑块运动的直线与爆珠受力直线平行，且两者距离靠近，减小了测量过程中的阿贝误差，进一步提高了测得爆珠形变量的可靠性。
优选地，样品平台表面为带有一定倾斜角度的内凹锥形曲面，样品平台中心位置有一个凹槽口，当爆珠落入样品平台时，可滚入凹槽口，当爆珠落入样品平台时，可滚入凹槽口卡住，样品平台位于压头正下方。
所述的压力传感器与样品平台串联，位于样品平台下方。
所述的自动加料模块的爆珠储料仓可以有很多种形状，本发明采用圆柱形桶状设计。
优选地，所述的自动加料通道控制装置的阀门外形类“十”字状，两端分别连接输料管和弹性接口，主要功能是控制爆珠落入样品平台的数量，通过电机驱动带动伸缩杆，伸缩杆顶部带有球形推头，球形推头体积相较于爆珠略大；伸缩杆由电机控制伸缩，带动球形推头运动；输料管直经比爆珠略大，爆珠在输料管内依次排列，当伸缩杆带动在球形推头，进入输料管，球形推头与爆珠产生挤压，原本卡住在弹性接口外端的爆珠，受挤压滑出，落入样品平台中，弹性接口恢复原状，卡住下一颗待检测的爆珠。
所述的自动清洁模块中小型电动位移模块包括小型电机、小型电动位移底座、小型丝杆、小型位移滑块，小型位移滑块限位杆。
所述的小型电动位移模块与爆珠及废液收集管道通过连接块与小型位移滑块相连接，爆珠及废液收集管前段和后段通过柔性套管连接。
所述的自动清洁模块的真空抽气泵通过导气管连接爆珠及废液收集管道，真空抽气泵抽气使管道内部产生负压吸力，可将破碎爆珠及废液吸入管道内。
优选地，所述的爆珠及废液收集管道中部安装滤网，起到隔离破碎爆珠外壳的作用。
优选地，所述的爆珠及废液收集管道中部带有爆珠及废液存储仓，可将吸收的破碎爆珠外壳和废液存储在内。
一种多功能爆珠特性检测装置的检测方法，包括启动控制单元模块，自动加料模块的通道控制装置启动，控制伸缩杆带动球形推头进入输料管，输料管内产生挤压，弹性接口处的爆珠由于受到管道内的压力，弹性接口端口受力扩张，单颗爆珠从端口滑出，落入样品平台，弹性接口恢复至自然状态并卡住下一颗爆珠；样品平台表面为带有一定倾斜角度的内凹锥形曲面，中心位置有一个凹槽口，当爆珠落入样品平台时，可滚入凹槽口并卡住；位移进给模块带动T形位移滑块和压头向下快速运动，当压头接近爆珠时变为匀速缓慢运动，此时开始按一定的时间间隔记录压力传感器的压力值Ni和位移传感器的位移值si，直到压头将爆珠压爆；控制单元模块将得到的Ni和si进行数据处理得到压头接触爆珠时和压爆爆珠时的压力值和位移值，从而得到爆珠强度值和形变量；当爆珠受压破碎后,T形位移滑块回到初始位置，自动清洁模块中的真空抽气泵启动，管道内部产生吸力，爆珠及废液收集管道在小型电动位移装置的带动下移动至样品平台正上方，吸收破碎的爆珠和废液，最后回到初始位置；管道滤网可防止破碎的爆珠进入管道后半部分，破碎的爆珠和废液被收集存储在爆珠及废液存储仓内；收集完毕后，爆珠及废液收集管道回到初始位置；进入下一个循环，自动加料模块的通道控制模块启动，控制下一颗爆珠由弹性接口滑入样品平台，在控制单元模块的作用下，循环实现一批次爆珠强度及形变量的自动检测和清洁。
本发明所述检测的方法可结合本发明设计的多功能爆珠特性检测装置。
本发明的有益效果在于：
