CN212514450U - 一种模拟人体卷烟抽吸全过程的机械手臂 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种模拟人体卷烟抽吸全过程的机械手臂，其包括依次连接的底座(1)、第一机械手臂(3)、第二机械手臂(4)、机械手(5)、烟支夹持器(6)；所述烟支夹持器(6)包括烟支插入口(61)和烟支抽吸管(62)，所述烟支抽吸管(62)与吸烟模拟机连接，所述机械手臂还包括弹灰机构(7)。本实用新型机械手臂控制所述烟支夹持器(6)携带烟支从抽吸位置到弹灰位置摆臂，更加真实的模拟了烟支在燃烧过程中发生运动时，空气气流将对烟支燃烧灰柱的影响。同时，当所述烟支夹持器(6)携带烟支从抽吸位置到弹灰位置后，所述弹片(72)点弹烟支，进行弹灰，更加真实的模拟人体卷烟抽吸过程。
Description
技术领域
本实用新型涉及卷烟抽吸检测领域，尤其是涉及一种模拟人体卷烟抽吸全过程的机械手臂。
背景技术
卷烟在燃烧过程中会形成灰柱，由于卷烟叶组配方，材料配方，物理指标等方面的差异性，卷烟灰柱相比未燃烧前烟支会有不同程度的收缩，同时也会产生裂灰和劈灰情况(劈灰指卷烟燃烧灰柱灰片剥离灰柱主体而向外劈开)，而卷烟包灰是卷烟产品在燃烧过程中消费者直观感受到的重要外观形态，包灰效果优劣直接影响着消费者对卷烟产品质量的判断。同时，卷烟在抽吸过程中，烟支的频繁落灰、飞灰，严重时发生燃烧锥脱落的现象，不仅污染环境，也是引起消费者及被迫吸烟者对所处环境不适、反感的重要影响因素之一，还会影响消费者对于卷烟品牌的忠诚度，甚至带来一定安全隐患。
目前，针对卷烟燃烧包灰样品的检测设备和技术主要包括：静燃图像分析法，抽吸模式图像分析法，CT扫描法等，所采用的技术手段均是在卷烟样品置于固定位置进行检测，检测数据不能精准反应出消费者在实际消费过程中卷烟燃烧包灰性能状态，具体原因在于两个方面，首先静止的烟支燃烧测试不能反映人体典型抽吸动作，即不能模拟人体在抽吸过程中是以抽吸点为起点，烟灰缸为终点的挥臂运动路径。当烟支在燃烧过程中发生运动时，空气气流将对烟支灰柱性能产生较大影响。另一方面，典型的消费者抽吸过程中，完成一口抽吸后，消费者手持烟支到达烟灰缸后会进行弹灰动作，该动作对卷烟包灰性能的测试尤为关键，因此，静止测量不能准确反映测试样品应用于生产和生活时的优劣性。
为了解决以上问题，提出本实用新型。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了解决现有静置燃烧检测方法的不足，提供一种模拟人体卷烟抽吸全过程的机械手臂及其模拟方法。
本实用新型提供一种模拟人体卷烟抽吸全过程的机械手臂，其包括依次连接的底座1、第一机械手臂3、第二机械手臂4、机械手5、烟支夹持器6；
所述烟支夹持器6包括烟支插入口61和烟支抽吸管62，所述烟支抽吸管62 与吸烟模拟机连接；
所述机械手臂还包括弹灰机构7。
优选地，所述底座1和旋转台2之间连接部位为第一连接处11，所述旋转台2与第一机械手臂3之间连接部位为第二连接处22，所述第一机械手臂3与所述第二机械手臂4之间连接部位为第三连接处33，所述第二机械手臂4和所述机械手5之间连接部位为第四连接处44；
所述第二连接处22、第三连接处33、第五连接处55为转动式连接，所述第一连接处11、第四连接处44为旋转式连接。
所述旋转台2沿第一连接处11所在平面相对于所述底座1旋转；所述机械手5沿第四连接处44所在平面相对于所述第二机械手臂4旋转；以此模拟真实抽吸过程中吸烟者肩膀转动、肘部转动以及翻转手腕的动作。典型的消费者抽吸过程包括，完成一口抽吸后，消费者手持烟支，以肘为轴心，嘴为起点，烟灰缸为终点的挥臂摆动动作，以及到达烟灰缸后，以腕关节为轴心的翻手腕动作或者在挥臂摆动过程中，同时完成翻手腕动作，最后完成弹烟灰动作。
