一种烟条温度检测装置及烟条温度检测方法与流程

1.本发明属于烟草技术领域，具体涉及一种烟条温度检测装置及烟条温度检测方法。


背景技术：

2.卷烟的烟条在成型过程中，卷烟纸包裹烟丝后进行涂胶和烙铁干燥粘结，然后从烟枪中出来形成连续不断的烟条，经过重量检测、刀头分切后进入接嘴工段，接装好滤嘴后成为成品卷烟。
3.从烟枪出来的烟条，目前只进行重量或密度检测而无其他参数如温度等的检测。但是进入烟条中烟丝的含水率、烙铁的温度等对成品烟条的质量有明显影响。成品烟条的温度受以下因素的影响：各卷烟机的烙铁温度设置是否一致；发热管和烙铁之间的传热速率是否一致；由于烟条和烙铁接触的紧密度可能不同，烙铁和烟条之间的热量传递量是否一致等。
4.以上因素的差异会对成品卷烟的抽吸品质产生影响，不同机台之间或同一机台的不同时段，生产同样的卷烟品质也有一定差异；因此烟条在成型过程中对烟条温度的检测尤为必要，对烟条温度的有效检测，有助于减少因卷烟搭口导致的质量问题。随着对卷烟质量要求的提高，对卷烟机烟枪出口的烟条需要更多的参数检测和精准控制，特别是烟条温度的精确检测和控制，以保证成品卷烟品质的稳定性和统一性。
5.烟条的生产是连续进行的。烟条在连续快速向前输送过程中，根据烟条接触搭口烙铁的位置，烟条圆周会形成不同温度分布。在现有技术中，卷烟机烟条温度的检测只能够人工使用红外平面成像测温仪或点状红外测温枪；但是烟条是圆柱形的，受烟条形状的影响，平面成像只能检测到烟条表面的一部分区域的温度，对烟条表面的另一部分区域的温度无法检测，因此烟条整体的圆周表面温度的检测失真程度较高。
6.为解决上述问题提出本发明。


