CN103884717B - 一种自动测试特种滤棒截面特征参数的装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动测试特种滤棒截面特征参数的装置及测量方法，包括自动进料装置、旋转夹持装置、接料平台、切割装置和视频采集装置，滤棒样品从所述自动进料装置的出料口下到接料平台，并通过旋转夹持装置夹持，由旋转夹持装置传送至切割装置和视频采集装置。与现有装置及测试方法相比较，本发明全自动化程度高，完全没有人为干预，不存在被测样品人工损坏（如沟槽形状的改变等等）的现象，最大程度上降低了工作强度、提高了工作效率和工作速度，使特种滤棒的生产质量控制效率得到了极大提高。

Description

一种自动测试特种滤棒截面特征参数的装置及测量方法

技术领域

本发明涉及一种烟草设备领域，尤其涉及一种自动测试特种滤棒截面特征参数的装置及测量方法。

背景技术

特种滤棒是近来烟草行业新开发出的滤棒系列，包括沟槽滤棒、香线滤棒、香线加沟槽滤棒、同心圆滤棒、五星滤棒等多种不同截面形状的滤棒。使用特种滤棒的主要目的是降低卷烟的焦油含量，同时使用不同截面形状的特种滤棒生产出的卷烟有很高的美观性。

YC/T223.1-2007《特种滤棒第1部分：醋纤沟槽滤棒》标准中，规定了特种滤棒中的一种——沟槽滤棒的特征参数，包括一般技术要求、检验方法以及特征参数的测定原理、测量仪器应该满足的基本要求、测定步骤等技术要求。

目前特种滤棒对降低卷烟的焦油含量起到了非常明显的作用，而对特种滤棒特征参数的检测还没有真正定量的检测仪器，只有用人眼通过体视显微镜观看的定性检测。有些也只是对最后的图像测量部分实现了自动化，但是对被测样品的制作（包括如何将制作好的样品放到数字摄像头的成像处并对其进行调焦等动作）并没有实现自动化，均是由人工手动完成。用目测法观看进行定性检测的缺点是：工作强度大、效率低、速度慢、对有些特征参数只能做定性检测却无法定量，而对有些特征参数就完全无法检测（如：面积比等）由于有人为的干预，对被测样品很容易照成损坏（如沟槽形状的改变等等）。就针对该技术而言，现有技术中尚没有适用于特种滤棒中各种特征参数全自动检测的装置。

发明内容

本发明的目的就在于提供一种实现快速、准确的测量当前烟草行业特种滤棒的各种特征参数，以克服用人眼观看带来的工作强度大、效率低、速度慢、对有些特征参数完全无法检测的缺陷而发明的自动测试特种滤棒截面特征参数的装置及测量方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种自动测试特种滤棒截面特征参数的装置，包括自动进料装置、旋转夹持装置、接料平台、切割装置和视频采集装置，滤棒样品从所述自动进料装置的出料口下到接料平台，并通过旋转夹持装置夹持，由旋转夹持装置传送至切割装置和视频采集装置。

作为优选，所述自动进料装置包括壳体、进料斗、出料口、光电传感器和全自动进料电机，所述出料口处设有闸门和控制闸门开关的旋转电磁铁，所述光电传感器、全自动进料电机、旋转电磁铁电连接；

作为优选，所述旋转夹持装置包括位置步进电机、夹持臂，支撑架，所述夹持臂有两个，且分别夹持于滤棒样品的两端，所述夹持臂与支撑架转动连接，所述夹持臂上分别设有控制夹持臂夹持力度的旋转电磁铁和检测滤棒样品位置的光电传感器，所述支撑架上还设有位置传感器、斩光盘，以及带动夹持臂转动的步进电机；

作为优选，所述接料平台包括支架和接取滤棒样品的平台，所述支架上竖直设有导轨，所述平台通过导轨与支架滑动连接，所述支架上设有调节平台升降的丝杆电机，支架上还设有检测定位平台位置的位置光电检测器；

作为优选，所述切割装置主要由刀片、电机座、刀片保护罩和带动刀片旋转的高速电机组成；

作为优选，所述视频采集装置主要由相机架、相机、成像镜头、相机调焦机构、照明灯组成，所述照明灯为LED环形灯；

一种自动测试特种滤棒截面特征参数的测量方法，方法步骤如下，

a.用自动进料装置来实现被测样品的全自动进料；

b.根据不同的样品规格自动调节所需切割的部位；

c.旋转夹持装置自动将从进料装置中出来的被测样品固定好；

d.旋转夹持装置带动固定好的被测样品转动至切割装置实现样品的自动切割；

e.刀片以高于2000r/min的转速自动转动，实现对被测样品的自动切割；

f.将切割好的被测样品自动送至工业数字摄像头的成像处；

g.由LED环形灯光源对被测样品的切割面照明，200万——300万像素的工业数字摄像头采集视频数据，所采集到的数据自动传输给高性能工业计算机，通过专业的图像处理软件对所采集视频数据自动进行处理和测量，数据含沟槽的宽度、深度、面积比、同心圆滤棒的同心度、香线滤棒香线的位置、五星滤棒五星的形状等等，最后得出用户所需的测量结果并自动显示、输出和打印测量结果，结果含各个参数的标准偏差和变异系数；

h.图像采样后夹持装置自动转到排料口处，将测量完的样品排出测量装置，下料完成后夹持装置自动回到进料处进行下一只样品的测试。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明全自动化程度高，完全没有人为干预，不存在被测样品人工损坏（如沟槽形状的改变等等）的现象，最大程度上降低了工作强度、提高了工作效率和工作速度，使特种滤棒的生产质量控制效率得到了极大提高。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明自动进料装置的结构示意图；

