CN218994303U - 一种加热不燃烧卷烟测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种加热不燃烧卷烟测量装置，测量部分采用滚轴加机器视觉技术；可以测量样品的分段长度和复合间隙；执行机构切换至间隙轴上时，样品下方切换为弱光源对样品的长度和圆周进行图像采集，滚轴旋转，每旋转3度采集一张图片，上位机计算出样品的平均长度和平均圆周值；以此将多个物理性能进行组合测量，显著增加测量效率，降低测量成本；抓取部分采用机器视觉技术进行样品坐标计算，四轴抓取机构利用真空进行负压抓取；并根据颜色传感器分辨样品方向，将烟头端朝外放置在测量位置上；因此上料转移时候不会导致样品的变形，更不会对加热不燃烧卷烟造成损伤；卷烟样品亦可以随意放置，不会因整齐堆码浪费时间。

Description

一种加热不燃烧卷烟测量装置

技术领域

本实用新型涉及卷烟检测技术领域，尤其涉及一种加热不燃烧卷烟测量装置。

背景技术

加热不燃烧卷烟是一种新型卷烟，通常较传统卷烟短，抽吸时具有不燃烧，有害物质少的突出特点，近来年在国内外颇为流行。

加热不燃烧烟通常由几段组成，类似于复合滤棒的结构，其物理特性检测除了传统卷烟的常规指标(重量、直径、长度、吸阻和硬度)外，还包括分段长度和复合间隙。

现有技术中的加热不燃烧卷烟测量装置存在以下缺点：

1、现有技术中加热不燃烧卷烟的多个物理性能不能进行测量组合，所需要到的装置种类和测量步骤较多，导致测量效率的降低和测量成本的增加；

2、现有技术中的加热不燃烧卷烟检测上料转移机构，会导致样品的变形，严重的会对加热不燃烧卷烟造成损伤。

3、现有技术中加热不燃烧卷烟检测上料转移机构需要待检测加热不燃烧卷烟堆码整齐，且朝向一致，这样会需要长时间堆码，降低检测效率。

因此需要研发出一种加热不燃烧卷烟测量装置来解决上述问题。

发明内容

本实用新型的目的就在于为了解决上述问题设计了一种加热不燃烧卷烟测量装置。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：

一种加热不燃烧卷烟测量装置，包括：

两根滚轴；滚轴的第一段为光轴区域，滚轴的第二段为间隙轴区域，两根滚轴的第一段置于同一端；两根滚轴平行设置，两根滚轴之间设置有用于光源通过的间隙；检测时，卷烟样品放置在两根滚轴的间隙上方；

两个同步轮；两根滚轴的第一段的端部分别连接两个同步轮；

同步带；两个同步轮通过同步带传动；

联轴器；

步进电机e；步进电机e的转轴通过联轴器与一个同步轮传动连接；

光源；光源置于两根滚轴的下方；

用于拍摄卷烟样品的第一相机；第一相机置于两根滚轴的上方；

PLC；第一相机的信号输出端与PLC的信号输入端连接，PLC的控制信号输出端分别与步进电机e的信号输入端和光源的信号输入端连接。

具体地，加热不燃烧卷烟测量装置还包括：

推杆；推杆的推动端置于两根滚轴的间隙上方，并用于推动卷烟样品；

滚轴框架基座；两根滚轴可转动的安装在滚轴框架基座上；

直线导轨；直线导轨的固定端固定在固定设备上；直线导轨的移动端与步进电机e均与滚轴框架基座固定连接；

气缸；气缸的固定端固定在固定设备上；气缸的移动端与直线导轨的移动端连接，PLC的控制信号输出端与气缸的信号输入端连接。

进一步地，加热不燃烧卷烟测量装置还包括气缸传感器，气缸传感器安装在气缸上，并用于检测气缸的工作状态，气缸传感器的信号输出端与PLC的信号输入端连接。

更进一步地，加热不燃烧卷烟测量装置还包括步进电机f、电缸f，步进电机f与电缸f连接，电缸f的移动端与推杆的固定端连接，电缸f的移动方向与滚轴平行，PLC的控制信号输出端与步进电机f的信号输入端连接。

