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1、(10)申请公布号 CN 103529164 A (43)申请公布日 2014.01.22 CN 103529164 A (21)申请号 201310532616.9 (22)申请日 2013.11.02 G01N 31/12(2006.01) (71)申请人 中国烟草总公司郑州烟草研究院 地址 450001 河南省郑州市高新区枫杨街 2 号 (72)发明人 赵继俊 冯茜 李志刚 胡启秀 向兰康 范黎 蒋锦锋 杨荣超 (74)专利代理机构 郑州中民专利代理有限公司 41110 代理人 姜振东 (54) 发明名称 用于卷烟引燃倾向测试的卷烟自动标记装置 (57) 摘要 一种用于卷烟引燃倾向测试的。
2、卷烟自动标记 装置， 包括进样和夹持单元、 图像采集单元、 样品 存放和自动画线单元以及用于控制上述各单元动 作的数据处理和控制单元。其工作原理如下 ： 通 过进样装置完成烟支进样， 驱动电机使烟支燃烧 端到达画线的基准位置， 图像采集获取卷烟图像 信息， 然后控制步进电机驱动烟支转动使卷烟纸 接缝位于烟支图像中间 ； 烟支定位完成后， 由步 进电机驱动烟支转动 180 度， 再由步进电机驱动 定位平台运动， 完成烟支的摆放 ； 最后， 步进电机 驱动画线装置并实现激光画线功能。本发明为卷 烟引燃倾向测试的卷烟标识提供了一种自动化的 解决方案， 大幅提高了烟支画线效率， 能一次性地 对 20 。
3、支卷烟样品进行标记。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 (10)申请公布号 CN 103529164 A CN 103529164 A 1/1 页 2 1. 一种用于卷烟引燃倾向测试的卷烟自动标记装置， 其特征在于 ： 包括进样和夹持单 元、 图像采集单元、 样品存放和自动画线单元以及用于控制上述各单元动作的数据处理和 控制单元 ； 所述进样和夹持单元包括由进样步进电机驱动的进样滚轮和设置在进样滚轮下方且 即可轴向转动又可轴向前后移动的烟支夹持座组成， 烟支。
4、夹持座上连接有可将烟支吸附在 夹持座上的负压发生器， 烟支夹持座通过一联轴器由夹持座旋转电机控制转动， 烟支夹持 座通过夹持座位移步进电机实现在落料位置和照相画线位置之间的前后往复移动， 在照相 画线位置的烟支试样前端位置处设有光电开关 ； 所述图像采集单元设置在夹持座照相画线位置的上方， 由 CCD 相机和 LED 光源组成 ； 所述样品存放和自动画线单元设置在夹持座照相画线位置的下方， 包括设置在底座上 的定位平台， 底座通过一丝杠与底座步进电机连接以实现底座的上下位移， 定位平台上并 排设有多个烟支放置凹槽并由定位平台步进电机驱动水平位移， 实现每一烟支放置凹槽与 相对夹持座下落烟支位置。
5、的承接， 在底座上设置有激光画线装置 ； 所述数据处理和控制单元与进样和夹持单元、 图像采集单元、 样品存放和自动画线单 元电连接并控制各单元运动部件动作及信号触发传递。 2. 根据权利要求 1 所述的用于卷烟引燃倾向测试的卷烟自动标记装置， 其特征在于 ： 夹持座通过旋转电机与夹持座底板连接固定， 夹持座底板通过一丝杠与夹持座位移步进电 机连接。 3. 根据权利要求 1 所述的用于卷烟引燃倾向测试的卷烟自动标记装置， 其特征在于 ： 激光画线装置为两个， 沿烟支轴向位置布置， 分别距光电开光位置 5mm 和 15mm。 4. 根据权利要求 1 所述的用于卷烟引燃倾向测试的卷烟自动标记装置， 。
6、其特征在于 ： 烟支夹持座上设有与烟支周径匹配的半圆形凹槽，该凹槽槽底开设有与负压发生器相连通 的孔道。 权 利 要 求 书 CN 103529164 A 2 1/4 页 3 用于卷烟引燃倾向测试的卷烟自动标记装置 技术领域 0001 本发明属于卷烟测试技术领域， 具体涉及一种用于卷烟引燃倾向测试的卷烟自动 标记装置。 背景技术 0002 据美国消防协会多年的火灾统计资料表明， 美国绝大多数灾难性火灾都是由点燃 卷烟落在软垫家具或纺织品上引起的， 造成的直接财产损失高达几十亿美元。 2002年， 美国 制订了相关标准 （ASTM E 2187 “卷烟引燃倾向标准测试方法” ） 。继美国纽约州率。