图3为本发明旋转夹持装置的结构示意图；

图4为本发明接料平台的结构示意图；

图5为本发明切割装置的结构示意图；

图6为本发明视频采集装置的结构示意图；

图7为本发明测量方法原理框图。

图中：1.自动进料装置；11.全自动进料电机；12.光电传感器；13.旋转电磁铁；14.进料斗；2.滤棒样品；3.旋转夹持装置；31.光电传感器a；32.旋转电磁铁a；33.位置传感器；34.斩光盘；35.步进电机；4.接料平台；41.丝杆电机；42.位置光电检测器；43.导轨；44.平台；5.切割装置；51.刀片保护罩；52.电机座；53.刀片；54.高速电机；6.视频采集装置；61.相机架；62.相机调焦机构；63.相机；64.成像镜头；65.照明灯。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

实施例：一种自动测试特种滤棒截面特征参数的装置，如图1所示，包括自动进料装置1、旋转夹持装置3、接料平台4、切割装置5和视频采集装置6，滤棒样品2从所述自动进料装置1的出料口下到接料平台4，并通过旋转夹持装置3夹持，由旋转夹持装置3传送至切割装置5和视频采集装置6。

一种自动测试特种滤棒截面特征参数的测量方法，如图7所示，方法步骤如下，

a.用自动进料装置1来实现被测样品的全自动进料；

b.根据不同的样品规格自动调节所需切割的部位；

c.旋转夹持装置3自动将从进料装置中出来的被测样品固定好；

d.旋转夹持装置3带动固定好的被测样品转动至切割装置5实现样品的自动切割；

e.刀片以高于2000r/min的转速自动转动，实现对被测样品的自动切割；

f.将切割好的被测样品自动送至工业数字摄像头的成像处；

g.由LED环形灯光源对被测样品的切割面照明，200万——300万像素的工业数字摄像头采集视频数据，所采集到的数据自动传输给高性能工业计算机，通过专业的图像处理软件对所采集视频数据自动进行处理和测量，数据含沟槽的宽度、深度、面积比、同心圆滤棒的同心度、香线滤棒香线的位置、五星滤棒五星的形状等等，最后得出用户所需的测量结果并自动显示、输出和打印测量结果，结果含各个参数的标准偏差和变异系数；

h.图像采样后夹持装置自动转到排料口处，将测量完的样品排出测量装置，下料完成后夹持装置自动回到进料处进行下一只样品的测试。

检验员只需要将检测的特种滤棒放入自动进料装置1的进料斗14中，进料斗14自动将被测物装载入旋转夹持装置3中，旋转夹持装置3通过位于旋转中心处的步进电机35驱动旋转夹持装置3转动，通过高速转动的刀片53将特种滤棒切断，使特种滤棒的特征截面显露出来，再将显露出来的截面转到成像镜头64下，由环形光源对被测样品的切割面照明，200万——300万像素的工业数字摄像头采集视频数据，专业的图像处理软件对该截面图形进行处理和测量，高性能的工业计算机计算出该截面的各种特征参数，并显示、输出（如网络传输等）和打印测量结果。图像采样后旋转夹持装置3自动转到排料口处，将测量完的样品排出测量装置，下料完成后旋转夹持装置3自动回到进料处进行下一只样品的测试。

本发明的目的可以通过以下技术措施来实现：

1.采用自动进料装置1来实现被测样品的全自动进料，如图2所示，

所述自动进料装置1包括壳体、进料斗14、出料口、光电传感器12和全自动进料电机11，所述出料口处设有闸门和控制闸门开关的旋转电磁铁13，所述光电传感器12、全自动进料电机11、旋转电磁铁13电连接，通过信号指令控制料斗，按照样品的测试要求依次从料斗中装载所需测试的样品。

2、接料平台4的升降可自动调节所需切割的部位，如图4所示，

所述接料平台4包括支架和接取滤棒样品2的平台44，所述支架上竖直设有导轨43，所述平台44通过导轨43与支架滑动连接，所述支架上设有调节平台44升降的丝杆电机41，支架上还设有检测定位平台44位置的位置光电检测器42，样品从自动进料装置1的出料口竖直出料，并落入旋转夹持装置3的夹持部位，样品底端落于接料平台4的平台44，通过平台44的升降，将不同规格样品需要切割的部位自动调整到与刀面一致的位置上，确保切割出来的截面为我们所需要检测的截面。