技术实现要素：

7.本发明公开了一种烟条温度检测装置及使用该烟条温度检测装置检测烟条温度的方法。本发明的烟条温度检测装置采用环形测温法进行测温，可以检测烟条全圆周表面各位置的温度，经过处理得到该烟条圆周表面360
°
环形线的平均温度。针对匀速连续通过的烟条，烟条温度检测装置能够将一段时间内的连续烟条全圆周表面的温度检测出来。使用该烟条温度检测装置能够精确测定烟条全圆周表面的温度，根据测定结果准确控制烙铁温度的设置，实现对烟支质量和品质的稳定控制。
8.本发明的技术方案如下：
9.本发明第一方面公开了一种烟条温度检测装置，其包括多个筒状凸透镜；所述筒状凸透镜的结构为：圆形凸透镜片被过垂直中心线平面切割的近似椭圆剖面，围绕该近似椭圆剖面长轴的一定距离的平行线为中心轴旋转一周，形成的中间壁最厚两头壁最薄的筒
状体。
10.优选地，多个所述筒状凸透镜同轴套在一起，所述多个为两个或两个以上；所述筒状凸透镜为双凸面凸透镜或单凸面凸透镜，其曲率半径为2
‑
60mm。
11.优选地，所述筒状凸透镜为三个，从内向外分别为第一筒状凸透镜t1、第二筒状凸透镜t2和第三筒状凸透镜t3；其中第一筒状凸透镜t1的内径为7
‑
15mm，第二筒状凸透镜t2的内径为15
‑
60mm，第三筒状凸透镜t3的内径为20
‑
120mm。
12.优选地，所述烟条温度检测装置还包括筒状光栅s和筒状红外探测器d；所述筒状光栅s套在多个所述多个筒状凸透镜的外围，所述筒状红外探测器d套在所述筒状光栅s的外围，使得所述筒状红外探测器d的位置位于多个所述筒状凸透镜的聚焦环上，且多个筒状凸透镜、筒状光栅和筒状红外探测器同轴设置。
13.优选地，所述筒状光栅的内径比最外层所述筒状凸透镜的外径大1mm及以上；所述筒状红外探测器的内径比筒状光栅的外径大1mm及以上。
14.优选地，所述筒状红外探测器选择的波长为5
‑
10μm红外线进行测温。
15.优选地，所述烟条温度检测装置还包括烟支通道内壳kn和外壳kw；所述烟支通道内壳kn套在最内侧的所述筒状凸透镜内、且与所述筒状凸透镜、筒状光栅和筒状红外探测器同轴；所述外壳kw围在所述筒状红外探测器的外围。
16.优选地，所述筒状凸透镜和烟支通道内壳kn的材质为远红外石英玻璃、红外线穿透的聚酯(pc)、透明亚克力、其他透明树脂或8
‑
14um硅透镜中的一种；所述筒状光栅材质为红外成像仪专用光栅材料；所述筒状红外探测器材质为非晶硅。
17.本发明第二方面公开了一种烟条温度检测方法，使用上述的烟条温度检测装置，包括如下步骤：
18.将卷烟机烟枪出口的烟条插入到所述烟支通道内壳kn中，多个所述筒状凸透镜将烟条圆周表面某一360
°
环形线的红外线聚焦后，通过所述筒状光栅s隔离掉其他干扰光线后，将波长为5
‑
10μm的红外线投射到所述筒状红外探测器d上形成聚焦环，在聚焦环上均匀取多个测温点，然后经过处理得到该烟条圆周表面360
°
环形线的平均温度；
19.针对匀速连续通过的烟条，烟条温度检测装置将一段时间内的连续烟条全圆周表面的温度通过红外探测器d测出，为连续的聚焦环；选择不少于1帧/12秒的频率的聚焦环的环形线进行测温，然后经过处理得到连续的平均温度曲线；即得出一段时间内的连续烟条全圆周表面的温度。
20.本发明的有益效果：
21.1、本发明首次构造出了筒状凸透镜，根据构造出的筒状凸透镜设计出了烟条温度检测装置，为烟条的圆周表面的温度的准确检测提供了有效的手段，填补了现场生产烟条的全圆周表面温度的检测的空白；检测结果准确可信。
22.2、基于本发明烟条温度检测装置的原理和结构，可以开发出适用于需要进行环形产品如食品、圆柱形流体、流动条状物圆周表面的温度检测。因此，本发明的装置具有明显的应用前景。
附图说明
23.图1为本发明的筒状凸透镜的立体图。
24.图2为本发明的筒状凸透镜的轴向刨面图。
25.图3为本发明的烟条温度检测装置沿筒状凸透镜的中心轴的轴向刨面图(上)和垂直筒状凸透镜中心轴的径向刨面图(下)。
26.图4为实施例的355秒内的连续烟条全圆周表面的温度测出后的平面成像曲线图。【注】图4上有六条曲线。因为一个卷烟机有2个铬铁，每个烙铁有一个设定温度，一个实测温度，总共4个曲线；4个曲线平均后有一个平均曲线；加上烟条温度，总共6条曲线。最下面的曲线为连续烟条全圆周表面的温度曲线。
27.附图标记为：kn、烟支通道内壳；t1、第一筒状凸透镜；t2、第二筒状凸透镜；t3、第三筒状凸透镜；s、筒状光栅；d、筒状红外探测器。
具体实施方式
28.为使对本发明的结构特征及所达成的效果有更进一步的了解与认识，下面结合实施例及附图对本发明做详细说明。
29.如图3所示的本发明的烟条温度检测装置，沿筒状凸透镜的中心轴向刨面图(上)和垂直筒状凸透镜中心轴的径向刨面图(下)，本发明的烟条温度检测装置包括：烟支通道内壳kn；第一筒状凸透镜t1；第二筒状凸透镜t2；第三筒状凸透镜t3；筒状光栅s；筒状红外探测器d。
