专利名称：一种卷烟自由燃烧速度测定仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种检测仪器，特别涉及一种巻烟自由燃烧速度的测定仪器。
背景技术：
巻烟自由燃烧速度是指巻烟在无抽吸情况下，巻烟燃烧区的前沿，沿着巻烟 轴向方向向前推进的平均燃烧速度，其速度以毫米/分表示。目前我国烟草行业 对巻烟燃烧性的测定，主要使用巻烟燃烧性检测器、英国的燃烧速度测定仪以 及部分国内研发的阴燃仪。
英国的巻烟燃烧速度测定仪使用电磁计数器计时，只有一个点火器，测量时 由测量人员逐个将巻烟点燃，使用不方便，且必须经人工抄写、计算才能得出 巻烟的燃烧速度。
国产的阴燃仪在技术上比以上两种较为先进，它包括点火装置、燃烧插头、 微动开关、光电耦合电路和单片机系统、点火装置将燃烧插头上的巻烟点燃， 从燃烧插头上探测到巻烟燃烧微动开关的起止信号，经光电耦合电路把信号传 给单片机，然后进行计时、计算，判断熄灭巻烟，显示和打印出测量与处理结 果。该阴燃仪有以下几点不足之处仪器本身体积过大，重量过重，需要烧断 棉线启动微动开关，缠绕棉线费时又麻烦，只能循环显示每支巻烟的燃烧数据， 不能同时显示10支巻烟的数据。如果某支巻烟熄火或没有燃烧完全，打印机不 能打印其他巻烟燃烧结果，打印的结果数据里面没有变异系数，要根据打印数 据人工计算，平均速度的算法也有瑕疵，另外不能保存和查询历史记录，不利 于进一步分析和整理数据。
实用新型内容
本实用新型所是要解决的技术问题是提供一种测定精确、操作简单的巻烟自 由燃烧速度测定设备。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为
一种巻烟自由燃烧速度测定仪，包括 底座，在所述底座上设置有插烟板；
在所述底座上还设置有支架，在所述支架上设有视觉传感单元；
所述视觉传感单元位于所述插烟板的正上方；
控制单元，用于控制所述视觉传感单元对点燃的巻烟的自由燃烧速度进行数
据采集；
数据处理单元，用于处理所述采集到的数据。
与现有技术相比，本实用新型巻烟自由燃烧速度测定仪，由于采用视觉传感 单元对点燃的巻烟的自由燃烧速度进行数据采集，操作简单，而且本实用新型 结构简单、轻巧，便于移动，同时还能对巻烟的燃烧情况进行动态检测。
图1是本实用新型一实施例的机构示意图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型做详细的说明。 如图1所示，本实用新型巻烟自由燃烧速度测定仪，包括
顶盒1、光源2、视觉传感器3、镜头4、立杵5、滑块6、四氟块7、插烟板8、 导轨9、底座10、点火开关11、插烟孔12、加热片13、电源丌关14、接近开 关15、 RJ-45接口16、加热片电源线17、电源插孔18和PC机。把仪器平放 在实验台上，计算机放在附近便于操作的地方，调节底座10水平，把配件中的 网线的一头插入仪器的RJ-45接口 16(仪器底座背面)另一头插到计算机网卡， 把电源线插入电源插孔18，打开仪器电源开关14，分别给光源2和视觉传感器 3上电，启动配备的计算机，把IP地址设为192.168.0.2。在插烟板8上插 上待测10支巻烟，保持巻烟水平，不能上下或左右倾斜，打开"巻烟自由 燃烧速度测试仪"软件，推动滑块6靠近巻烟，加热片13接触巻烟时，此时滑 块6下面的金属片正好位于接近开关15上面，按下点火器电源开关11，巻烟 全部点燃后即刻把点火器拉回原位，点击"巻烟自由燃烧速度测试仪"软件中 的"开始测试"按钮。当巻烟燃烧到计时开始标记时，系统开始为该巻烟计时， 当燃烧到计时结束标记时，系统停止该通道计时，并显示计时时间，两个标记
之间的距离是40mm。 10个通道的巻烟全部测试结束后，弹出对话框中，按要 求输入检验员以及牌号，点击"确定"，系统把有关数据信息填写到表格里，如 果有巻烟熄火，系统提示哪个通道的巻烟发生熄火，在计算速度平均值时该通 道的数据不参与计算。在随后弹出的对保存数据话框中选择"是"或"否"按 钮，进行相应操作，如果选择否， 一旦关闭软件或者进行下一组测试，则本组 数据丢失。