7、先通过法 令， 要求该州从 2004 年 6 月 28 日起所有市售卷烟的全长燃烧比例不能超过 25， 成为世 界上第一个强制施行降低卷烟引燃性标准的地区， 随后， 加拿大、 美国加州等也相继公布了 相同的卷烟防火安全标准。截至目前， 美国所有的 50 个州均通过立法来减少卷烟引起的火 灾， 欧盟、 澳大利亚、 南非等国也已完成相关法规的制定。2008 年 3 月， 欧盟发布 2008/264/ EC 指令 “欧洲议会和欧盟理事会有关制订欧盟标准必须符合 2001/95/EC 中关于防火安全 的要求” 。 0003 2010 年 9 月 13 日 , 国际标准化组织 （ISO） 正式发布了 卷。
8、烟引燃倾向评价方法 标准 （ISO 12863:2010） 。该标准中规定 ： 测试前， 应对卷烟样品进行标记， 标记时使用软 黑铅笔或其他标记装置， 在将被点燃卷烟的 （51） mm 和 （151） mm 处进行标记。这些标记 分别用来确定预燃烧开始与结束的位置。因此， 标记在测试过程中应可看见， 比如 ： 标记在 卷烟纸接缝上。 0004 但目前尚无可实现卷烟自动化标记画线功能的装置， 也未见有相关的文献报道。 发明内容 0005 本发明的目的正是基于上述现有技术状况而提供的一种用于卷烟引燃倾向测试 的卷烟自动标记装置， 可实现在使用ISO 12863:2010或ASTM E 2187方法。
9、中对卷烟样品的 标记操作， 且操作步骤方便快捷。 0006 本发明的目的是通过以下技术方案来实现的 ： 一种用于卷烟引燃倾向测试的卷烟自动标记装置， 包括进样和夹持单元、 图像采集单 元、 样品存放和自动画线单元以及用于控制上述各单元动作的数据处理和控制单元 ； 所述进样和夹持单元包括由进样步进电机驱动的进样滚轮和设置在进样滚轮下方且 即可轴向转动又可轴向前后移动的烟支夹持座组成， 烟支夹持座上连接有可将烟支吸附在 夹持座上的负压发生器， 烟支夹持座通过一联轴器由夹持座旋转电机控制转动， 烟支夹持 座通过夹持座位移步进电机实现在落料位置和照相画线位置之间的前后往复移动， 在照相 画线位置的烟支。
10、试样前端位置处设有光电开关。 0007 所述夹持座通过旋转电机与夹持座底板连接固定， 夹持座底板通过一丝杠与夹持 座位移步进电机连接。 0008 烟支夹持座上设有与烟支周径匹配的半圆形凹槽， 该凹槽槽底开设有与负压发生 说 明 书 CN 103529164 A 3 2/4 页 4 器相连通的孔道。 0009 进样和夹持单元是能够实现烟支的自动进样、 夹持固定、 轴向移动和轴向转动。 该 模块主要包括步进电机 M1、 M1 电机联轴器、 进样滚轮、 待标记样品存放区、 负压发生器、 夹 持座、 M2 电机联轴器、 步进电机 M2、 光电开关、 步进电机 M5、 丝杠 2、 夹持座底板等。进样滚 。
11、轮的作用是将待标记样品存放区中的烟支输送到夹持座上， 然后通过负压发生器产生一定 压力的负压， 使得烟支通过负压可以吸附固定在夹持座上。步进电机 M2 通过联轴器与夹持 座连接， 夹持座可以随着步进电机 M2 的转动而旋转， 这样一来， 卷烟试样就可以实现圆周 方向 360 度转动， 便于图像采集系统识别卷烟的卷烟纸接缝处。夹持座通过电机 M2 与夹持 座底板连接固定， 夹持座底板通过一丝杠与夹持座位移步进电机连接。在卷烟试样的前端 设有光电开光， 步进电机 M5 通过丝杠 2 带动夹持座前后运动， 当光电开关探测到卷烟试样 燃烧端移动至该位置时停止运动， 此时的位置为作为画线单元的基准位置。。
12、 0010 所述图像采集单元设置在夹持座照相画线位置的上方， 由 CCD 相机和 LED 光源组 成， CCD 相机的功能是采集卷烟样品的数字图像， 经过必要的滤波降噪等前期处理， 再通过 图像相关处理算法， 实现卷烟纸接缝处的识别和定位。LED 光源提供必要的光源， 便于图像 的识别和判断。 0011 所述样品存放和自动画线单元设置在夹持座照相画线位置的下方， 包括设置在底 座上的定位平台， 底座通过一丝杠与底座步进电机连接以实现底座的上下位移， 定位平台 上并排设有多个烟支放置凹槽并由定位平台步进电机驱动水平位移， 实现每一烟支放置凹 槽与相对夹持座下落烟支位置的承接， 在底座上设置有激光。
