CN114923444A - 烟支燃烧锥长度检测系统以及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种烟支燃烧锥长度检测系统以及方法，本发明的主要设计构思在于，通过步进电机带动红外测温装置扫描整根待测烟支，可以精准确定燃烧区域，并通过步进电机的步距校准和步数记录计算出燃烧锥的长度。本发明有利于燃烧锥长度的标准化高精度测量，大幅降低人工测量及图像识别带来的误差，为卷烟产品优化设计提供可靠支持。进一步地，加装红外直线通道(例如可屏蔽红外信号的套管等)的红外测温装置可以对待测烟支的某一径向截线进行精准测温，因而可以获得可靠、准确的与燃烧区域相关的位移数据，从而提升燃烧锥长度的计算精确性。
Description
技术领域
本发明涉及卷烟制造领域，尤其涉及一种烟支燃烧锥长度检测系统以及方法。
背景技术
卷烟燃烧锥的长度是评价卷烟抽吸时燃烧状态的重要指标。燃烧锥长度指标关系到烟丝的燃烧环境和卷烟的感官质量。燃烧锥越长，单位质量的烟丝处于高温缺氧环境下的时间就越长，导致烟丝不完全燃烧的程度越大，产生的不完全燃烧产物也就越多；同时，在相同的烟丝配方和卷烟辅助材料下，由于卷制参数(如回丝量等)、卷烟纸特性、烟丝结构的差异引起烟丝在卷烟中的填充状态不同，也会导致烟支的燃烧锥长度不同，从而燃烧锥的长度也反映了烟丝和烟支辅材的匹配性等。
因此，卷烟燃烧锥的长度一方面可以反映烟丝、卷烟辅材及烟支的物理参数等特性，另一方面也可反映卷烟的燃烧状态，是关联烟丝、卷烟辅材和烟气特征的指标。而对于燃烧锥的长度检测其关键在于燃烧区域的判定，尤其在于燃烧锥头部和尾部界限的判定。
但是，目前测定卷烟燃烧锥长度的方法主要有人工目测法及图像识别法。一般来说，燃烧区域被定义为卷烟燃烧时温度高于300摄氏度的区域，除此之外其他区域均不属于目标区域，而通常燃烧锥的表面会覆盖由烟丝和卷烟纸燃烧后产生的灰分，其温度也约为200摄氏度，因而包裹燃烧锥的烟灰极易干扰测量，即无论采用人工量尺或采用机器视觉手段均难以准确判断燃烧区域，进而无法准确测出燃烧锥的真实长度。因此亟需一种能够准确、快捷地检测燃烧锥长度的方案，为卷烟的优化设计提供支持。
发明内容
鉴于上述，本发明旨在提供一种烟支燃烧锥长度检测系统以及方法，以解决前述实际测量场景下的特定问题。
本发明采用的技术方案如下：
第一方面、一种烟支燃烧锥长度检测系统，其中包括：点火抽吸装置、红外测温装置、导轨、步进电机以及控制器；
所述点火抽吸装置用于点燃被夹持固定的待测烟支并执行抽吸动作，所述步进电机用于带动所述红外测温装置沿所述导轨在预设起点与预设终点之间移动，其中，所述红外测温装置的移动方向与所述待测烟支的轴向平行，且所述红外测温装置的探测方向与所述待测烟支的轴向垂直；
所述控制器用于控制所述点火抽吸装置及所述步进电机并接收所述红外测温装置的检测信号，还用于获取步进电机的步数及步距并计算待测烟支的燃烧锥的长度。
在其中至少一种可能的实现方式中，所述点火抽吸装置具体可以包括：捕集器、夹持器、具有驱动机构的点火器以及吸烟针筒。
在其中至少一种可能的实现方式中，所述点火抽吸装置还包括校正机械臂，所述校正机械臂用以修正待测烟支的位置，使待测烟支的轴向与所述红外测温装置的探头保持垂直关系。
在其中至少一种可能的实现方式中，在所述导轨的两端可分别设有接近开关，用于检测所述红外测温装置的移动起止点。
在其中至少一种可能的实现方式中，所述移动起止点对应于所述待测烟支的抽吸端与燃烧端。
在其中至少一种可能的实现方式中，在所述红外测温装置的探头前端装有用于集束红外信号的红外直线通道。
第二方面、一种基于前述的烟支燃烧锥长度检测系统的燃烧锥长度检测方法，包括：
在待测烟支点燃后，触发步进电机启动并带动红外测温装置从待测烟支的滤嘴端向燃烧端移动，且在移动过程中持续获取红外测温装置探测的温度信号；
当所述温度信号达到预设的燃烧区温度阈值时，开始记录步进电机的步数；
当所述温度信号低于所述燃烧区温度阈值时，停止记录所述步数并触发步进电机反转，使红外测温装置回退；
根据记录的所述步数以及预先校准的步进电机的步距，计算待测烟支的燃烧锥的长度。
在其中至少一种可能的实现方式中，所述方法包括：
预先获取红外测温装置从烟支滤嘴端向燃烧端移动的距离以及从滤嘴端向燃烧端移动过程中的步进电机的总步数；
根据所述距离以及所述总步数设定步进电机的步距。