30.本实施例的烟条温度检测装置采用两个筒状双凸面凸透镜同轴套在一起，从内向外分别为第一筒状凸透镜t1、第二筒状凸透镜t2；其中第一筒状凸透镜t1的内径为12mm，外径为19.6mm；第二筒状凸透镜t2的内径为20mm，外径为27.6mm；曲率半径都为25mm。
31.所述筒状凸透镜如图1和图2所示，其结构为：圆形凸透镜片被过垂直中心线平面切割的近似椭圆剖面，围绕该近似椭圆剖面长轴的一定距离的平行线为中心轴旋转一周，形成的中间壁最厚两头壁最薄的筒状体。
32.如图3所示，第二筒状凸透镜t2的外围为筒状光栅s，用于隔离掉其他干扰光线，筒状光栅s内径为89.6mm，外径为90.6mm；筒状光栅s外围为筒状红外探测器d，筒状红外探测器d的内径为95.6mm，外径为97.6mm；即所述筒状光栅s套在两个所述筒状凸透镜的外围，所述筒状红外探测器d套在所述筒状光栅s的外围；且两个筒状凸透镜、筒状光栅和筒状红外探测器同轴，且所述筒状红外探测器d的位置位于多个所述筒状凸透镜的聚焦环上。所述烟支通道内壳kn套在最内侧的筒状凸透镜内、且与两个筒状凸透镜、筒状光栅和筒状红外探测器同轴，烟支通道内壳kn内径为10mm，外径为11mm；所述外壳kw围在所述筒状红外探测器的外围。
33.本发明选择波长为10μm的红外线进行测温。本发明的烟支通道内壳kn、第一筒状凸透镜t1、第二筒状凸透镜t2、筒状光栅s和筒状红外探测器d的筒体长度都为30mm。本发明的装置还包括控制器、显示器等部件，未在附图中标出；同时根据聚焦的需要、或装置的体积要求，也可以继续设置第三筒状凸透镜t3、第四筒状凸透镜t4
……
等。一般所用的筒状凸透镜数量多，可以减少所述烟条温度检测装置体积，但测温结果失真度也增加了。
34.本发明的烟支通道内壳kn的材质为红外线能够穿透的聚酯(pc)；第一筒状凸透镜t1和第二筒状凸透镜t2的材质均为8
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14um硅透镜；筒状光栅材质为红外成像仪专用光栅材料；所述筒状红外探测器为非晶硅光敏电阻；外壳kw为不锈钢材质。
35.使用本发明的烟条温度检测装置检测烟条温度方法包括如下步骤：
36.将卷烟机烟枪出口的烟条插入到所述烟支通道内壳kn中，多个所述筒状凸透镜将烟条圆周表面的红外线聚焦后，通过所述筒状光栅s隔离掉其他干扰光线后，将波长为5
‑
10μm的红外线投射到所述筒状红外探测器d上形成聚焦环，在聚焦环上均匀取多个测温点，然后经过处理得到一个平均温度；
37.处理方法为：在卷烟机的烟枪出口，对刚完成卷制的烟条的圆周表面某一360
°
环形线均匀多点测温，并使用下述公式进行计算，得到烟条圆周表面某一环形线的平均温度：其中，t均：为烟条圆周表面某一环形线的平均温度；n：测温点数；ti：各测温点的温度；k1：温度损失修正系数；k2：权重修正系数。
38.针对匀速连续通过的烟条，烟条温度检测装置将一段时间内的连续烟条全圆周表面的温度通过红外探测器d测出，为连续的聚焦环；选择不少于1帧/12秒的频率的聚焦环的环形线进行测温，然后经过处理得到连续的温度曲线；即得出一段时间内的连续烟条全圆周表面的温度。
39.实施例1
40.使用上述的烟条温度检测装置检测烟条温度方法步骤如下：
41.将卷烟机烟枪出口的烟条插入到所述烟支通道内壳kn中，其中烟条直径7.7mm；两个筒状凸透镜将烟条圆周表面的红外线聚焦后，通过所述筒状光栅(s)隔离掉其他干扰光线后，将波长为10μm的红外线投射到所述筒状红外探测器(d)形成聚焦环，在聚焦环上均匀选择多个测温点，然后经过处理得到一个温度，得到烟条圆周表面某一环形线的平均温度；
42.烟条匀速连续通过烟支通道内壳(kn)，烟条温度检测装置将355s内的连续烟条全圆周表面的温度通过红外探测器d测出，为连续的聚焦环；选择1帧/6秒的频率的聚焦环的环形线进行测温，然后经过处理得到连续的温度曲线；即得出355s内的连续烟条全圆周表面的温度。如图4所示。
43.由图4可知，连续烟条全圆周表面的温度并不均匀。因此本发明的烟条温度检测装置检测烟条温度，比较全面地反应连续烟条全圆周表面的温度分布情况。而在现有技术中的红外平面成像测温仪只能检测烟条表面的一部分区域的温度，对另一部分区域温度无法检测，因此烟条的圆周表面温度的检测不准确，一段时间内连续烟条全圆周表面的温度分布情况不准确。
44.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但并非是对本发明的限制，本领域技术人员根据本发明的基本思想，可以修改和改进，但只要不脱离本发明的基本思想，均在本发明的保护范围之内。