专利名称：滤棒测量台、滤棒中各分段料棒长度无损测量设备及方法
技术领域：
本发明涉及一种烟用复合滤棒测量台、滤棒中各分段料棒长度无损测量设备及方法。
背景技术：
烟用复合滤棒是由两种或两种以上不同材质的料棒组成，如图1所示，主要是由醋酸纤维滤棒6与具有选择性吸附性能的料棒7复合而成，8所示位置为分切位置。随着烟草行业减害降焦工作的不断深入，二元、三元复合滤棒已越来越多地应用于卷烟上，具有吸附性能的料棒中通常添加的是活性炭材料，它能够有效地降低卷烟焦油量和烟气中有害成分。复合结构作为复合滤棒质量检验中技术指标要求之一，即精确测试复合滤棒中各段料棒的长度，从而保证卷烟降焦减害稳定性的。由于复合滤棒外围包裹了一层滤棒成形纸，无法直接测量，目前烟草行业采用的是破坏性试验，具体方法为首先用刀片剖开复合滤棒的滤棒成形纸，使各分段料棒裸露出来，然后用尺子分别测试各分段料棒的长度，可以看出这个方法操作步骤较繁琐，同时还存在因人为操作不当引起的测试误差的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种滤棒测量台，为滤棒中各分段料棒长度的准确测量提供
T D O本发明的另一目的是提供一种滤棒中各分段料棒长度无损测量设备及方法，以解决现有破坏性试验方法操作步骤繁琐且容易引起测试误差的问题。为实现发明目的，本发明的滤棒测量台包括承载装置及其光密封外壳，所述承载装置包括用于平放滤棒的承载槽，该承载槽的下方设有导光沟槽，该导光沟槽的底部沿导光沟槽长度方向设有强光线性光源，该强光线性光源焊接在PCB电路板上。进一步的，所述强光线性光源是由密集排列的贴片LED构成。进一步的，所述承载槽为V型槽，开口角度为45°。进一步的，所述贴片LED为闻売、朗伯型、白光贴片LED,贴片LED之间的间隔为3mm ο为实现发明目的，本发明的烟用复合滤棒中各分段料棒长度无损测量设备包括: 滤棒测量台，包括承载装置及其光密封外壳，所述承载装置包括用于平放滤棒的承载
槽，该承载槽的下方设有导光沟槽，该导光沟槽的底部沿导光沟槽长度方向设有强光线性光源，该强光线性光源焊接在PCB电路板上；
成像装置，包括CCD相机和相应的镜头，用于采集强光线性光源照明下平放于滤棒测量台的承载槽上待测滤棒的成像并上传给控制器；
控制器，用于收集成像装置的采集数据、对采集的数据进行信息处理及命令发布； 所述控制器分别控制连接成像装置、滤棒测量台的强光线性光源。
进一步的，还包括测量结果输出装置，该装置包括显示器及外接打印设备。进一步的，所述滤棒测量台、成像装置、控制器、结果输出装置设于一壳体内，该壳体下方设有一用于放置滤棒测量台的抽拉装置。进一步的，所述壳体上设有控制按钮，该控制按钮与所述控制器相连。进一步的，所述强光线性光源是由密集排列的贴片LED构成；所述承载槽为V型槽，开口角度为45° ;所述贴片LED为高亮、朗伯型、白光贴片LED，贴片LED之间的间隔为3mm ο为实现发明目的，本发明的烟用复合滤棒中各分段料棒长度无损测量方法的步骤如下:
(I)当改动相机高度、镜头光圈、焦距等任何成像参数时，需要标定成像参数。通过测量不透明、长度已知的标准棒，实现成像参数标定，以获取图像中单个像素对应的实际空间尺寸。(2)启动测量设备的电源，点亮强光线性光源，将待测滤棒平放在滤棒测量台的承载槽内；
(3)强光线性光源照射待测滤棒，成像装置捕捉滤棒上各料棒段对所成的图像灰度值不同的像，并将该成像上传给控制器；
(4)控制器对上传的图像进行处理，输出各料棒的长度测量值。本发明的滤棒测量台包括承载装置及其光密封外壳，光密封外壳能够实现光密封，使测量过程具有稳定的成像光环境；承载装置包括自上而下设置的承载槽、导光沟槽、强光线性光源和PCB电路板，能够固定待测滤棒，强线性光源能够对承载的待测滤棒实施强光后场照明。承载槽为V型槽可以固定待测滤棒，采用45°斜角增大了沟槽斜面与滤棒的接触面积，可以有效阻止光线从两侧外泄；贴片LED的密集排列可以形成较为均匀的待测滤棒后场照明环境。本发明的滤棒中各分段料棒长度无损测量设备及方法，主要采用光线透射法，使用高亮光源照射滤棒，由于不同滤棒段对光线的吸收强度不同，使用成像的方法捕捉经过透射衰减的光强，不同滤棒段对应的图像灰度值不同，通过图像测量各灰度段的长度，即获得滤棒各段料棒的长度，从而实现无损测试复合滤棒各分段滤棒长度的测量。本发明实现了复合滤棒中各分段料棒长度的无损、快速测量，测量精度可达0.5mm，能够满足滤棒生产企业及质检机构日常检测的需求。本发明不仅可以测量各料棒段的长度，也可用于整支滤棒长度的测量。
