CN201188099Y - 一种卷烟自由燃烧速度测定仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种卷烟自由燃烧速度测定仪，为解决测定精度高和操作简单的问题而设计。一种卷烟自由燃烧速度测定仪，包括：底座，在所述底座上设置有插烟板；在所述底座上还设置有支架，在所述支架上设有视觉传感单元；所述视觉传感单元位于所述插烟板的正上方；控制单元，用于控制所述视觉传感单元对点燃的卷烟的自由燃烧速度进行数据采集；数据处理单元，用于处理所述采集到的数据。本实用新型应用于对卷烟的自由燃烧速度进行测定。

Description

一种卷烟自由燃烧速度测定仪

技术领域

本实用新型涉及一种检测仪器，特别涉及一种卷烟自由燃烧速度的测定仪器。

技术背景

卷烟自由燃烧速度是指卷烟在无抽吸情况下，卷烟燃烧区的前沿，沿着卷烟轴向方向向前推进的平均燃烧速度，其速度以毫米/分表示。目前我国烟草行业对卷烟燃烧性的测定，主要使用卷烟燃烧性检测器、英国的燃烧速度测定仪以及部分国内研发的阴燃仪。

英国的卷烟燃烧速度测定仪使用电磁计数器计时，只有一个点火器，测量时由测量人员逐个将卷烟点燃，使用不方便，且必须经人工抄写、计算才能得出卷烟的燃烧速度。

国产的阴燃仪在技术上比以上两种较为先进，它包括点火装置、燃烧插头、微动开关、光电耦合电路和单片机系统、点火装置将燃烧插头上的卷烟点燃，从燃烧插头上探测到卷烟燃烧微动开关的起止信号，经光电耦合电路把信号传给单片机，然后进行计时、计算，判断熄灭卷烟，显示和打印出测量与处理结果。该阴燃仪有以下几点不足之处：仪器本身体积过大，重量过重，需要烧断棉线启动微动开关，缠绕棉线费时又麻烦，只能循环显示每支卷烟的燃烧数据，不能同时显示10支卷烟的数据。如果某支卷烟熄火或没有燃烧完全，打印机不能打印其他卷烟燃烧结果，打印的结果数据里面没有变异系数，要根据打印数据人工计算，平均速度的算法也有瑕疵，另外不能保存和查询历史记录，不利于进一步分析和整理数据。

实用新型内容

本实用新型所是要解决的技术问题是提供一种测定精确、操作简单的卷烟自由燃烧速度测定设备。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种卷烟自由燃烧速度测定仪，包括：

底座，在所述底座上设置有插烟板；

在所述底座上还设置有支架，在所述支架上设有视觉传感单元；

所述视觉传感单元位于所述插烟板的正上方；

控制单元，用于控制所述视觉传感单元对点燃的卷烟的自由燃烧速度进行数据采集；

数据处理单元，用于处理所述采集到的数据。

与现有技术相比，本实用新型卷烟自由燃烧速度测定仪，由于采用视觉传感单元对点燃的卷烟的自由燃烧速度进行数据采集，操作简单，而且本实用新型结构简单、轻巧，便于移动，同时还能对卷烟的燃烧情况进行动态检测。

附图说明

图1是本实用新型一实施例的机构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型做详细的说明。

如图1所示，本实用新型卷烟自由燃烧速度测定仪，包括：顶盒1、光源2、视觉传感器3、镜头4、立柱5、滑块6、四氟块7、插烟板8、导轨9、底座10、点火开关11、插烟孔12、加热片13、电源开关14、接近开关15、RJ-45接口16、加热片电源线17、电源插孔18和PC机。把仪器平放在实验台上，计算机放在附近便于操作的地方，调节底座10水平，把配件中的网线的一头插入仪器的RJ-45接口16(仪器底座背面)另一头插到计算机网卡，把电源线插入电源插孔18，打开仪器电源开关14，分别给光源2和视觉传感器3上电，启动配备的计算机，把IP地址设为：192.168.0.2。在插烟板8上插上待测10支卷烟，保持卷烟水平，不能上下或左右倾斜，打开“卷烟自由燃烧速度测试仪”软件，推动滑块6靠近卷烟，加热片13接触卷烟时，此时滑块6下面的金属片正好位于接近开关15上面，按下点火器电源开关11，卷烟全部点燃后即刻把点火器拉回原位，点击“卷烟自由燃烧速度测试仪”软件中的“开始测试”按钮。当卷烟燃烧到计时开始标记时，系统开始为该卷烟计时，当燃烧到计时结束标记时，系统停止该通道计时，并显示计时时间，两个标记之间的距离是40mm。10个通道的卷烟全部测试结束后，弹出对话框中，按要求输入检验员以及牌号，点击“确定”，系统把有关数据信息填写到表格里，如果有卷烟熄火，系统提示哪个通道的卷烟发生熄火，在计算速度平均值时该通道的数据不参与计算。在随后弹出的对保存数据话框中选择“是”或“否”按钮，进行相应操作，如果选择否，一旦关闭软件或者进行下一组测试，则本组数据丢失。