本实用新型的外观造型采用C型结构，铝合金铸体，满足稳定性、强度、 重量和散热的要求。镜头的高度可以通过立柱上下调节，以调整视觉传感器的 视野范围。仪器整体外形小巧紧凑，美观大方，重量小，结构合理，方便移动 和装配，是技术和艺术的结合。
采用视觉传感器的巻烟自由燃烧速度仪，需要利用图像标记巻烟燃烧的起 始点和终止点。巻烟自由燃烧速度仪要求能够标记40mm的燃烧长度，误差不 能大于0.2mm。要满足精度要求，首先要先确定视野范围，目前市场上视觉传 感器的分辨率最大为1280x1024 (横向分辨率乘以纵向分辨率)，如果要达到 0.2mm的误差，那么视野范围就应该圈定在256x204(mm)范围内，因此，必须 分析插烟板的尺寸。
系统要求每组测试10支烟的燃烧情况，每支烟的水平距离是35mm。如果 10巻烟一字排开，那么插烟板的长度至少是350mm。那么它的标定误差为 350mm/1024=0.34mm，由此可知不能满足标定误差要求。要想满足要求就要 使用两台视觉传感器，这就大大增加了成本，此方案不可取。如果滤插烟板采 用在同一水平面上两面"非"字式水平交错插烟，每面插5支烟，那么加上两 头边界插烟板的长度最长也只有192mm。 一支巻烟最大长度为120mm，两支 烟接在一起最大长度也只有240mm，因为烟支是交错排列，滤棒在水平面上相 对位置是重叠的，滤棒的长度为23mm，因此实际测试时两支烟燃烧端之间的 距离加上插烟板也不会超过240mm。利用上面的公式计算可知一台视觉传感器 就可以满足误差要求。
视觉传感器每分钟可以做到10000次的精确检测，每只巻烟的扫描频率不 低于166赫兹，计时精度不低于0.01秒，完全满足计时精度要求。它的系统软
件能够记录巻烟燃烧规定长度的时间，但是不能在界面上显示出来。因此，我 们自己开发一个用户操作界面，每支巻烟对应一个秒表，利用巻烟燃烧计时开 始和终止信号触发秒表的开始和停止。时间显示精度跟计算机内部电子时钟频 率有关，也可以在程序中灵活设定。如果在一个规定的时间内还没有收到巻烟 燃烧计时终止的信号，即判定该巻烟为"熄火"，该巻烟燃烧时间作废，该数据 将不参与计算巻烟平均燃烧时间。操作界面还有打印、保存和查看历史记录的 功能。
本实用新型自动点火延时控制电路采用555定时器，触发后10—20秒断开 加热线路，时间可调，避免长时间加热。24伏直流电源经过LM7812CT输出 12伏直流电，经过电容滤波加在555定时器上，当触发按钮按下时，经三极管 驱动放大电流，在输出端得到12伏直流电，加在接近开关和固态继电器上，此 时点火器电源接通，加热片开始通电加热， 一段时间后在输出端跳变为低电平， 因而，固态继电器断开电路，停止加热。加热片通电延时断开时间长短由充放 电电路电阻和电容的大小决定，调节阻值可以得到10—20秒的延时时间，避免 长时间加热损坏加热片。
本实用新型对光源要求比较高，对于任何视觉检测系统，光源的选择都是 至关重要的。它是创建图像对比度和反差的最强有力工具。合理的照明方案可 以很容易的突出特征点并使环境对检测的影响降到最小。光源的选择取决于被 测物的外形、材质、颜色、反光率以及应用环境等因素。经过大量反复的实验 对比，本实用新型最后选定超高亮的白色散光LED灯。
LED灯的使用寿命大约10万小时，工作电流很小，可以节省能源。因为 插烟板是两面插烟，因此，我们需要两个对称的光源， 一边一个，光源的方向 跟插烟板的方向平行，长度略小于插烟板的长度。视觉传感器工作电压为 24VDC,为保证工作电压的一致性，光源的工作电压也使用24VDC。超高亮白 色LED灯工作电压在3.0V到3.6V之间，其工作电流10mA-20mA，因此，光 源采用的是6个超高亮白色LED灯串联再串上一个电阻，作为一路，然后15 路串联以后的灯并联起来，整个光源的电流最大值是300mA。
本实用新型的电气原理是按下电源开关，给开关电源加220伏50HZ交