13、画线装置 ； 所述激光画线装置 为两个， 沿烟支轴向位置布置， 分别距光电开光位置 5mm 和 15mm。 0012 所述的样品存放和自动画线单元能够实现烟支的自动摆放和自动画线功能。 该模 块主要包括定位平台、 步进电机 M3、 激光画线装置、 激光画线装置底座、 步进电机 M4、 丝杠 1。 当进样和夹持单元将卷烟试样移动到基准位置并旋转， 将试样的卷烟纸接缝处定位在自 动画线单元垂直方向后即正对图像采集单元镜头， 夹持单元将卷烟试样旋转 180 度， 步进 电机 M4 旋转推动定位平台向上运动， 待其上升到一定高度后， 负压发生器停止工作， 此时 烟支落入定位平台中。烟支落入定位平台的凹。
14、槽后， 步进电机 M5 开始旋转， 使进样和夹持 单元开始二次进样工作。 同时， 步进电机M4旋转， 使定位平台回到原来的位置 ； 步进电机M3 旋转， 使定位平台为下次放置烟支留出一个凹槽。如此重复 20 次， 完成 20 支烟支的定位。 用于画线的两个激光装置分别与卷烟燃烧端相距 5mm 和 15mm， 激光画线装置对定位好的烟 支进行画线时， 步进电机 M3 带动定位平台运动， 使定位平台上的烟支匀速依次通过激光画 线装置， 完成烟支的自动画线。 0013 所述数据处理和控制单元与进样和夹持单元、 图像采集单元、 样品存放和自动画 线单元电连接并控制各单元运动部件动作及信号触发传递。 数。
15、据处理和控制单元包括计算 机和相应的数据处理与控制模块 ： 具体控制方式为 ： 计算机通过电机驱动器控制步进电机 M1 带动进样装置完成烟支的进样 ； 计算机通过电机驱动器驱动步进电机 M5 带动卷烟前后 移动其移动至准确的基准位置 ； 计算机通过控制 LED 灯的开闭为图像采集提供合适的照明 环境 ； 计算机对图像采集卡采集到的图像经过相关算法处理， 并驱动电机 M2 转动， 确定卷 烟实验夹持座的转动角度 ； 计算机通过电机驱动器驱动步进电机 M4 转动， 完成定位后烟支 的摆放 ； 计算机通过控制单元控制电机驱动器驱动步进电机 M3 带动定位平台运动， 最后计 说 明 书 CN 1035。
16、29164 A 4 3/4 页 5 算机启动激光画线装置实现烟支的自动画线功能。 0014 本发明的工作原理如下 ： 通过进样装置完成烟支的进样工作后， 控制步进电机驱 动烟支使烟支燃烧端到达画线的基准位置 ； 利用特定的照明条件获取卷烟图像信息， 通过 图像相关算法处理后确定烟支的卷烟纸接缝处位置， 然后控制步进电机驱动烟支转动使卷 烟纸接缝位于烟支图像中间 ； 烟支定位完成后， 由步进电机驱动烟支转动 180 度， 再由步进 电机驱动定位平台运动， 完成烟支的摆放 ； 最后， 步进电机驱动画线模块使激光画线装置实 现画线功能。 0015 本发明的工作步骤如下 ： 开启本装置电源， 将卷烟试。
17、样有规律的放入待标记样品存放区内 ； 自动进样装置完成 烟支的进样工作 ； 烟支夹持模块控制烟支移动至光电开关处， 自动完成烟支前后方向的定 位。步进电机旋转带动烟支旋转， CCD 相机采集卷烟的图像信息， 当烟支的卷烟纸接缝处位 于中间位置时 （即正对图 2 中的图像采集镜头） 步进电机停止转动。烟支定位完成后， 将烟 支延圆周方向转动 180 度， 再由步进电机驱动定位平台运动， 完成烟支的摆放， 如此重复多 次 （最多 20 次） 。激光画线装置不动， 由步进电机带动定位平台匀速运动， 依次完成画线功 能。功能完成后， 取出烟支， 关闭装置电源。 附图说明 0016 图 1 是装置结构原。
18、理图。 0017 图 2 是本发明结构示意图 （夹持座位于照相与画线位置） 。 0018 图 3 是本发明中进样滚轮与夹持座和负压发生器装置初始的相对位置图 （夹持座 位于进样滚轮下方的落料位置） 图 4 是进样滚轮的结构示意图。 0019 图 5 负压发生器结构示意图 . 图 6 是定位平台装置示意图。 0020 图 1-5 中标号为 ： 1、 工控机， 2 、 数据处理与控制模块， 3 、 步进电机 M1， 4、 M1 电 机联轴器， 5、 进样滚轮， 6、 待标记样品区， 7、 LED 光源， 8、 CCD 相机， 9、 夹持座， 10、 负压发生 器， 11、 卷烟试样， 12、 定位。