本实用新型的外观造型采用C型结构，铝合金铸体，满足稳定性、强度、重量和散热的要求。镜头的高度可以通过立柱上下调节，以调整视觉传感器的视野范围。仪器整体外形小巧紧凑，美观大方，重量小，结构合理，方便移动和装配，是技术和艺术的结合。

采用视觉传感器的卷烟自由燃烧速度仪，需要利用图像标记卷烟燃烧的起始点和终止点。卷烟自由燃烧速度仪要求能够标记40mm的燃烧长度，误差不能大于0.2mm。要满足精度要求，首先要先确定视野范围，目前市场上视觉传感器的分辨率最大为1280×1024(横向分辨率乘以纵向分辨率)，如果要达到0.2mm的误差，那么视野范围就应该圈定在256×204(mm)范围内，因此，必须分析插烟板的尺寸。

系统要求每组测试10支烟的燃烧情况，每支烟的水平距离是35mm。如果10卷烟一字排开，那么插烟板的长度至少是350mm。那么它的标定误差为350mm/1024＝0.34mm，由此可知不能满足标定误差要求。要想满足要求就要使用两台视觉传感器，这就大大增加了成本，此方案不可取。如果滤插烟板采用在同一水平面上两面“非”字式水平交错插烟，每面插5支烟，那么加上两头边界插烟板的长度最长也只有192mm。一支卷烟最大长度为120mm，两支烟接在一起最大长度也只有240mm，因为烟支是交错排列，滤棒在水平面上相对位置是重叠的，滤棒的长度为23mm，因此实际测试时两支烟燃烧端之间的距离加上插烟板也不会超过240mm。利用上面的公式计算可知一台视觉传感器就可以满足误差要求。

视觉传感器每分钟可以做到10000次的精确检测，每只卷烟的扫描频率不低于166赫兹，计时精度不低于0.01秒，完全满足计时精度要求。它的系统软件能够记录卷烟燃烧规定长度的时间，但是不能在界面上显示出来。因此，我们自己开发一个用户操作界面，每支卷烟对应一个秒表，利用卷烟燃烧计时开始和终止信号触发秒表的开始和停止。时间显示精度跟计算机内部电子时钟频率有关，也可以在程序中灵活设定。如果在一个规定的时间内还没有收到卷烟燃烧计时终止的信号，即判定该卷烟为“熄火”，该卷烟燃烧时间作废，该数据将不参与计算卷烟平均燃烧时间。操作界面还有打印、保存和查看历史记录的功能。

本实用新型自动点火延时控制电路采用555定时器，触发后10-20秒断开加热线路，时间可调，避免长时间加热。24伏直流电源经过LM7812CT输出12伏直流电，经过电容滤波加在555定时器上，当触发按钮按下时，经三极管驱动放大电流，在输出端得到12伏直流电，加在接近开关和固态继电器上，此时点火器电源接通，加热片开始通电加热，一段时间后在输出端跳变为低电平，因而，固态继电器断开电路，停止加热。加热片通电延时断开时间长短由充放电电路电阻和电容的大小决定，调节阻值可以得到10-20秒的延时时间，避免长时间加热损坏加热片。

本实用新型对光源要求比较高，对于任何视觉检测系统，光源的选择都是至关重要的。它是创建图像对比度和反差的最强有力工具。合理的照明方案可以很容易的突出特征点并使环境对检测的影响降到最小。光源的选择取决于被测物的外形、材质、颜色、反光率以及应用环境等因素。经过大量反复的实验对比，本实用新型最后选定超高亮的白色散光LED灯。