优选地，加热不燃烧卷烟测量装置还包括第一镜头，第一镜头与第一相机连接，第一镜头为远心镜头。

具体地，加热不燃烧卷烟测量装置还包括：

Y轴电缸；

伺服电机a；伺服电机a与Y轴电缸连接；

X轴电缸；X轴电缸与Z轴电缸的移动端连接；

伺服电机b；伺服电机b与X轴电缸连接；

Z轴电缸；Z轴电缸与X轴电缸的移动端连接；Y轴电缸、X轴电缸、Z轴电缸的移动作用方向分别垂直；

步进电机c；步进电机c与Z轴电缸连接；

步进电机d；步进电机d与Z轴电缸的移动端连接；

浮动吸附头；浮动吸附头与步进电机d的转动端连接；

负压传感器；置于真空发生器与浮动吸附头之间的气路上；

真空发生器；真空发生器的作用端与浮动吸附头连接；

第二相机；第二相机置于卷烟样品的放置处上方；负压传感器的信号输出端、第二相机的信号输出端均与PLC的信号输入端连接，PLC的控制信号输出端分别与伺服电机a的信号输入端、伺服电机b的信号输入端、步进电机c的信号输入端、步进电机d的信号输入端、真空发生器的信号输入端连接；

第二镜头；第二相机和第二镜头连接。

进一步地，加热不燃烧卷烟测量装置还包括用于检测卷烟样品的颜色传感器，颜色传感器设置在X轴电缸下方；颜色传感器的信号输出端与PLC的信号输入端连接。

优选地，加热不燃烧卷烟测量装置还包括放料盘，卷烟样品置于放料盘上，放料盘置于X轴电缸下方。

本实用新型的有益效果在于：

本申请中测量部分采用滚轴加机器视觉技术；样品在光轴上时，滚轴下方的强光源可通过两根滚轴间隙穿透样品进行分段长度和复合间隙的图像采集，滚轴旋转，每个样品旋转90度采集一张图片，上位机计算出样品的分段长度和复合间隙；执行机构切换至间隙轴上时，样品下方切换为弱光源对样品的长度和圆周进行图像采集，滚轴旋转，每旋转3度采集一张图片，上位机计算出样品的平均长度和平均圆周值；以此将多个物理性能进行组合测量，显著增加测量效率，降低测量成本；抓取部分采用机器视觉技术进行样品坐标计算，四轴抓取机构移动至坐标处，利用真空进行负压抓取；抓取成功后，移动至测量部分上方，根据颜色传感器分辨样品方向，将烟头端朝外放置在测量位置上；因此上料转移时候不会导致样品的变形，更不会对加热不燃烧卷烟造成损伤；卷烟样品亦可以随意放置，不会因整齐堆码浪费时间。

附图说明

图1是本实用新型的总体结构示意图；

图2是本实用新型中抓取装置的结构示意图；

图3是本实用新型中滚轴的俯视图；

图4是本实用新型中气缸的结构示意图；

图5是测量分段长度和复合间隙时相机镜头和下方结构位置示意图；

图6是测量圆周和长度时相机镜头和下方结构位置示意图；

图中：1-Y轴电缸，2-伺服电机a，3-X轴电缸，4-伺服电机b，5-拖链，6-相机安装座，7-第二相机，8-第二镜头，9-负压传感器，10-真空发生器，11-步进电机c，12-步进电机d，13-Z轴电缸，14-浮动吸附头，15-导向轴，16-颜色传感器，17-卷烟样品，18-放料盘，19-滚轴框架，20-滚轴，21-同步轮，22-同步带，23-联轴器，24-步进电机e，25-气缸传感器，26-气缸，27-直线导轨，28-滚轴框架基座，29-推杆，30-步进电机f，31-光源，32-第一镜头，33-镜头安装板，34-第一相机，35-基板，36-电磁阀。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。

如图1、3-6所示，一种加热不燃烧卷烟测量装置，包括测量部分，测量部分包括：

两根滚轴20；滚轴20的第一段为光轴区域，滚轴20的第二段为间隙轴区域，两根滚轴20的第一段置于同一端；两根滚轴20平行设置，两根滚轴20之间设置有用于光源31通过的间隙；检测时，卷烟样品17放置在两根滚轴20的间隙上方；