1.本发明创新地提出通过将光栅位移传感器安装在T形位移滑块上，T形位移滑块底部带有压头，压头的运动方向和爆珠受压的方向在同一直线上，位移传感器运动方向和压头运动方向相同，且位移传感器测头测量位移直线和爆珠受力直线两者平行且接近，减小了测量过程中的阿贝误差，提高了测量数据的准确性和可靠性。
2.本发明可对批量的爆珠进行自动化检测，减少了人工操作的时间，提高了检测效率，同时本发明可对样品平台进行自动清洁，装置整体自动化程度高。
附图说明
图1是装置主体正面结构示意图
图2是装置主体侧后方结构示意图
图3是T形位移滑块结构示意图
图4是样品平台结构示意图
图5是自动加料模块结构示意图
图6是自动清洁模块结构示意图
图7是图4中B部放大图
图1-7中1爆珠强度检测模块；1-1电机；1-2基座；1-3丝杆；1-4T形位移滑块；1-5滑块限位杆；1-6固定横梁；1-7压头；1-8样品平台；1-9压力传感器；1-10基座固定杆；1-11光栅位移传感器；2自动加料模块；2-1爆珠存储仓；2-2输料管；2-3管道控制装置；2-4弹性接口；2-5球形推头；2-6伸缩杆；3自动清洁模块；3-1柔性套管；3-2导气管；3-3真空抽气泵；3-4爆珠及废液收集管道；3-5小型电动位移底座；3-6小型滑块限位杆；3-7位移滑块；3-8小型丝杆；3-9小型电机；3-10管道滤网；3-11爆珠及废液存储仓；4控制单元模块；4-1电线
具体实施方式
以下结合附图对本发明进一步进行说明。
一种多功能爆珠特性检测装置，如图1-7所示，包括爆珠强度检测模块1、自动加料模块2、自动清洁模块3、控制单元模块4；
爆珠强度及形变量检测模块用于检测爆珠强度和形变量并记录数据；
爆珠强度检测模块1如图1-4所示，主要电机1-1、基座1-2、丝杆1-3、T形位移滑块1-4、滑块限位杆1-5、固定横梁1-6、压头1-7、样品平台1-8、压力传感器1-9、基座固定杆1-10、光栅位移传感器1-11组成；
爆珠强度检测模块1中位移进给模块由电机1-1、丝杆1-3、T形位移滑块1-4、滑块限位杆1-5、压头1-7构成，主要作用电机带动丝杠转动使T形位移滑块在限位杆的作用下实现直线运动，安装在T形位移滑块底部的压头用于对爆珠施加压力，安装在T形位移滑块背面的光栅位移传感器进行位移测量，串联在样品平台的压力传感器进行压力测量。
本实施例中，位移进给模块中的T形位移滑块在丝杆的带动下可做直线运动，对样品平台中心凹槽内的爆珠进行均匀加压，直至爆珠破碎；压头运动方向和爆珠受力方向在同一条直线上，位移传感器1-4安装在T形位移滑块背部，测头固定在基座固定杆上，这使得测量直线与爆珠受力直线靠近；
自动加料模块2如图5所示，主要由爆珠存储仓2-1、输料管2-2，管道控制装置2-3、弹性接口2-4组成；管道控制装置内部结构包括球形推头2-5、伸缩杆2-6、电机2-7；管道控制装置2-3的功能是控制爆珠落入样品平台的数量；伸缩杆2-6在电机2-7的驱动下带动球形推头2-5运动，爆珠从爆珠存储仓2-1顺着输料管2-2一颗接着一颗紧密排列，当球形压头在伸缩杆的带动下进入输料管内，占据一定输料管空间，与爆珠产生挤压，弹性接口2-4外端口受力扩张，爆珠滑出，落入样品平台1-8中，弹性接口恢复自然状态卡住下一颗爆珠；