LED灯的使用寿命大约10万小时，工作电流很小，可以节省能源。因为插烟板是两面插烟，因此，我们需要两个对称的光源，一边一个，光源的方向跟插烟板的方向平行，长度略小于插烟板的长度。视觉传感器工作电压为24VDC，为保证工作电压的一致性，光源的工作电压也使用24VDC。超高亮白色LED灯工作电压在3.0V到3.6V之间，其工作电流10mA-20mA，因此，光源采用的是6个超高亮白色LED灯串联再串上一个电阻，作为一路，然后15路串联以后的灯并联起来，整个光源的电流最大值是300mA。

本实用新型的电气原理是：按下电源开关，给开关电源加220伏50HZ交流电，开关电源输出24伏直流电，该直流电分别给点火延时电路、光源和视觉传感器供电。点火开关没有按下触发或滑块没有靠近接近开关时，两个固态继电器处于断开状态，调压模块不工作；当火开关按下触发并且滑块靠近接近开关时，两个固态继电器得到12伏直流电处于连通状态，此时220伏交流电加在调压模块上，通过调压后加在点火器上，加热片开始发热，三四秒钟以后可达到600摄氏度左右。

本实用新型的操作软件界面采用VB编程语言编写，界面友好大方，清晰明了。界面包括“开始检测”按钮、“退出”按钮、10个通道卷烟燃烧时间显示和各项数据表格。表格里面包括10支卷烟的状态、耗时、速度、速度平均值、速度最大值、速度最小值、变异系数、时间、卷烟牌号和检验员信息，点击“开始检测”按钮即可进行数据测定，点击“退出”按钮即可退出测试程序。“卷烟自由燃烧速度仪测定系统”界面左上角有四个菜单，分别是“文件”、“设置”、“帮助”和“关于”，点击“文件”菜单，可以看到有“打印”、“保存”和“关闭”三个功能，“打印”和“保存”是打印和保存当前数据，“关闭”是关闭该软件。点击“设置”菜单，在下拉菜单中可以看到“视觉传感器设置”、“历史数据查询”和“时间设定”三项内容。点击“帮助”，可以查看帮助文件，可以阅读参数设计方法、卷烟自由燃烧速度仪使用方法等信息。点击“关于”，可以查看本仪器的相关信息。

Claims (10)

1、一种卷烟自由燃烧速度测定仪，其特征在于，包括：

底座，在所述底座上设置有插烟板；

在所述底座上还设置有支架，在所述支架上设有视觉传感单元；

所述视觉传感单元位于所述插烟板的正上方；

控制单元，用于控制所述视觉传感单元对点燃的卷烟的自由燃烧速度进行数据采集；

数据处理单元，用于处理所述采集到的数据。

2、根据权利要求1所述的卷烟自由燃烧速度测定仪，其特征在于，所述插烟板呈“非”字型，所述“非”字型插烟板的两侧分别设有插烟位，各插烟位位于同一水平面上。

3、根据权利要求2所述的卷烟自由燃烧速度测定仪，其特征在于，

在所述底座上靠近所述插烟板的位置处设有点火装置。

4、根据权利要求3所述的卷烟自由燃烧速度测定仪，其特征在于，所述点火装置包括设在所述底座上的导轨以及滑动设置在所述导轨上的点火器；

在所述底座上靠近所述导轨的预定位置处设有行程开关；

所述控制单元包括点火延时电路，用于控制所述点火器对所述卷烟进行点火的时间。

5、根据权利要求4所述的卷烟自由燃烧速度测定仪，其特征在于，所述点火器为四氟块。

6、根据权利要求5所述的卷烟自由燃烧速度测定仪，其特征在于，所述视觉传感单元为智能摄像机。

7、根据权利要求6所述的卷烟自由燃烧速度测定仪，其特征在于，在所述支架上还设置有与所述控制单元电连接的照明单元。

8、根据权利要求7所述的卷烟自由燃烧速度测定仪，其特征在于，所述照明单元为LED灯。

9、根据权利要求1至6任一项权利要求所述的卷烟自由燃烧速度测定仪，其特征在于，所述卷烟自由燃烧速度测定设备还包括数据处理单元，用于对所述视觉传感单元所采集的数据进行处理。

10、根据权利要求9所述的卷烟自由燃烧速度测定仪，其特征在于，所述数据处理单元为与所述视觉传感单元相连的计算机。