两个同步轮21；两根滚轴20的第一段的端部分别连接两个同步轮21；

同步带22；两个同步轮21通过同步带22传动；

联轴器23；

步进电机e24；步进电机e24的转轴通过联轴器23与一个同步轮21传动连接；

光源31；光源31置于两根滚轴20的下方；

用于拍摄卷烟样品17的第一相机34；第一相机34置于两根滚轴20的上方；

PLC；第一相机34的信号输出端与PLC的信号输入端连接，PLC的控制信号输出端分别与步进电机e24的信号输入端和光源31的信号输入端连接；

推杆29；推杆29的推动端置于两根滚轴20的间隙上方，并用于推动卷烟样品17；

滚轴框架基座28；两根滚轴20可转动的安装在滚轴框架基座28上；在一些实施合理中，两根滚轴20可转动的安装在滚轴框架19上，滚轴框架19再安装在滚轴框架基座28上；

直线导轨27；直线导轨27的固定端固定在固定设备上；直线导轨27的移动端与步进电机e24均与滚轴框架基座28固定连接；

气缸26；气缸26的固定端固定在固定设备上；气缸26的移动端与直线导轨27的移动端连接，PLC的控制信号输出端与气缸26的信号输入端连接。

气缸传感器25；气缸传感器25安装在气缸26上，并用于检测气缸26的工作状态，气缸传感器25的信号输出端与PLC的信号输入端连接。

步进电机f30、电缸f；步进电机f30与电缸f连接，电缸f的移动端与推杆29的固定端连接，电缸f的移动方向与滚轴20平行，PLC的控制信号输出端与步进电机f30的信号输入端连接。

第一镜头32；第一镜头32与第一相机34连接，第一镜头32为远心镜头。第一镜头32通过镜头安装板33支撑；

如图1、2所示，加热不燃烧卷烟测量装置还包括抓取部分，抓取部分包括：

Y轴电缸1；

伺服电机a2；伺服电机a2与Y轴电缸1连接；

X轴电缸3；X轴电缸3与Z轴电缸13的移动端连接；导向轴滑轨15用于对X轴电缸的另一端的导向支承；

伺服电机b4；伺服电机b4与X轴电缸3连接；

Z轴电缸13；Z轴电缸13与X轴电缸3的移动端连接；Y轴电缸1、X轴电缸3、Z轴电缸13的移动作用方向分别垂直；

步进电机c11；步进电机c11与Z轴电缸13连接；

步进电机d12；步进电机d12与Z轴电缸13的移动端连接；

浮动吸附头14；浮动吸附头14与步进电机d12的转动端连接；

负压传感器9；置于真空发生器10与浮动吸附头14之间的气路上；

真空发生器10；真空发生器10的作用端与浮动吸附头14连接；

第二相机7；第二相机7置于卷烟样品17的放置处上方；负压传感器9的信号输出端、第二相机7的信号输出端均与PLC的信号输入端连接，PLC的控制信号输出端分别与伺服电机a2的信号输入端、伺服电机b4的信号输入端、步进电机c11的信号输入端、步进电机d12的信号输入端、真空发生器10的信号输入端连接；

第二镜头8；第二相机7和第二镜头8连接；第二相机7安装在相机安装座6上，相机安装座6固定位置设置；

用于检测卷烟样品17的颜色传感器16；颜色传感器16设置在X轴电缸3下方；颜色传感器16的信号输出端与PLC的信号输入端连接。

放料盘18；卷烟样品17置于放料盘18上，放料盘18置于X轴电缸3下方。

如图1所示，在一些实施例中，还设置有基板35，步进电机f30、电缸f安装在支架上，支架、光源31、放料盘18、直线导轨27的固定端、气缸26的固定端均固定安装在基板35上。

如图1所示，PLC通过控制电磁阀36以达到气缸26的控制。此外还示出了与伺服电机b4连接的拖链5。

如图1、2所示，抓取部分的工作原理：卷烟样品17散乱的放置在放料盘18中后，第二相机7和第二镜头8对卷烟样品17进行图像采集，PLC计算出卷烟样品17的坐标后，PLC控制伺服电机a2和伺服电机b4驱动Y轴电缸1和X轴电缸3协同运动至对应座标点上方，步进电机d12驱动浮动吸附头14旋转至和样品平行方向，步进电机c11驱动Z轴电缸13向下移动，同时真空发生器10打开，负压传感器9判断样品17成功抓取后，步进电机c11驱动Z轴电缸13向上运动至复位点，伺服电机a2和伺服电机b4驱动Y轴电缸1和X轴电缸3协同运动至颜色传感器16附近，步进电机d12驱动浮动吸附头12旋转，颜色传感器16判断后，负压吸附头12将样品17的尾部旋转至朝外，等待进入圆周长度等的测量。