图1是复合滤棒结构示意 图2是本发明实施例的测量设备模块框 图3是本发明实施例的滤棒测量台结构示意 图4是本发明实施例的测量设备外型示意 图5是图像处理流程图。
具体实施方式
一、滤棒测量台
如图3所示，滤棒测量台包括承载装置及其光密封外壳45，承载装置包括用于平放滤棒的承载槽41，承载槽为V型槽，槽口宽10mm，开口角度为45°，该承载槽41的下方设有深度为5mm的导光沟槽42,该导光沟槽42的底部沿导光沟槽长度方向设有强光线性光源43,该强光线性光源43焊接在PCB电路板44上。强光线性光源是由密集排列的贴片LED构成，贴片LED为高亮、朗伯型、白光贴片LED，贴片LED之间的间隔为3_。V型槽设计可以固定待测滤棒，采用45°斜角增大了沟槽斜面与滤棒的接触面积，可以有效阻止光线从两侧外溢，贴片LED的密集排列可以形成较为均匀的待测样品后场照明环境。二、烟用复合滤棒中各分段料棒长度无损测量设备
烟用复合滤棒中各分段料棒长度无损测量设备包括滤棒测量台、成像装置和控制器，滤棒测量台的结构如图3所示，可参见上述对滤棒测量台的描述，在此不再赘述。成像装置包括CXD相机和相应的镜头，成像装置用于采集测量台承载槽上滤棒的图像，并上传给控制器。相机设于滤棒台的正上方，滤棒经承载槽底部的强光照射，经过镜头的光学变换，成像于相机的感光芯片上。由于不同滤棒段对光线的吸收程度不一致，承载槽底部发出的强光经各滤棒段的吸收，在图像中呈现出不同的明暗强度。控制器用于收集成像装置的采集数据、对采集的数据进行信息处理及命令发布；如图2所示，控制器分别控制连接成像装置、滤棒测量台的强光线性光源。测量设备还包括测量结果输出装置，该装置包括显示器及外接打印设备。光源是指由朗伯型高亮贴片LED在滤棒承载装置底部紧密排列而成的强光线性光源，该光源使用350mA恒流驱动，其工作状态由控制器控制。电源是用于给装置的各个部件供电。控制按钮为按键输入的电平信号，负责接收用户的控制命令，分别用于实现开关机、开始测量、开始标定的功能。如图4的装置外型图所示，滤棒测量台、成像装置、控制器、结果输出装置设于一壳体内，该壳体下方设有一用于放置滤棒测量台的抽拉装置，壳体上设有控制按钮，该控制按钮与所述控制器相连。三、烟用复合滤棒中各分段料棒长度无损测量方法
测量方法的工作原理如下:强光线性光源形成后场照明，复合滤棒在后场照明条件下，由于不同材质组成的滤棒段对后场照明具有不同的吸收系数，因此该滤棒不同的滤棒段呈现出不同的亮度，通过成像装置采集该滤棒段图像，通过分析滤棒段呈现的亮度差异，标记各滤棒段的交接位置，从而实现各滤棒段的长度测量。使用上述烟用复合滤棒中各分段料棒长度无损测量设备进行无损测量的方法步骤如下:
(I)当改动相机高度、镜头光圈、焦距等任何成像参数时，需要标定成像参数。通过测量不透明、长度已知的标准棒，实现成像参数标定，以获取图像中单个像素对应的实际空间尺寸。(2)启动测量设备的电源，点亮强光线性光源，将待测滤棒平放在滤棒测量台的承载槽内；
(3)强光线性光源照射待测滤棒，成像装置获取滤棒上各料棒段对所成的图像灰度值不同的像，并将该图像上传给控制器；
(4)控制器获取图像后，对图像进行以下操作:进行必要的预处理，去除图像中存在的噪声和干扰；提取感兴趣区域，去除图像中的无用信息，只保留包含待测信息的关键图像；获取滤棒图像的灰度分布信息，提取二值化的分割阈值；利用分割阈值，对滤棒图像进行二值化操作，用两个值分别表示滤棒的不同料棒；统计不同料棒其长度方向的像素个数，再乘以单个像素对应实际空间的比例系数，从而获取不同料棒段的长度值，实现各分段滤棒段的长度测量。上述图像处理流程如图5所示。
