CN111426787A - 一种抽烟路径仿真***的图像采集装置 - Google Patents

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王浩
李赓
王旭
李利伟
余婷婷
张莹
余振华
王涛
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Abstract

本发明涉及一种抽烟路径仿真***的图像采集装置,属于烟支检测设备技术领域。该装置包括机械手,固连于机械手工作端、具有N个支杆的架体,N个分别固连于不同支杆上、且镜头朝向机械手工作端的摄像机,以及N个分别固连于不同支杆上、光源面朝向机械手工作端的补光灯;其中,N≥2。本发明装置利用补光灯,通过摄像机在机械手的抽烟路径动作下,实时动态采集图像,继而有效提高卷烟燃烧包灰特性检测的精度。本发明适用于各类卷烟的抽烟路径仿真***的图像采集。

Description

一种抽烟路径仿真***的图像采集装置
技术领域
本发明属于烟支检测设备技术领域,具体涉及一种抽烟路径仿真***的图像采集装置。
背景技术
在对卷烟燃烧的包灰性能、灰色、灰住偏离度等指标进行研究时,需要对卷烟整个燃烧过程中的图像状态进行采集。全面、准确、客观的对卷烟燃烧图像进行采集,是对上述指标进行准确检测分析的关键。事实证明,由于卷烟燃烧端存在搭口面,同时每只卷烟由于烟丝填充密度,烟丝结构差异等因素的影响,必然使得卷烟在燃烧时各角度的观测情况存在较大差异和波动。
目前,对于卷烟燃烧相关指标的检测通常采用单面拍照采集图像的方法进行图像分析,由于上述原因的存在,导致对每支卷烟的检测值均缺少客观性和较高的精确度。当然,为了避免上述单面拍照的缺点,实验过程中也采用了避开卷烟搭口面,或者加大检测样本量的做法,这样对检测结果可能稍有改良,但仍然不能从根本上解决问题,不能实现检测卷烟样品的全信息客观采集,同时,也降低了工作效率,也需要较大量平行样品的准备。
此外,目前对卷烟燃烧性能一些相关指标的研究,图像采集均采用静态定点拍摄的方法,尚没有模拟人体抽吸路径过程的动态图像采集方法。因此,对研究卷烟在人体抽吸过程中的燃烧性能状态,还没有较好的图像采集装置和设备。
发明内容
本发明的目的旨在克服现有技术存在的不足,提供了一种可实现烟支动态成像的抽烟路径仿真***的图像采集装置。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:
一种抽烟路径仿真***的图像采集装置,包括机械手,固连于机械手工作端、具有N个支杆的架体,N个分别固连于不同支杆上、且镜头朝向机械手工作端的摄像机,以及N个分别固连于不同支杆上、光源面朝向机械手工作端的补光灯;其中,N≥2。
进一步,优选的是,所述摄像机视场平行于机械手工作端的轴心。
进一步,优选的是,补光灯的光的射线方向垂直于机械手工作端的轴心。
进一步,优选的是,所述的机械手工作端处固定连接有烟支夹持器。
进一步,优选的是,烟支夹持器轴心、烟支轴心以及机械手工作端轴心保持一致。
进一步,优选的是,烟支夹持器采用螺纹配合的方式与机械手配合固定。
进一步,优选的是,所述机械手模拟消费者在空间的抽烟动作。
进一步,优选的是,N=3,即摄像机有3个,且以烟支为中心对称设置补光灯有3个,且以烟支为中心对称设置。补光灯与摄像机位置邻近,以保证烟支打光均匀。本发明采用多组摄像头全面采集检测图像,大幅度降低了由于单面采集图像带来的检测数据误差,同时增加了检测有效数据,提升检测效率。
本发明补光灯用于对采集图像区域补光;机械手用于模拟消费者在空间的抽烟动作,包括抽吸后的挥臂、翻腕、弹灰等动作。摄像机用于随着机械手的抽烟路径动作,实时动态采集图像。
本发明具有N个支杆的架体中,支杆和架体可以一体成型,也可以是两者固定连接,本发明对于此不做特殊限制。优选支杆垂直于架体所在平面。
本发明与现有技术相比,其有益效果为:
1. 实现了对卷烟燃烧过程中图像的全视觉实时采集,避免了由于单面拍照采集图像,导致检测结果缺少客观性和准确性,大幅度提升了检测结果的精确度,为指导产品技术研发和生产优化提供准确的数据支持;表1和图2是对检测指标改进的举例说明。
由表1数据可以看出,对于同一平行样品进行灰裂指数(灰柱裂痕部分面积除以灰柱整体面积×100%)检测,采用单面拍摄检测设备进行检测,SD值较大,检测值也呈现出较大波动,难以对样品检测结果进行准确判定。采用三面全视觉检测,从SD值可以看出检测稳定性较好,同时,由于全视觉图像采集,检测结果客观性和精确度更好。
表1 各平行样品不同检测方法卷烟灰裂指数检测值
Figure DEST_PATH_IMAGE002
由图2数据检测结果和相应采集图像可以看出,如果采用单面拍摄,由于拍摄角度受限,很难实现对卷烟灰柱偏离度进行准确检测和评价。
2.本发明抽烟路径仿真***的图像采集装置,实现了与模拟人体抽吸卷烟动作的过程卷烟抽吸状态跟拍,确保每次模拟动作路径的一致性。通过设置摄像机,在机械手动作的过程中任一位置均可实现烟支动态的同时拍照成像,继而有效提高与卷烟燃烧相关的多项性能检测指标的精确度,同时,确保检测的效率。
3. 与摄像头配套的补光***,均匀对称分布,实现了检测环境光源的充足性和稳定性,保证检测样品全角度拍摄条件的一致性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明抽烟路径仿真***的图像采集装置的结构示意图;
其中,1、机械手;2、支杆;3、架体;4、摄像机;5、补光灯;6、烟支夹持器;7、烟支;