如图1、3-6所示，测量部分的工作原理：首先滚轴20分为光轴区域和间隙轴区域，该两根滚轴两端装有同步轮21，同步轮21上套有同步带22，当步进电机e24通过联轴器23驱动滚轴20旋转时，另一根滚轴在同步带22传动下也会相同方向旋转，从而带动卷烟卷烟样品17跟着旋转。当测量分段长度和复合间隙时，卷烟样品17位于滚轴20光轴区域，当测量圆周长度时，卷烟样品17位于滚轴20间隙轴区域。

工作时，需要测量样品分段长度和复合间隙和不需要测量样品分段长度和复合间隙两种方式。当需要测量样品分段长度和复合间隙时，PLC控制电磁阀动作，气缸26处于伸出状态，传感器25信号灯灭。卷烟样品17被抓取结构放置在滚轴20的光轴区间上并随着滚轴20旋转，下方放置光源31，此时光源处于强光状态，分段长度和复合间隙测量完成后，PLC控制电磁阀动作，气缸26处于缩回状态，气缸传感器25信号灯亮，滚轴框架基座28跟随气缸26在直线导轨27上滑动至另一个位置，其中，滚轴框架19、步进电机e24和滚轴20等都安装在滚轴框架基座28上。与此同时，卷烟样品17因为有推杆29的限位作用，不跟随滚轴20一起移动，因此，卷烟样品17由滚轴20的光轴区间移动到滚轴20的间隙轴区域，此时光源31处于弱光状态，卷烟样品17随着滚轴20旋转，可测量样品的圆周和长度值。

如图6所示，当不需要测量样品的分段长度和复合间隙时，气缸26将一直保持缩回状态，卷烟样品17将被抓取结构直接放置在滚轴20的间隙轴区间。

如图4和5所示，当样品需要测量样品分段长度和复合间隙时，PLC控制电磁阀动作，气缸26处于伸出状态，此时滚轴20的光轴区间处于远心镜头32正下方，抓取结构将卷烟样品17放置在滚轴20的光轴区间。

测量分段长度和复合间隙完毕后，PLC控制电磁阀关闭动作，气缸26处于缩回状态，此时滚轴20的间隙区间处于远心镜头32的正下方，光源31切换为弱光状态，卷烟样品17处于滚轴20的间隙区间中，滚轴20旋转带动卷烟样品17旋转，第一相机34采集图像后，上位机(可以是PLC本身，亦可以是独立存在的)处理后给出平均圆周和平均长度值。测量完成后，推杆29向前运动，将卷烟样品17推出滚轴20，卷烟样品17离开本单元测量，本单元本次测量完成，等待下次测量。

加热不燃烧卷烟通常比常规卷烟较短，目前市面上常见的最短长度为45mm。该仪器采用料盘模式，只需将样品铺放在料盘上，机器视觉技术进行位置计算，采用四轴加真空吸附进行对样品的抓取，解决了传统料斗对加热不燃烧卷烟需要堆码整齐的难题。

分段长度和复合间隙测量采用机器视觉技术和强光加旋转滚轴技术；其中，旋转滚轴由两根有缝隙的光轴组成，将样品置于两根光轴上，光轴下方放置强光源，测量时，光轴同方向旋转带动样品旋转一圈，正上方的视觉系统每旋转90度采集一张图片，采集完成后由上位机计算出分段长度和复合间隙的测量平均值。

长度和圆周测量采用间隙轴，测量时，间隙轴下方光源为弱光模式，间隙轴同方向旋转带动样品旋转一圈，正上方的视觉系统每旋转3度采集一张图片，采集完成后由上位机计算出长度和圆周的测量平均值。