权利要求
1.滤棒测量台，其特征在于:包括承载装置及其光密封外壳，所述承载装置包括用于平放滤棒的承载槽，该承载槽的下方设有导光沟槽，该导光沟槽的底部沿导光沟槽长度方向设有强光线性光源，该强光线性光源焊接在PCB电路板上。
2.根据权利要求1所述的滤棒测量台，其特征在于:所述强光线性光源是由密集排列的贴片LED构成。
3.根据权利要求1所述的滤棒测量台，其特征在于:所述承载槽为V型槽，开口角度为45。。
4.根据权利要求1所述的滤棒测量台，其特征在于:所述贴片LED为高亮、朗伯型、白光贴片LED，贴片LED之间的间隔为3mm。
5.复合滤棒中各分段料棒长度无损测量设备，其特征在于，该设备包括: 滤棒测量台，包括承载装置及其光密封外壳，所述承载装置包括用于平放滤棒的承载槽，该承载槽的下方设有导光沟槽，该导光沟槽的底部沿导光沟槽长度方向设有强光线性光源，该强光线性光源焊接在PCB电路板上； 成像装置，包括相机和镜头，用于采集测量台承载槽上滤棒的图像，并上传给控制器；相机设于滤棒台的正上方，滤棒经承载槽底部的强光照射，经过镜头的光学变换，成像于相机的感光芯片上；由于不同滤棒段对光线的吸收程度不一致，承载槽底部发出的强光经各滤棒段的吸收，在图像中呈现出不同的明暗强度； 控制器，用于收集成像装置的采集数据、对采集的数据进行信息处理及命令发布； 所述控制器分别控制连接成像装置、滤棒测量台的强光线性光源。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，还包括测量结果输出装置，该装置包括显示器及外接打印设备。
7.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述滤棒测量台、成像装置、控制器、结果输出装置设于一壳体内，该壳体下方设有一用于放置滤棒测量台的抽拉装置。
8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述壳体上设有控制按钮，该控制按钮与所述控制器相连。
9.根据权利要求5-8中任一项所述的设备，其特征在于，所述强光线性光源是由密集排列的贴片LED构成；所述承载槽为V型槽，开口角度为45° ;所述贴片LED为高亮、朗伯型、白光贴片LED，贴片LED之间的间隔为3mm。
10.复合滤棒中各分段料棒长度无损测量方法的实施步骤如下: (1)当改动相机高度、镜头光圈、焦距等任何成像参数时，需要标定成像参数；通过测量不透明、长度已知的标准棒，实现成像参数标定，以获取图像中单个像素对应的实际空间尺寸； (2)启动测量设备的电源，点亮强光线性光源，将待测滤棒平放在滤棒测量台的承载槽内； (3)强光线性光源照射待测滤棒，成像装置捕捉滤棒上各料棒段对所成的图像灰度值不同的像，并将该成像上传给控制器； (4)控制器对上传的图像进行处理，处理步骤主要包括:滤波去噪、感兴趣区域提取、二值化、边缘提取、边缘位置计算、像素尺寸到实际空间的尺寸换算，最终输出换算得到的各边缘信息，即各料棒段长度测量值。
全文摘要
本发明涉及滤棒测量台、滤棒中各分段料棒长度无损测量设备及方法，无损测量设备包括滤棒测量台、成像装置和控制器，滤棒测量台包括承载装置及其光密封外壳，所述承载装置包括用于平放滤棒的承载槽，该承载槽的下方设有导光沟槽，该导光沟槽的底部沿导光沟槽长度方向设有强光线性光源，该强光线性光源焊接在PCB电路板上；本发明主要采用光线透射法，使用高亮光源照射滤棒，由于不同滤棒段对光线的吸收强度不同，使用成像的方法捕捉经过透射衰减的光强，不同滤棒段对应的图像灰度值不同，通过图像测量各灰度段的长度，即获得滤棒各段料棒的长度，从而实现无损测试复合滤棒各分段滤棒长度的测量。
文档编号G01B11/02GK103162630SQ20131004284
公开日2013年6月19日 申请日期2013年2月4日 优先权日2013年2月4日
发明者李晓辉, 夏营威, 刘锋, 邢军, 周德成, 刘湘君, 李志刚, 周明珠, 荆熠, 董浩, 王锦平 申请人:国家烟草质量监督检验中心, 中国科学院安徽光学精密机械研究所