自动清洁模块3如图6-7所示，包括柔性套管3-1、爆珠及废液收集管道3-2、导气管3-3、真空抽气泵3-4、小型电动位移底座3-5、小型滑块固定杆3-6、小型位移滑块3-7、小型丝杆3-8、小型电机3-9、连接块3-10、管道滤网3-11、爆珠及废液存储仓3-12；真空抽气泵通过导气管与爆珠及废液收集管道相连接，真空抽气泵抽气可使管道内部产生负压吸力，吸收破碎爆珠及废液；
控制单元模块4如图1-2所示，主要功能是实现运动控制、抽气泵控制、位移数据采集、压力数据采集、结果显示等，使装置自动化运行。
具体地，位移进给模块从基座1-2顶部竖直固定，顶部为电机1-1；位移进给模块整体成对称结构，T形位移滑块1-4上有三个孔位，其中心孔与丝杆1-3相连接，两侧对称的孔与滑块限位杆1-5相连接，T形位移滑块整体可在丝杆的带动下做直线运动；压头位于T形位移滑块底部中心；自动加料模块2固定于基座1-2底板上，弹性接口2-4靠近样品平台外沿；自动清洁模块3的小型电动位移底座3-5位于固定横梁1-6底部；爆珠及废液收集管道3-1上的连接块3-10与小型电动丝杆模块的位移滑块3-7连接，爆珠及废液收集管道3-2与柔性套管3-1相连接，与真空抽气泵3-4通过导气管3-3相连接。
一种多功能爆珠特性检测装置的检测方法，如图1-7所示，包括如下具体内容：
首先将批量检测的爆珠样品放置在爆珠存储仓2-1内，爆珠颗粒充满输料管2-2，弹性接口2-4处卡住爆珠；
启动控制单元模块4，自动加料模块3的通道控制开关2-3启动，控制伸缩杆2-6带动球形推头2-5进入输料管2-2，球形推头2-5与输料管的爆珠产生挤压，弹性接口2-4处原先卡住的爆珠由于受到管道内的压力作用，弹性接口2-4端口扩张，爆珠颗粒从端口滑出，落入样品平台1-8，样品平台1-8内表面为一定倾斜角度的内凹锥形曲面，中心位置有一个凹槽口，爆珠可在重力作用下滚入样品平台1-8中心凹槽处；位移进给模块带动T形位移滑块1-4和压头1-7向下快速运动，当压头1-7接近爆珠时变为匀速缓慢运动，此时开始按一定的时间间隔记录压力传感器1-9的压力值Ni和位移传感器1-11的位移值si，直到压头1-7将爆珠压爆；控制单元模块4将得到的Ni和si进行数据处理得到压头1-4接触爆珠时和压爆爆珠时的压力值和位移值，从而得到爆珠强度值和形变量；当爆珠破碎后，T形位移滑块1-4回到初始最高位处；自动清洁模块3中的真空抽气泵3-4启动，爆珠及废液收集管道3-2内部产生吸力，爆珠及废液收集管道3-2在小型电动位移模块的带动下移动至样品平台1-8正上方，吸收破碎的爆珠和废液，结束后回到初始位置；管道滤网3-11可防止破碎的爆珠进入管道后半部分，破碎的爆珠及废液收集存储在爆珠及废液存储仓3-12内；收集完毕后，小型电动位移模块带动爆珠及废液收集管道3-2回到初始位置；在控制单元模块4的作用下，自动加料模块2的通道控制装置2-3启动，下一颗爆珠由弹性接口2-4滑入样品平台，如此循环可实现批量爆珠强度及形变量的自动检测和清洁。
Claims (1)
1.一种多功能爆珠特性检测装置，其特征在于，包括爆珠强度及形变量检测模块、自动加料模块、自动清洁模块、控制单元模块；
所述的爆珠强度及形变量检测模块，主要功能是记录爆珠形变量和压力值，包括基座、位移进给模块、样品平台，所述的基座由底板和龙门式结构立板构成；所述的位移进给模块包括电机、丝杆、T形位移滑块、滑块限位杆、固定横梁、压头；所述的位移进给模块固定安装于基座顶部，电机带动丝杠转动使T形位移滑块在限位杆的作用下实现直线运动，安装在T形位移滑块底部的压头用于对爆珠施加压力，安装在T形位移滑块背面的光栅位移传感器进行位移测量；所述的样品平台串联了压力传感器，安装在底板上并位于压头正下方；