图2为各平行样品卷烟燃烧灰裂指数的检测图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
本领域技术人员将会理解,下列实施例仅用于说明本发明,而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者,按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用材料或设备未注明生产厂商者,均为可以通过购买获得的常规产品。
本技术领域技术人员可以理解,除非特意声明,这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是,本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件,但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解,当我们称元件被“连接”到另一元件时,它可以直接连接到其他元件,或者也可以存在中间元件。
在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。术语“内”、“上”、“下”等指示的方位或状态关系为基于附图所示的方位或状态关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置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发明的限制。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“连接”、“设有”应做广义理解,例如,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;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本技术领域技术人员可以理解,除非另外定义,这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是,诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义,并且除非像这里一样定义,不会用理想化或过于正式的含义来解释。
如图1所示,一种抽烟路径仿真***的图像采集装置,包括机械手1,固连于机械手1工作端、具有N个支杆2的架体3,N个分别固连于不同支杆2上、且镜头朝向机械手1工作端的摄像机4,以及N个分别固连于不同支杆2上、光源面朝向机械手1工作端的补光灯5;其中,N≥2。优选,N为3
优选,所述摄像机4视场平行于机械手1工作端的轴心。
优选,补光灯5的光的射线方向垂直于机械手1工作端的轴心。
优选,所述的机械手5工作端处固定连接有烟支夹持器6。
优选,烟支夹持器6轴心、烟支7轴心以及机械手1工作端轴心保持一致。
优选,烟支夹持器6采用螺纹配合的方式与机械手1配合固定。
优选,所述机械手1模拟消费者在空间的抽烟动作。
所述机械手1在预设程序中规划其仿真运动抽烟路径,携带摄像机4与补光灯5的支杆2所在的架体3固连于机械手1上,随着机械手1在空间的抽烟路径运动而运动。
本实施例中,所述机械手1工作端位于预设定初始位置,所述摄像机3与补光灯4固连于机械手1上的架体3的支杆2上,所述补光灯5光线在机械手1工作端的图像采集区域内均匀分布,对机械手1及摄像机4和补光灯5供电后,装置开始启动。
所述机械手1在预设程序的驱动下,按照仿真人体的抽烟路径进行运动,架体3上固定于支杆2的补光灯5打开,摄像机2开始工作。在机械手1的实时运动情况下,摄像机2按照需求,在任意时间均可实时采集补光灯4均匀分布的区域内的有效图像,采集完成后,可根据实际需求对采集得到的相应的图像进行分析处理(注:对图像进行分析处理不属于本发明部件的工作内容)。当整个装置工作结束时,机械手1返回初始位置并停止运动,补光灯5关闭,摄像机4停止采集图像。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种抽烟路径仿真***的图像采集装置,其特征在于,包括机械手,固连于机械手工作端、具有N个支杆的架体,N个分别固连于不同支杆上、且镜头朝向机械手工作端的摄像机,以及N个分别固连于不同支杆上、光源面朝向机械手工作端的补光灯;其中,N≥2。
2.根据权利要求1所述的抽烟路径仿真***的图像采集装置,其特征在于,所述摄像机视场平行于机械手工作端的轴心。
3.根据权利要求1所述的抽烟路径仿真***的图像采集装置,其特征在于,补光灯的光的射线方向垂直于机械手工作端的轴心。
4.根据权利要求1所述的抽烟路径仿真***的图像采集装置,其特征在于,所述的机械手工作端处固定连接有烟支夹持器。
5.根据权利要求4所述的抽烟路径仿真***的图像采集装置,其特征在于,烟支夹持器轴心、烟支轴心以及机械手工作端轴心保持一致。
6.根据权利要求4所述的抽烟路径仿真***的图像采集装置,其特征在于,烟支夹持器采用螺纹配合的方式与机械手配合固定。
7.根据权利要求1所述的抽烟路径仿真***的图像采集装置,其特征在于,所述机械手模拟消费者在空间的抽烟动作。
8.根据权利要求1所述的抽烟路径仿真***的图像采集装置,其特征在于,N=3。
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