在其中至少一种可能的实现方式中，所述方法包括：在一支待测烟支的多次抽吸过程中，测量对应于不同抽吸口数的燃烧锥的长度。
本发明的主要设计构思在于，通过步进电机带动红外测温装置扫描整根待测烟支，可以精准确定燃烧区域，并通过步进电机的步距校准和步数记录计算出燃烧锥的长度。本发明有利于燃烧锥长度的标准化高精度测量，大幅降低人工测量及图像识别带来的误差，为卷烟产品优化设计提供可靠支持。
进一步地，加装红外直线通道(例如可屏蔽红外信号的套管等)的红外测温装置可以对待测烟支的某一径向截线进行精准测温，因而可以获得可靠、准确的与燃烧区域相关的位移数据，从而提升燃烧锥长度的计算精确性。
附图说明
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步描述，其中：
图1为本发明实施例提供的烟支燃烧锥长度检测系统的示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本发明提出了一种烟支燃烧锥长度检测系统的实施例，具体来说，如图1所示，其中包括：点火抽吸装置、红外测温装置6、导轨7、步进电机8以及控制器(图中未示)。点火抽吸装置用于点燃被夹持固定的待测烟支4并执行抽吸动作，所述步进电机8用于带动所述红外测温装置6沿所述导轨7在预设起点与预设终点之间移动，其中，所述红外测温装置6的移动方向与所述待测烟支4的轴向平行，且所述红外测温装置6的探测方向与所述待测烟支4的轴向垂直。
所述控制器用于控制所述点火抽吸装置和所述步进电机8并接收所述红外测温装置6的检测信号，还用于获取步进电机8的步数及步距并计算待测烟支4的燃烧锥的长度。本领域技术人员可以理解地，对于步距的获取方式，可以根据步进电机8的运转步数以及导轨7的总长度(固定属性)，校准得到步进电机8的步距，对此本发明不做赘述。
而需要进一步说明的是，所述点火抽吸装置具体可以包括：捕集器1、夹持器2、具有驱动机构的点火器5以及吸烟针筒9。此部分的工作方式可以参考如下：将剑桥滤片装入捕集器1中，并连接夹持器2和吸烟针筒9，再将待测烟支4插入夹持器2中，根据待测烟支4的长度，调整点火器5的位置。进一步地，所述点火抽吸装置还包括校正机械臂3，在调整点火器5之后可以启动校正机械臂3，用以修正待测烟支4的位置，目的是确保待测烟支4的轴向与红外测温装置6的探头保持垂直关系。之后，便可以启动预设的点火程序，点火器5被预热设定时间(如3秒)之后，被驱动机构带动运行至待测烟支4的燃烧端，同步地可以启动吸烟针筒9执行抽吸动作若干秒(如2秒)，使待测烟支4被点燃，之后点火器5可由驱动机构退回至初始位置。
前述点火抽吸过程均可以由所述控制器予以控制，例如启动点火器、控制驱动机构、控制吸烟针筒、控制校正机械臂、预热计时、抽吸计时或计次等，对此本发明不作赘述和限定。
进一步地，在所述导轨7的两端可分别设有接近开关，用于检测所述红外测温装置6的移动起止点，可以理解地是，移动起止点优选对应于所述待测烟支4的抽吸端与燃烧端。
基于上述各个实施例，这里提供一种燃烧锥长度检测方法，包括：
步骤S1、在待测烟支点燃后，触发步进电机启动并带动红外测温装置从待测烟支的滤嘴端向燃烧端移动，并在移动过程中持续获取红外测温装置探测的温度信号；
步骤S2、当所述温度信号达到预设的燃烧区温度阈值时(如300摄氏度)，开始记录步进电机的步数；
步骤S3、当所述温度信号低于所述燃烧区温度阈值时，表征红外测温装置的探头已经扫过待测烟支的完整燃烧锥，此时停止记录所述步数并触发步进电机反转，使红外测温装置回退；
步骤S4、根据记录的所述步数以及预先校准的步进电机的步距，计算待测烟支的燃烧锥的长度。
进一步地，可以预先通过红外测温装置从滤嘴端向燃烧端移动的距离(可关联导轨的长度)以及从滤嘴端向燃烧端移动的总步数，设定步进电机的步距参数。
进一步地，在待测烟支的多次抽吸过程中，可以重复上述步骤，持续测量得到对应不同抽吸口数的燃烧锥的长度。
最后，需要强调的是，常规的红外测温仪其测量的温度对象是一个“面”的平均温度，而由于本发明关注的燃烧锥，其具有结构特殊性，因而需要检测烟支径向切线的温度最高点是否大于预设的燃烧区温度阈值(如前述300摄氏度)，为了实现此目标，本发明提出在前述系统实施例基础上，优选在红外测温装置6的探头前端安装一个用于集束红外信号的红外直线通道11，由此便能够尽最大可能地将红外探测区域聚焦在烟支径向切线上，从而保证检测的是相对最高温，而非辐射面的平均温度，由此可以确保温度探测的精准度，而如前所述，对燃烧区域的温度探测是触发记录步数、求取燃烧锥长度的关键。