流电，开关电源输出24伏直流电，该直流电分别给点火延时电路、光源和视觉 传感器供电。点火开关没有按下触发或滑块没有靠近接近开关时，两个固态继 电器处于断开状态，调压模块不工作；当火开关按下触发并且滑块靠近接近开
关时，两个固态继电器得到12伏直流电处于连通状态，此时220伏交流电加在 调压模块上，通过调压后加在点火器上，加热片开始发热，三四秒钟以后可达 到600摄氏度左右。
本实用新型的操作软件界面采用VB编程语言编写，界面友好大方，清晰明 了。界面包括"开始检测"按钮、"退出"按钮、10个通道巻烟燃烧时间显示和 各项数据表格。表格里面包括10支巻烟的状态、耗时、速度、速度平均值、速 度最大值、速度最小值、变异系数、时间、巻烟牌号和检验员信息，点击"开 始检测"按钮即可进行数据测定，点击"退出"按钮即可退出测试程序。"巻烟 自由燃烧速度仪测定系统"界面左上角有四个菜单，分别是"文件"、"设置"、 "帮助"和"关于"，点击"文件"菜单，可以看到有"打印"、"保存"和"关 闭"三个功能，"打印"和"保存"是打印和保存当前数据，"关闭"是关闭该 软件。点击"设置"菜单，在下拉菜单中可以看到"视觉传感器设置"、"历史 数据查询"和"时间设定"三项内容。点击"帮助"，可以查看帮助文件，可以 阅读参数设计方法、巻烟自由燃烧速度仪使用方法等信息。点击"关于"，可以 査看本仪器的相关信息。
权利要求1、一种卷烟自由燃烧速度测定仪，其特征在于，包括底座，在所述底座上设置有插烟板；在所述底座上还设置有支架，在所述支架上设有视觉传感单元；所述视觉传感单元位于所述插烟板的正上方；控制单元，用于控制所述视觉传感单元对点燃的卷烟的自由燃烧速度进行数据采集；数据处理单元，用于处理所述采集到的数据。
2、 根据权利要求1所述的巻烟自由燃烧速度测定仪，其特征在于，所述 插烟板呈"非"字型，所述"非"字型插烟板的两侧分别设有插烟位，各插烟位位于 同一水平面上。
3、 根据权利要求2所述的巻烟自由燃烧速度测定仪，其特征在于， 在所述底座上靠近所述插烟板的位置处设有点火装置。
4、 根据权利要求3所述的巻烟自由燃烧速度测定仪，其特征在于， 所述点火装置包括设在所述底座上的导轨以及滑动设置在所述导轨上的点火 器；在所述底座上靠近所述导轨的预定位置处设有行程开关；所述控制单元包括点火延时电路，用于控制所述点火器对所述巻烟进行点火 的时间。
5、 根据权利要求4所述的巻烟自由燃烧速度测定仪，其特征在于，所述点火器为四氟块。
6、 根据权利要求5所述的巻烟自由燃烧速度测定仪，其特征在于，所述视觉传感单元为智能摄像机。
7、 根据权利要求6所述的巻烟自由燃烧速度测定仪，其特征在于，在所 述支架上还设置有与所述控制单元电连接的照明单元。
8、 根据权利要求7所述的巻烟自由燃烧速度测定仪，其特征在于，所述 照明单元为LED灯。
9、 根据权利要求1至6任一项权利要求所述的巻烟自由燃烧速度测定仪， 其特征在于，所述巻烟自由燃烧速度测定设备还包括数据处理单元，用于对所 述视觉传感单元所采集的数据进行处理。
10、根据权利要求9所述的巻烟自由燃烧速度测定仪，其特征在于，所述 数据处理单元为与所述视觉传感单元相连的计算机。
专利摘要本实用新型公开了一种卷烟自由燃烧速度测定仪，为解决测定精度高和操作简单的问题而设计。一种卷烟自由燃烧速度测定仪，包括底座，在所述底座上设置有插烟板；在所述底座上还设置有支架，在所述支架上设有视觉传感单元；所述视觉传感单元位于所述插烟板的正上方；控制单元，用于控制所述视觉传感单元对点燃的卷烟的自由燃烧速度进行数据采集；数据处理单元，用于处理所述采集到的数据。本实用新型应用于对卷烟的自由燃烧速度进行测定。
文档编号G01N31/12GK201188099SQ20082007042
公开日2009年1月28日 申请日期2008年5月7日 优先权日2008年5月7日
发明者卢钢剑, 非 周, 波 曾, 李志亮, 牛润杰, 王中金, 王立宗, 田家宽 申请人:郑州嘉德机电科技有限公司