CN203965331U - 一种烟叶自由燃烧性测试装置 - Google Patents
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Abstract
一种烟叶自由燃烧性测试装置，其特征在于：包括底板、通过支柱座放在底板上的测试台面、设置在测试台面上方的图像采集系统以及位于测试台面下方且固定在底板上的点火装置。该装置是基于计算机识别和图像处理技术，可通过照相机实时采集被点燃烟叶的燃烧情况，经过图像处理判定烟叶阴燃的起止时间，计算烟叶的燃烧时间，进而实现对烟叶自由燃烧性的测试与判断，本装置可实现自动点火、自动测试及数据统计等功能，大幅减少了人工检测的工作量及引入的人为误差，能有效提高测试结果的准确性和精度。
Description
技术领域
本实用新型属于烟草检测领域，具体涉及一种烟叶自由燃烧性测试装置。
背景技术
烟叶为卷烟和雪茄烟的主要原料，自由燃烧性是烟叶的重要物理特性之一，包括阴燃保火力和静燃速率，受烟草种植农艺措施、烟叶生长部位、组织结构和化学成分等因素的影响。烟叶含纤维素高和组织疏松有利于燃烧，糖类含量过高有降低燃烧性的倾向。一般矿物质总含量高则燃烧性较好，其中金属元素有助燃作用，以钾的助燃能力最强；非金属元素有抑制燃烧作用，以氯的阻燃性最显著，硫、磷次之。钾、氯比常被用作衡量烟叶燃烧性的一项指标。烟灰颜色也可部分反映烟叶的燃烧性，燃烧充分的烟灰呈白或灰白色，燃烧不良的呈暗黑色。烟叶的燃烧性直接影响卷烟产品的燃烧性，而卷烟的燃烧性能直接影响卷烟的感官质量和烟气成分，GB 5606.6-2005《卷烟 第6部分：质量综合判定》将卷烟“熄火”定为A类质量缺陷。烟叶燃烧性对卷烟产品的烟气成分也有重要影响，《烤烟烟叶理化特性对烟气有害成分释出量的影响》（卷烟降焦技术国际研讨会论文集，1999年，P.25-32）一文提到烟叶自由燃烧速率与烟气有害成分呈极显著相关，《烟草生产，化学和技术》（D.Layten Davis ，2003年，化学工业出版社）指出烟叶自由燃烧速率对焦油释放量有重要影响，《烤烟物理特性和化学成分与烟气组分的关系》（四川农业大学学报，2009，27（4）：427-432）一文指出单料烟烟气总粒相物、焦油、一氧化碳和烟气烟碱释放量都与单料烟的自由燃烧速率呈负相关。
现行烟草行业标准YC 0004-1992《烟叶 自由燃烧性的测试方法》定义烟叶“自由燃烧”为“烟叶点燃后非明火条件下的燃烧”；“自由燃烧性”为“在自由燃烧条件下，烟叶点燃后持续燃烧的能力”。该标准规定的测试方法是：分别在烟叶的“叶尖”、“叶中”和“叶基”三处剪下30 mm×20 mm大小的小片，用电热头点燃烟叶，阴燃时打开计时秒表，注意观察阴燃情况，待最后一个火点熄灭，记下秒表上的读数，即阴燃时间（t），用阴燃时间评价烟叶的自由燃烧性。目前根据YC 0004-1992测试烟叶的自由燃烧性时均采用人工判断烟叶阴燃是否终止、秒表计时并手工测试烟叶的阴燃长度，受操作人员影响大，测试结果重复性差，难以在实际生产中推广应用。
发明目的
本实用新型的目的正是基于上述现有技术状况而提供一种烟叶自由燃烧性测试装置，该装置是基于计算机识别和图像处理技术，可通过照相机实时采集被点燃烟叶的燃烧情况，经过图像处理判定烟叶阴燃的起止时间，计算烟叶的燃烧时间，进而实现对烟叶自由燃烧性的测试与判断，本装置可实现自动点火、自动测试及数据统计等功能，能有效提高测试结果的准确性和精度。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种烟叶自由燃烧性测试装置，包括底板、通过支柱座放在底板上的测试台面、设置在测试台面上方的图像采集系统以及位于测试台面下方且固定在底板上的点火装置，所述测试台面上开设有多个烟叶夹持孔位并设有与孔位数量匹配的烟叶样品压片；图像采集系统包括相机、镜头以及设置在镜头上的防烟膜，图像采集系统通过与测试台面侧板相连接的龙门框吊装在测试台面上方，所述图像采集系统通过数据线与图像处理系统相连接，在测试台面的两侧板上安装有照明光源；点火装置包括与烟叶夹持孔位数量相对应的电热点火头并通过升降驱动电机进行上下位移。
在本实用新型中，烟叶夹持孔位的形状为30mm×20mm的矩形孔，所述烟叶样品压片与夹持孔位形状相匹配，为矩形框式结构，内框尺寸30mm×20mm。
所述照明光源为LED排灯，光源安装时具有一定的倾斜角度，并对准样品夹持器的中心位置。
所述电热点火头为电热丝式或是电热片式。本发明所述的点火装置为非明火的电热点火装置，即点火时通过电热装置产生的高温点燃烟叶，不产生火焰。点火装置的点火头形状为圆形，直径为（10±0.5）mm，点火头的温度在(540±10)℃。点火装置通过电动或气动等机械升降传动机构靠近烟叶样品并将其点燃，测试过程中点火装置不会影响相机对叶片图像的采集。
