机械手仿真人体抽吸测定卷烟燃烧持灰率的方法技术

本发明专利技术涉及一种机械手仿真人体抽吸测定卷烟燃烧持灰率的方法，将待检测卷烟样品采用机械手夹持，启动控制系统、摄像头及打光光源；拍摄燃烧前样品图片后点燃卷烟，点燃样品卷烟后，开始实时采集卷烟燃烧图像；检测卷烟静态持灰率时，机械手可在与平面保持‑90‑90度的固定静止位置进行多角度静态持灰率测试；检测动态持灰率时，通过多个自由度机械手仿真人体卷烟抽吸动作；采集检测样品烟支在燃烧至烟蒂长度过程中的持灰性能，并进行量化表示。本发明专利技术通过机械手对人体抽吸动作进行静态抽吸和仿真抽吸两种模式，对卷烟燃烧图像实时采集和数据化，能准确客观地对样品进行评价和对比，同时得到的数据更能满足科学统计、研究、质检的要求。

【技术实现步骤摘要】
机械手仿真人体抽吸测定卷烟燃烧持灰率的方法
本专利技术属于卷烟检测
，具体涉及一种机械手仿真人体抽吸测定卷烟燃烧持灰率的方法，特别涉及一种机械手仿真人体抽吸多角度静态或动态测定卷烟燃烧持灰率的方法。
技术介绍
卷烟在燃烧抽吸过程中会形成卷烟灰柱，如果灰柱持灰效果好，则不容易发生断裂，反之，则容易断裂。一方面，卷烟灰柱易断裂会造成火灾安全隐患，另一方面随着消费水平的不断提升，消费者对卷烟抽吸品质要求不断提升，在消费者抽吸卷烟过程中，如果灰柱易断裂，会在开车、思考、谈话等常见的生活场景条件下发生断裂，从而造成令人恼怒的烧损、脏污衣服情况，大大降低抽吸品质体验感。还有，从卷烟开发配伍性上来讲，在某种程度上持灰性能还能反映出卷烟烟草填充得合理与否以及卷烟纸的包覆性能好坏。可见，关注和考察卷烟持灰性能对提升卷烟质量具有特定意义。目前，卷烟行业对持灰性能的考察没有较为统一和系统的测试方法，常用的方法是将卷烟点燃后水平放置，在没有抽吸条件下观察卷烟燃烧灰柱持灰长度。上述方法由于没有抽吸条件，且基于静态水平测试，而消费者在实际静态持烟时，为了避免烟熏手指，都会让卷烟自然上翘呈一定角度。所以，常见的静态测试方法不能模拟消费者静态抽吸动作。另一方面，消费者在抽吸过程中包括一系列动作，并非静止状态，因此，为了客观精确地检测卷烟在实际抽吸过程中的持灰性能，需要人体仿真抽吸过程动作的介入检测更为科学。此外，目前方法中主要通过技术人员的目视法来采集卷烟持灰长度，这样容易受到观测人员的技术水平、经验和主观意识的影响，从而影响评价结果的准确性和客观性。针对上述存在的问题，目前在行业技术中尚没有很好的解决方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种机械手仿真人体抽吸多角度静态或动态测定卷烟燃烧持灰率的方法。通过全视觉实时采集待检测卷烟样品燃烧时的图像，对采集到的图像进行算法处理和数据分析，得到待检测卷烟样品静态持灰率和动态持灰率。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：机械手仿真人体抽吸测定卷烟燃烧持灰率的方法，所述的卷烟燃烧持灰率包括静态持灰率和动态持灰率，包括如下步骤：将待检测卷烟样品采用机械手夹持，置于夹持位置的烟支轴向方向与摄像头和打光光源垂直；控制系统分别与机械手、摄像头相连，用于控制机械手工作，还用于采集摄像头拍摄的图片进行处理和计算；启动控制系统、摄像头及打光光源；拍摄燃烧前样品图片后，点燃卷烟样品，之后按照静态检测模式或动态检测模式进行检测，检测过程中实时拍摄燃烧后样品图片；其中，摄像头和打光光源均有多个；静态检测模式下，机械手按照设定的卷烟静态抽吸角度和卷烟抽吸模式进入检测工位，开始进行图像采集检测；动态检测模式下，机械手按照人体抽吸卷烟动作在设定卷烟抽吸模式下，开始进行图像采集检测；所述的人体抽吸卷烟动作不包括弹烟灰动作；卷烟持灰率采用检测样品烟支在燃烧至烟蒂长度过程中的持灰性能进行量化表示；其中，所述的烟蒂长度为卷烟燃烧端距离接装纸3mm的距离长度。进一步，优选的是，卷烟持灰率按照公式C＝L/L0*100％进行计算，其中，C为卷烟持灰率，静态持灰率和动态持灰率分别采用Cα和Cm来表示；L为卷烟测试过程中断裂灰柱长度，L0为测试卷烟未检测前长度减去烟蒂长度的值。进一步，优选的是，静态持灰率Cα测定时，设定机械手持烟角度与水平面保持-90°～90°的固定静止位置进行测试，α表示测定时卷烟与平面角度，C90，C0，C-90三个静态持灰率分别表示从卷烟滤嘴至卷烟燃烧锥方向分别垂直向上、平行水平面、垂直向下三个角度的静态检测值。