3、通过旋转夹持装置3可实现样品自动切割，如图3所示，

所述旋转夹持装置3包括位置步进电机35、夹持臂，支撑架，所述夹持臂有两个，且分别夹持于滤棒样品2的两端，所述夹持臂与支撑架转动连接，所述夹持臂上分别设有控制夹持臂夹持力度的旋转电磁铁a32和检测滤棒样品2位置的光电传感器a31，所述支撑架上还设有位置传感器33、斩光盘34，以及带动夹持臂转动的步进电机35，旋转夹持装置3将从料斗装载的样品固定后，通过信号指令的控制带动其转动，在转动的同时通过高速旋转的刀片将样品切割为两段，使我们需要测量的截面显露出来。

4、切割装置5实现刀片53的高速旋转，如图5所示，

所述切割装置5主要由刀片53、电机座52、刀片保护罩51和带动刀片53旋转的高速电机54组成，采用高速无刷直流电机带动圆形刀片53高速旋转，达到既能迅速切断样品，又不破坏样品的截面形状，保证了测量的准确性。

5、视频采集装置6进行特征参数的测量、计算和统计，如图6所示，

所述视频采集装置6主要由相机架61、相机63、成像镜头64、相机调焦机构62、照明灯65组成，所述照明灯65为LED环形灯，采用自动化控制***，将所需测量的截面送到成像镜头64下，通过工业相机对样品进行视频采样，由专业的图像处理软件对该截面采样并进行测量，计算出该截面的各种特征参数，并将计算结果统计和显示出来。

所述自动化控制***包括：各种到位传感器、样品装载电磁铁控制、电机高速旋转控制、工业相机自动采样控制、步进电机位置控制，以及自动进、排料控制等技术。

该装置自动化程度高，采用了先进的USB通讯技术、可编程逻辑控制器和16位高速单片计算机技术，步进电机控制技术以及高速图像采集和处理技术，使仪器中所用的各项测量技术处于业界领先地位。先进的图像处理软件和高效硬件控制软件，实现了测量过程的全自动化。最大程度上降低了工作强度、提高了工作效率和工作速度，使特种滤棒的生产质量控制效率得到了极大提高。

以上对本发明所提供的一种自动测试特种滤棒截面特征参数的装置及测量方法进行了详尽介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，对本发明的变更和改进将是可能的，而不会超出附加权利要求所规定的构思和范围，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (5)

1.一种自动测试特种滤棒截面特征参数的装置，其特征在于：包括自动进料装置、旋转夹持装置、接料平台、切割装置和视频采集装置，滤棒样品从所述自动进料装置的出料口下到接料平台，并通过旋转夹持装置夹持，由旋转夹持装置传送至切割装置和视频采集装置；所述接料平台包括支架和接取滤棒样品的平台，所述支架上竖直设有导轨，所述平台通过导轨与支架滑动连接，所述支架上设有调节平台升降的丝杆电机，支架上还设有检测定位平台位置的位置光电检测器；所述切割装置主要由刀片、电机座、刀片保护罩和带动刀片旋转的高速电机组成。

2.根据权利要求1所述一种自动测试特种滤棒截面特征参数的装置，其特征在于：所述自动进料装置包括壳体、进料斗、出料口、光电传感器和全自动进料电机，所述出料口处设有闸门和控制闸门开关的旋转电磁铁，所述光电传感器、全自动进料电机、旋转电磁铁电连接。

3.根据权利要求1所述一种自动测试特种滤棒截面特征参数的装置，其特征在于：所述旋转夹持装置包括位置步进电机、夹持臂，支撑架，所述夹持臂有两个，且分别夹持于滤棒样品的两端，所述夹持臂与支撑架转动连接，所述夹持臂上分别设有控制夹持臂夹持力度的旋转电磁铁a和检测滤棒样品位置的光电传感器a，所述支撑架上还设有位置传感器、斩光盘，以及带动夹持臂转动的步进电机。

4.根据权利要求1所述一种自动测试特种滤棒截面特征参数的装置，其特征在于：所述视频采集装置主要由相机架、相机、成像镜头、相机调焦机构、照明灯组成，所述照明灯为LED环形灯。

5.一种权利要求1至4任意一项所述自动测试特种滤棒截面特征参数的装置的测量方法，其特征在于：方法步骤如下，

a.用自动进料装置来实现被测样品的全自动进料；

b.根据不同的样品规格自动调节所需切割的部位；

c.旋转夹持装置自动将从进料装置中出来的被测样品固定好；

d.旋转夹持装置带动固定好的被测样品转动至切割装置实现样品的自动切割；

e.刀片以高于2000r/min的转速自动转动，实现对被测样品的自动切割；

f.将切割好的被测样品自动送至工业数字摄像头的成像处；

g.由LED环形灯光源对被测样品的切割面照明，200万—300万像素的工业数字摄像头采集视频数据，所采集到的数据自动传输给高性能工业计算机，通过专业的图像处理软件对所采集视频数据自动进行处理和测量，得出用户所需的测量结果并自动显示、输出和打印测量结果；

h.图像采样后夹持装置自动转到排料口处，将测量完的样品排出测量装置，下料完成后夹持装置自动回到进料处进行下一只样品的测试。