优选地，所述弹灰机构7包括支撑件71和弹片72，所述弹灰机构7固定于所述烟支夹持器6上或者单独置于工作台上。
基于所述的机械手臂模拟人体卷烟抽吸全过程的方法，其具体包括以下步骤：
(1)点燃烟支，设置吸烟模拟机抽吸模式，并启动抽吸；同时或然后，
(2)启动机械手臂并设置控制参数，使所述烟支夹持器6携带烟支从抽吸位置到弹灰位置摆臂；
(3)到达弹灰位置后，所述弹片72点弹烟支，进行弹灰，弹灰结束后，所述烟支夹持器6携带烟支从弹灰位置到抽吸位置摆臂，完成一次抽吸动作；
(4)重复步骤(2)-(3)完成多次抽吸动作。
优选地，步骤(2)中所述烟支夹持器6携带烟支从抽吸位置到弹灰位置摆臂过程在中经过伏案位置，并停留一定时间，以模拟人体抽吸之后，不进行弹灰动作时的烟支停留状态。
所述抽吸位置到所述底座1底部的高度为第一高度，所述伏案位置到所述底座1底部的高度为第二高度，所述弹灰位置到所述底座1底部的高度为第三高度，所述第一高度大于所述第二高度，所述第二高度大于所述第三高度。
优选地，步骤(1)中吸烟模拟机抽吸模式为ISO，FTC，Massachusetts抽吸模式。
相对于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：
1、本实用新型机械手臂，包括弹灰机构7，所述弹灰机构7包括支撑件71 和弹片72，所述弹灰机构7固定于所述烟支夹持器6上或者单独放置。当所述烟支夹持器6携带烟支从抽吸位置到弹灰位置后，所述弹片72点弹烟支，进行弹灰，更加真实的模拟人体卷烟抽吸过程。
2、本实用新型机械手臂控制所述烟支夹持器6携带烟支从抽吸位置到弹灰位置摆臂。而典型的消费者抽吸过程包括，完成一口抽吸后，消费者手持烟支，以肘为轴心，嘴为起点，烟灰缸为终点的挥臂摆动动作，以及到达烟灰缸后，以腕关节为轴心的翻手腕动作或者在挥臂摆动过程中，同时完成翻手腕动作，最后完成弹烟灰动作。本实用新型机械手臂更加真实的模拟了烟支在燃烧过程中发生运动时，空气气流将对烟支灰柱的影响。
3、在本实用新型优选地实施方案中，所述烟支夹持器6携带烟支从抽吸位置到弹灰位置摆臂过程在中经过伏案位置，并停留一定时间，以模拟人体抽吸之后，不进行弹灰动作时的烟支停留状态。
4、本实用新型机械手臂模拟消费者抽吸卷烟的动作路径，可确保每次模拟动作路径的一致性，继而有效提高卷烟燃烧包灰特性检测的精度。
附图说明
图1本实用新型机械手臂处于抽吸位置的状态图；
图2本实用新型机械手臂处于伏案位置的状态图；
图3本实用新型机械手臂处于弹灰位置的状态图；
图4为达设定采集燃烧长度时对应图像采集的状态图；
1-底座，2-旋转台，3-第一机械手臂，4-第二机械手臂，5-机械手，6-烟支夹持器，7-弹灰机构，11-第一连接处，22-第二连接处，33-第三连接处，44-第四连接处，55-第五连接处，61-烟支插入口，62-烟支抽吸管，71-弹片，72-弹片支撑件。
具体实施方式：
本实施例采用本实用新型所述的机械手臂模拟真实人体卷烟抽吸环境以及抽吸过程，以此更加准确的检测烟支抽吸过程中烟支的包灰性能。具体测试过程如下：
(1)点燃烟支，设置吸烟模拟机抽吸模式，并启动抽吸；同时或然后，
(2)启动机械手臂并设置控制参数，使所述烟支夹持器6携带烟支从抽吸位置到弹灰位置摆臂；
(3)到达弹灰位置后，所述弹片72点弹烟支，进行弹灰，弹灰结束后，所述烟支夹持器6携带烟支从弹灰位置到抽吸位置摆臂，完成一次抽吸动作；
(4)重复步骤(2)-(3)完成多次抽吸动作。
步骤(2)中所述烟支夹持器6携带烟支从抽吸位置到弹灰位置摆臂过程在中经过伏案位置，并停留一定时间，以模拟人体抽吸之后，不进行弹灰动作时的烟支停留状态。