卷烟样品采用同一个相机镜头测量圆周、长度、分段长度和复合间隙，结构紧凑。采用光轴和间隙轴切换的方式，更能精准测量样品的圆周长度分段长度和复合间隙值。样品可测量多点圆周值。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种加热不燃烧卷烟测量装置，其特征在于，包括：

两根滚轴；滚轴的第一段为光轴区域，滚轴的第二段为间隙轴区域，两根滚轴的第一段置于同一端；两根滚轴平行设置，两根滚轴之间设置有用于光源通过的间隙；检测时，卷烟样品放置在两根滚轴的间隙上方；

两个同步轮；两根滚轴的第一段的端部分别连接两个同步轮；

同步带；两个同步轮通过同步带传动；

联轴器；

步进电机e；步进电机e的转轴通过联轴器与一个同步轮传动连接；

光源；光源置于两根滚轴的下方；

用于拍摄卷烟样品的第一相机；第一相机置于两根滚轴的上方；

PLC；第一相机的信号输出端与PLC的信号输入端连接，PLC的控制信号输出端分别与步进电机e的信号输入端和光源的信号输入端连接。

2.根据权利要求1所述的一种加热不燃烧卷烟测量装置，其特征在于，加热不燃烧卷烟测量装置还包括：

推杆；推杆的推动端置于两根滚轴的间隙上方，并用于推动卷烟样品；

滚轴框架基座；两根滚轴可转动的安装在滚轴框架基座上；

直线导轨；直线导轨的固定端固定在固定设备上；直线导轨的移动端与步进电机e均与滚轴框架基座固定连接；

气缸；气缸的固定端固定在固定设备上；气缸的移动端与直线导轨的移动端连接，PLC的控制信号输出端与气缸的信号输入端连接。

3.根据权利要求2所述的一种加热不燃烧卷烟测量装置，其特征在于，加热不燃烧卷烟测量装置还包括气缸传感器，气缸传感器安装在气缸上，并用于检测气缸的工作状态，气缸传感器的信号输出端与PLC的信号输入端连接。

4.根据权利要求2所述的一种加热不燃烧卷烟测量装置，其特征在于，加热不燃烧卷烟测量装置还包括步进电机f、电缸f，步进电机f与电缸f连接，电缸f的移动端与推杆的固定端连接，电缸f的移动方向与滚轴平行，PLC的控制信号输出端与步进电机f的信号输入端连接。

5.根据权利要求1所述的一种加热不燃烧卷烟测量装置，其特征在于，加热不燃烧卷烟测量装置还包括第一镜头，第一镜头与第一相机连接，第一镜头为远心镜头。

6.根据权利要求1所述的一种加热不燃烧卷烟测量装置，其特征在于，加热不燃烧卷烟测量装置还包括：

Y轴电缸；

伺服电机a；伺服电机a与Y轴电缸连接；

X轴电缸；X轴电缸与Z轴电缸的移动端连接；

伺服电机b；伺服电机b与X轴电缸连接；

Z轴电缸；Z轴电缸与X轴电缸的移动端连接；Y轴电缸、X轴电缸、Z轴电缸的移动作用方向分别垂直；

步进电机c；步进电机c与Z轴电缸连接；

步进电机d；步进电机d与Z轴电缸的移动端连接；

浮动吸附头；浮动吸附头与步进电机d的转动端连接；

负压传感器；置于真空发生器与浮动吸附头之间的气路上；

真空发生器；真空发生器的作用端与浮动吸附头连接；

第二相机；第二相机置于卷烟样品的放置处上方；负压传感器的信号输出端、第二相机的信号输出端均与PLC的信号输入端连接，PLC的控制信号输出端分别与伺服电机a的信号输入端、伺服电机b的信号输入端、步进电机c的信号输入端、步进电机d的信号输入端、真空发生器的信号输入端连接；

第二镜头；第二相机和第二镜头连接。

7.根据权利要求6所述的一种加热不燃烧卷烟测量装置，其特征在于，加热不燃烧卷烟测量装置还包括用于检测卷烟样品的颜色传感器，颜色传感器设置在X轴电缸下方；颜色传感器的信号输出端与PLC的信号输入端连接。

8.根据权利要求6所述的一种加热不燃烧卷烟测量装置，其特征在于，加热不燃烧卷烟测量装置还包括放料盘，卷烟样品置于放料盘上，放料盘置于X轴电缸下方。

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