进一步，优选的是，待检测卷烟样品在测定前按照GB/T16447标准进行样品前处理。进一步，优选的是，摄像头有3个，且以烟支为中心对称设置。进一步，优选的是，打光光源有3个，且以烟支为中心对称设置。进一步，优选的是，采用ISO、FTC、Massachusetts或加拿大深度抽吸模式。进一步，优选的是，图像采集每间隔2s控制系统自动采集图像一次进行处理。进一步，优选的是，摄像头感光元件尺寸≥15mm2，相数尺寸≥1.22μm×1.22μm；打光光源色温≥4500K。本专利技术同时提供一种通过卷烟燃烧持灰率检测卷烟持灰性能的方法，采用上述的机械手仿真人体抽吸测定卷烟燃烧持灰率的方法测定待检测卷烟样品的静态持灰率和动态持灰率；其中，静态持灰率测定时，机械手持烟角度与水平面保持30°的固定静止位置；根据测定的静态持灰率和动态持灰率，通过表1，得到待检测卷烟样品的持灰性能等级；表1若待检测卷烟样品的静态持灰率和动态持灰率在不同等级，则以动态持灰率所在等级为最终等级。本专利技术中L0为测试卷烟未检测前长度减去烟蒂长度的值，即卷烟有效燃烧长度。本专利技术为了考察不同样品在特定条件下的卷烟燃烧持灰率，可按照设定平衡条件进行前处理，也可以对样品进行直接测定，从而分析不同条件下持灰率差异。设备以不少于3个摄像头为佳，均匀分布在与烟支垂直方向(轴向中心间隔120°夹角)，保证烟支各面能全面采集。3个打光光源也均匀地与摄像头间隔分布(轴向中心间隔120°夹角)，保证烟支打光均匀，光照度按照实验环境要求选择调整，应满足采集图像清晰。优选，3个摄像头、3个打光光源间隔设置，即60°一个。本专利技术与现有技术相比，其有益效果为：1.目前，卷烟行业对持灰性能的考察没有较为统一和系统的测试方法，常用的方法是将卷烟点燃后水平放置，在没有抽吸条件下观察卷烟燃烧灰柱持灰长度。上述方法由于没有抽吸条件，且基于静态水平测试，而消费者在实际静态持烟时，为了避免烟熏手指，都会让卷烟自然上翘呈一定角度。所以，常见的静态测试方法不能模拟消费者静态抽吸动作。2.本专利技术实现了-90-90度的固定静止位置进行静态持灰率测试，为研究优化不同条件下卷烟静态持灰性能提供了测试平台。3.本专利技术通过机械手仿真人体抽吸过程动作，实现了动态持灰率的检测，提高了持灰性能检测和评价的客观性和精确度，更好地指导卷烟产品开发研究工作。4.当前方法中主要通过技术人员的目视法来采集卷烟持灰长度，这样容易受到观测人员的技术水平、经验和主观意识的影响，从而影响评价结果的准确性和客观性；本专利技术克服了这一弊端，结果客观准确。5.多个摄像头实现了待检测卷烟样品的全视觉图像数据采集，避免单面采集图像由于拍摄角度受限，且碳线闭环整齐度不一，造成采集图像片面化，不能准确测定样品多角度动、静态持灰率。附图说明图1为测定方法示意图；图2为测定卷烟燃烧持灰率图像采集图；其中，1、机械手；2、打光光源；3、摄像头；4、烟支。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术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专利技术，而不应视为限定本专利技术的范围。实施例中未注明具体技术或条件者本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.机械手仿真人体抽吸测定卷烟燃烧持灰率的方法，所述的卷烟燃烧持灰率包括静态持灰率和动态持灰率，其特征在于，包括如下步骤：/n将待检测卷烟样品采用机械手夹持，置于夹持位置的烟支轴向方向与摄像头和打光光源垂直；控制系统分别与机械手、摄像头相连，用于控制机械手工作，还用于采集摄像头拍摄的图片进行处理和计算；启动控制系统、摄像头及打光光源；拍摄燃烧前样品图片后，点燃卷烟样品，之后按照静态检测模式或动态检测模式进行检测，检测过程中实时拍摄燃烧后样品图片；其中，摄像头和打光光源均有多个；/n静态检测模式下，机械手按照设定的卷烟静态抽吸角度和卷烟抽吸模式进入检测工位，开始进行图像采集检测；/n动态检测模式下，机械手按照人体抽吸卷烟动作在设定卷烟抽吸模式下，开始进行图像采集检测；所述的人体抽吸卷烟动作不包括弹烟灰动作；/n卷烟持灰率采用检测样品烟支在燃烧至烟蒂长度过程中的持灰性能进行量化表示；其中，所述的烟蒂长度为卷烟燃烧端距离接装纸3mm的距离长度。/n