19、平台， 13、 步进电机 M3， 14、 光电开关， 15、 激光画线装置， 16、 底座， 17、 丝杠， 18 步进电机 M4， 19、 联轴器， 20、 步进电机 M2， 21、 夹持座底板， 22、 丝杠， 23、 步 进电机 M5。 具体实施方式 0021 本发明以下结合附图做进一步描述 ： 如图 1-5 所示 ： 本装置主要首先通过进样装置完成烟支的自动进样， 利用设置在夹持 座 9 上的负压发生器 10 对卷烟试样 11 进行夹持和固定 （参见图 3） ， 步进电机 M5 旋转通过 丝杠22带动卷烟试样11进行运动， 光电开关14检测到卷烟燃烧端的位置 （参见图2） ， 通过 数。
20、据采集单元和控制模块 2 自动完成定位。步进电机 M2 通过联轴器 19 与夹持座 9 连接， 通过夹持座 9 带动卷烟试样 11 旋转， LED 光源 7 对卷烟试样 11 进行照明， CCD 相机 8 采集 卷烟试样 11 的图像信息， 通过数据采集单元和控制模块 2 进行处理， 确定试样卷烟纸接缝 处的位置。当烟支的卷烟纸接缝处位于中间位置时， 步进电机 M2 转动 180 度。步进电机 M4 说 明 书 CN 103529164 A 5 4/4 页 6 旋转推动定位平台向上运动， 待其上升到一定高度后， 负压发生器停止工作， 此时烟支落入 定位平台的凹槽中 （参见图6） 。 烟支落入凹。
21、槽后， 步进电机M5开始反向旋转， 使进样和夹持 单元开始二次进样工作。 同时， 步进电机M4反向旋转， 使定位平台回到原来的位置 ； 步进电 机 M3 旋转， 使定位平台为下次放置烟支预留出一个凹槽。如此重复多次 （最多 20 次） ， 完成 多支画线烟支的摆放。最后， 激光画线装置旋转至一批试样烟支上部， 步进电机 M3 旋转带 动定位平台匀速运动， 完成卷烟试料的画线。 0022 本装置的使用方法包括以下步骤 ： （1） 开启装置电源。 0023 （2） 通过进样装置将烟支放入夹持座上， 夹持座通过负压发生器将烟支夹持固定。 0024 （3） 步进电机 M5 旋转带动卷烟进行运动， 等到。
22、光电开关检测到烟支燃烧端时， 步 进电机 M5 就停止运动， 此时烟支的轴向自动定位完成。 0025 （4） 步进电机 M2 旋转， CCD 相机采集卷烟的图像信息， 当烟支的卷烟纸接缝处位于 中间位置时， 步进电机 M2 再次转动 180 度。 0026 （5） 步进电机 M4 旋转推动定位平台向上运动， 待其上升到一定高度后， 负压发生 器停止工作， 此时烟支落入定位平台的凹槽中。 0027 （6） 烟支落入凹槽后， 步进电机 M5 开始反向旋转， 使夹持座返回到初始位置， 准备 下次进样工作。同时， 步进电机 M4 反向旋转， 使定位平台回到原来的位置 ； 步进电机 M3 旋 转， 使定。
23、位平台为下次放置烟支预留出一个凹槽。 0028 （7） 重复步骤 （2） （6） ， 最多可重复 20 次。 0029 （8） 步进电机 M3 旋转使放烟平台匀速移动， 同时激光画线装置打开， 完成烟支的 画线工作。 0030 （9） 完成画线工作后， 取出卷烟样品。 0031 （10） 如需对下一批烟支试样进行画线， 重复步骤 （2） （9） 。 0032 （11） 关闭设备电源。 说 明 书 CN 103529164 A 6 1/3 页 7 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103529164 A 7 2/3 页 8 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 103529164 A 8 3/3 页 9 图 5 图 6 说 明 书 附 图 CN 103529164 A 9 。