所述镜头上的防烟膜为一玻璃片,可防止烟气损坏相机镜头。
所述图像处理系统为基于计算机的图像处理软件（可利用现有计算机图像处理软件如photoshop、imageJ等完成），可实时采集相机输出的数字信号，获取样品烟叶每一帧图像的位图信息，对图像进行去噪、滤波、畸变矫正、裁剪、图像分割、轮廓提取等处理，获取烟叶样品的特性，对比每一帧烟叶图像的变化，判定烟叶样品的燃烧状态。
本实用新型的工作原理如下：
用点火装置点燃烟叶，使烟叶进行阴燃。阴燃过程中，烟叶的表面形貌会发生变化，使用相机配有合适的镜头可以采集到烟叶阴燃时的图像，通过恰当的算法可以实时分析烟叶的特征，从而判定烟叶的燃烧状态，最终分别记录每片烟叶阴燃的起始和终止时间，统计得出烟叶的阴燃时间。
本实用新型的工作步骤如下：
将烟叶样品夹持器中间，烟叶30mm×20mm部分悬空，其余被夹持器压住，打开电热点火装置并接触烟叶的中心位置（4-5）s，点燃烟叶后，记录起始时间，点火装置离开烟叶，相机开始采集烟叶的实时图像并分析，当阴燃停止或叶片30mm×20mm部分燃烧完全后，记录终止时间。终止时间与起始时间相减即为烟叶的阴燃时间。通过阴燃时间分析判断烟叶的自由燃烧性。
本实用新型的优点在于：提出了一种烟叶自由燃烧性测试装置，该装置可实现自动点火和非接触式自动测试，大幅减少了人工检测的工作量及引入的人为误差，有效地提高了检测精度及检测效率。
附图说明
图1 为烟叶自由燃烧性测试装置整体结构图。
图2 为烟叶夹持及图像采集系统结构图。
图3 为点火装置结构图。
图4 为点火装置中一种点火头(电热片式)实例结构图。
图5 为点火装置中另一种点火头（电热丝式）实例结构图。
图中标号如下：1. 相机，2. 镜头，3 .防烟膜，4. 光源 ， 5 .测试台面，6.点火装置（包括电热片式和电热丝式），7.样品压片，8.夹持孔位，9.龙门框，10.电机，11.底板，12.支柱。
具体实施方式
本实用新型以下结合附图做进一步描述：
如图1-3所示：一种烟叶自由燃烧性测试装置，包括底板11、通过支柱12座放在底板上的测试台面5、设置在测试台面上方的图像采集系统以及位于测试台面下方且固定在底板11上的点火装置6，所述测试台面5上开设有多个烟叶夹持孔位8并设有与孔位数量匹配的烟叶样品压片7；图像采集系统包括相机1、镜头2以及设置在镜头上的防烟膜3，图像采集系统通过与测试台面侧板相连接的龙门框9吊装在测试台面5上方，所述图像采集系统通过数据线与图像处理系统相连接，在测试台面的两侧板上安装有照明光源4；点火装置6包括与烟叶夹持孔位数量相对应的电热点火头并通过升降驱动电机10进行上下位移。
所述电热点火头可为电热片式或是电热丝式（参见图4、5）
本实用新型的具体操作如下：
1、将待测烟叶样品分别放置于测试台面5上，用样品压片7压好烟叶样品，打开相机1、电热点火装置6和照明光源4；
2、电热点火装置6对准样品中心，通过电机10带动电热点火装置6由下向上运动并接触烟叶样品，5秒后在电机10的带动下离开样品表面，记录起始时间；
3、相机1开始采集烟叶的实时图像并分析，当叶片阴燃结束后，记录终止时间。终止时间与起始时间相减即为烟叶的阴燃时间。
Claims (6)
1.一种烟叶自由燃烧性测试装置，其特征在于：包括底板、通过支柱坐放在底板上的测试台面、设置在测试台面上方的图像采集系统以及位于测试台面下方且固定在底板上的点火装置，所述测试台面上开设有多个烟叶夹持孔位并设有与孔位数量匹配的烟叶样品压片；图像采集系统包括相机、镜头以及设置在镜头上的防烟膜，图像采集系统通过与测试台面侧板相连接的龙门框吊装在测试台面上方，所述图像采集系统通过数据线与图像处理系统相连接，在测试台面的两侧板上安装有照明光源；点火装置包括与烟叶夹持孔位数量相对应的电热点火头并通过升降驱动电机进行上下位移。
2.根据权利要求1所述的烟叶自由燃烧性测试装置，其特征在于：所述烟叶样品压片为矩形框式结构，内框尺寸30mm×20mm。
3.根据权利要求1所述的烟叶自由燃烧性测试装置，其特征在于：烟叶夹持孔位的形状为30mm×20mm的矩形孔。
4.根据权利要求1所述的烟叶自由燃烧性测试装置，其特征在于：所述照明光源为LED排灯。
5.根据权利要求1所述的烟叶自由燃烧性测试装置，其特征在于：所述电热点火头为电热丝式或是电热片式。
6.根据权利要求1所述的烟叶自由燃烧性测试装置，其特征在于：所述镜头上的防烟膜为一玻璃片。
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