所述抽吸位置到所述底座1底部的高度为第一高度，所述伏案位置到所述底座1底部的高度为第二高度，所述弹灰位置到所述底座1底部的高度为第三高度，所述第一高度大于所述第二高度，所述第二高度大于所述第三高度。
步骤(1)中吸烟模拟机抽吸模式为FTC抽吸模式。
选取两组同一批卷烟样品1-5(两组中样品1属于同一批，但样品1和样品 2-5不是同一批)，分别进行本实用新型所述的模拟动态抽吸以及静态抽吸，抽吸过程中对检测样品图像进行实时记录分析，待检测样品达设定采集燃烧长度后，检测结束，结束后采集燃烧长度范围内指标数据平均值作为样品检测指标结果。表1为在不同条件下设定某卷烟样品采集燃烧长度为30mm条件下的凝灰指数检测结果。图4为达设定采集燃烧长度时对应图像采集。
凝灰指数的计算公式：卷烟燃烧凝灰指数AI，采用下式进行计算：
其中，Sr为灰柱裂痕部分面积；St为灰柱整体面积；
待检测卷烟烟支的卷烟燃烧凝灰指数AI为多个摄像头采集图像计算结果的均值；
表1不同条件下卷烟凝灰指数检测结果
由检测结果可见，模拟人体抽吸由于在模拟抽吸过程中部分图像在烟支弹烟灰后进行图像采集，在图像处理过程中对卷烟燃烧锥进行了对比图像处理，去除燃烧锥在实际抽吸过程中不会产生落灰部分图像采集。因此，同一批样品模拟动态抽吸凝灰指数高于静止抽吸时采集凝灰指数。由于真实的抽吸过程中吸烟者摆臂带动烟支发生运动时，空气气流将对烟支灰柱的影响，所以本实施例中，模拟动态抽吸卷烟凝灰指数对于研究真实抽吸时卷烟凝灰指数具有参考价值。
Claims (3)
1.一种模拟人体卷烟抽吸全过程的机械手臂，其特征在于，其包括依次连接的底座(1)、第一机械手臂(3)、第二机械手臂(4)、机械手(5)、烟支夹持器(6)；
所述烟支夹持器(6)包括烟支插入口(61)和烟支抽吸管(62)，所述烟支抽吸管(62)与吸烟模拟机连接；
所述机械手臂还包括弹灰机构(7)。
2.根据权利要求1所述的机械手臂，其特征在于，所述底座(1)和旋转台(2)之间连接部位为第一连接处(11)，所述旋转台(2)与第一机械手臂(3)之间连接部位为第二连接处(22)，所述第一机械手臂(3)与所述第二机械手臂(4)之间连接部位为第三连接处(33)，所述第二机械手臂(4)和所述机械手(5)之间连接部位为第四连接处(44)；
所述第二连接处(22)、第三连接处(33)、第五连接处(55)为转动式连接，所述第一连接处(11)、第四连接处(44)为旋转式连接。
3.根据权利要求1所述的机械手臂，其特征在于，所述弹灰机构(7)包括支撑件(71)和弹片(72)，所述弹灰机构(7)固定于所述烟支夹持器(6)上或者单独置于工作台上。
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| CN202020593950.0U CN212514450U (zh) | 2020-04-20 | 2020-04-20 | 一种模拟人体卷烟抽吸全过程的机械手臂 |
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Publications (1)
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| CN202020593950.0U Active CN212514450U (zh) | 2020-04-20 | 2020-04-20 | 一种模拟人体卷烟抽吸全过程的机械手臂 |
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- 2020-04-20 CN CN202020593950.0U patent/CN212514450U/zh active Active
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