综上所述，本发明的主要设计构思在于，通过步进电机带动红外测温装置扫描整根待测烟支，可以精准确定燃烧区域，并通过步进电机的步距校准和步数记录计算出燃烧锥的长度。本发明有利于燃烧锥长度的标准化高精度测量，大幅降低人工测量及图像识别带来的误差，为卷烟产品优化设计提供可靠支持。
进一步地，加装红外直线通道(例如可屏蔽红外信号的套管等)的红外测温装置可以对待测烟支的某一径向截线进行精准测温，因而可以获得可靠、准确的与燃烧区域相关的位移数据，从而提升燃烧锥长度的计算精确性。
本发明实施例中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示单独存在A、同时存在A和B、单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项”及其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项或复数项的任意组合。例如，a，b和c中的至少一项可以表示：a，b，c，a和b，a和c，b和c或a和b和c，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，但以上仅为本发明的较佳实施例，需要言明的是，上述实施例及其优选方式所涉及的技术特征，本领域技术人员可以在不脱离、不改变本发明的设计思路以及技术效果的前提下，合理地组合搭配成多种等效方案；因此，本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种烟支燃烧锥长度检测系统，其特征在于，包括：点火抽吸装置、红外测温装置、导轨、步进电机以及控制器；
所述点火抽吸装置用于点燃被夹持固定的待测烟支并执行抽吸动作，所述步进电机用于带动所述红外测温装置沿所述导轨在预设起点与预设终点之间移动，其中，所述红外测温装置的移动方向与所述待测烟支的轴向平行，且所述红外测温装置的探测方向与所述待测烟支的轴向垂直；
所述控制器用于控制所述点火抽吸装置及所述步进电机并接收所述红外测温装置的检测信号，还用于获取步进电机的步数及步距并计算待测烟支的燃烧锥的长度。
2.根据权利要求1所述的烟支燃烧锥长度检测系统，其特征在于，所述点火抽吸装置具体可以包括：捕集器、夹持器、具有驱动机构的点火器以及吸烟针筒。
3.根据权利要求2所述的烟支燃烧锥长度检测系统，其特征在于，所述点火抽吸装置还包括校正机械臂，所述校正机械臂用以修正待测烟支的位置，使待测烟支的轴向与所述红外测温装置的探头保持垂直关系。
4.根据权利要求1所述的烟支燃烧锥长度检测系统，其特征在于，在所述导轨的两端可分别设有接近开关，用于检测所述红外测温装置的移动起止点。
5.根据权利要求4所述的烟支燃烧锥长度检测系统，其特征在于，所述移动起止点对应于所述待测烟支的抽吸端与燃烧端。
6.根据权利要求1～5任一项所述的烟支燃烧锥长度检测系统，其特征在于，在所述红外测温装置的探头前端装有用于集束红外信号的红外直线通道。
7.一种基于权利要求1～6任一项所述的烟支燃烧锥长度检测系统的燃烧锥长度检测方法，其特征在于，包括：
在待测烟支点燃后，触发步进电机启动并带动红外测温装置从待测烟支的滤嘴端向燃烧端移动，且在移动过程中持续获取红外测温装置探测的温度信号；
当所述温度信号达到预设的燃烧区温度阈值时，开始记录步进电机的步数；
当所述温度信号低于所述燃烧区温度阈值时，停止记录所述步数并触发步进电机反转，使红外测温装置回退；
根据记录的所述步数以及预先校准的步进电机的步距，计算待测烟支的燃烧锥的长度。
8.根据权利要求7所述的燃烧锥长度检测方法，其特征在于，所述方法包括：
预先获取红外测温装置从烟支滤嘴端向燃烧端移动的距离以及从滤嘴端向燃烧端移动过程中的步进电机的总步数；
根据所述距离以及所述总步数设定步进电机的步距。
9.根据权利要求7所述的燃烧锥长度检测方法，其特征在于，所述方法包括：在一支待测烟支的多次抽吸过程中，测量对应于不同抽吸口数的燃烧锥的长度。
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