所述的自动加料模块，包括爆珠储料仓、输料管、通道控制装置、弹性接口；所述的通道控制装置由电机、伸缩杆、球形推头组成，当电机带动伸缩杆、伸缩杆带动球形推头时，可实现爆珠自动加料；所述的弹性接口，一端连接通道控制装置，另一端开口较小，在不受挤压的状态下，能够卡住爆珠不让其滑出；
所述伸缩杆在电机的驱动下带动球形推头运动，爆珠从爆珠存储仓顺着输料管一颗接着一颗紧密排列，当球形压头在伸缩杆的带动下进入输料管内，占据一定输料管空间，与爆珠产生挤压，弹性接口外端口受力扩张，爆珠滑出，落入样品平台中，弹性接口恢复自然状态卡住下一颗爆珠；
所述的自动清洁模块，主要功能是对受压破裂的爆珠和产生的废液进行自动清洁，包括小型电动位移模块、爆珠及废液收集管道、管道滤网、爆珠及废液存储仓、柔性套管、真空抽气泵；所述的爆珠及废液收集管道，在小型电动位移模块的带动下可运行至样品平台正上方，其一端为收集口，另一端与爆珠及废液存储仓、管道滤网、柔性套管相连；所述的真空抽气泵与爆珠及废液收集管道相连，真空抽气泵在管道内产生负压吸力，收集破碎爆珠外壳及废液；
所述的控制单元模块，实现运动控制、抽气泵控制、位移数据采集、压力数据采集、结果显示，使装置自动化运行；
所述的爆珠强度及形变量检测模块，其基座采用龙门结构，位移滑块为T型对称结构，T型位移滑块连接位移进给模块，T形下部由两块长板和一块短板构成长方体中空结构，在位移进给模块运动轴处留有空间；T形位移滑块下端短板中心处固定压头，压头中心与位移进给模块的运动轴线重合，压头可随着T形位移滑块一起上下运动；所述的压头整体为圆柱形，底端为外凸锥形曲面，锥形曲面中心为平面，其直径略大于爆珠直径；在测量爆珠强度及形变量的过程中，压头位移方向和爆珠受压方向在同一条直线上，光栅位移传感器安装在T型位移滑块背部，测量直线和运动直线平行且靠近，用于减小阿贝误差；样品平台表面为带有一定倾斜角度的内凹锥形曲面，样品平台中心位置有一个凹槽口，当爆珠落入样品平台时，可滚入凹槽口；
将待检测的爆珠批量放入自动加料模块的爆珠存储仓内，启动通道控制装置，通道控制装置电机带动伸缩杆和球形推头，球形推头缓慢进入输料管，充满输料管的爆珠在球形推头的挤压下，弹性接口外端口处受力扩张，爆珠由弹性接口落入样品平台后，弹性接口外端恢复形状，卡住下一颗爆珠；位移进给模块带动T形位移滑块和压头向下快速运动，当压头接近爆珠时变为匀速缓慢运动，此时开始按一定的时间间隔记录压力传感器的压力值Ni和位移传感器的位移值si，直到压头将爆珠压爆；控制单元模块将得到的Ni和si进行数据处理得到压头接触爆珠时和压爆爆珠时的压力值和位移值，从而得到爆珠强度值和形变量；当爆珠受压破碎后，T形位移滑块回到初始位置，自动清洁模块中的真空抽气泵启动，管道内部产生吸力，爆珠及废液收集管道在小型电动位移装置的带动下移动至样品平台正上方，吸收破碎的爆珠和废液，最后回到初始位置；上述为一个测量周期，在控制单元模块的作用下，循环实现批量爆珠强度及形变量的自动检测和清洁。
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