【技术特征摘要】
1.机械手仿真人体抽吸测定卷烟燃烧持灰率的方法，所述的卷烟燃烧持灰率包括静态持灰率和动态持灰率，其特征在于，包括如下步骤：
将待检测卷烟样品采用机械手夹持，置于夹持位置的烟支轴向方向与摄像头和打光光源垂直；控制系统分别与机械手、摄像头相连，用于控制机械手工作，还用于采集摄像头拍摄的图片进行处理和计算；启动控制系统、摄像头及打光光源；拍摄燃烧前样品图片后，点燃卷烟样品，之后按照静态检测模式或动态检测模式进行检测，检测过程中实时拍摄燃烧后样品图片；其中，摄像头和打光光源均有多个；
静态检测模式下，机械手按照设定的卷烟静态抽吸角度和卷烟抽吸模式进入检测工位，开始进行图像采集检测；
动态检测模式下，机械手按照人体抽吸卷烟动作在设定卷烟抽吸模式下，开始进行图像采集检测；所述的人体抽吸卷烟动作不包括弹烟灰动作；
卷烟持灰率采用检测样品烟支在燃烧至烟蒂长度过程中的持灰性能进行量化表示；其中，所述的烟蒂长度为卷烟燃烧端距离接装纸3mm的距离长度。


2.根据权利要求1所述的机械手仿真人体抽吸测定卷烟燃烧持灰率的方法，其特征在于，卷烟持灰率按照公式C=L/L0*100%进行计算，其中，C为卷烟持灰率，静态持灰率和动态持灰率分别采用Cα和Cm来表示；L为卷烟测试过程中断裂灰柱长度，L0为测试卷烟未检测前长度减去烟蒂长度的值。


3.根据权利要求2所述的机械手仿真人体抽吸测定卷烟燃烧持灰率的方法，其特征在于，静态持灰率Cα测定时，设定机械手持烟角度与水平面保持-90°~90°的固定静止位置进行测试，α表示测定时卷烟与平面角度，C90，C0，C-90三个静态持灰率分别表示从卷烟滤嘴至卷烟燃烧锥方向分别垂直向上、平行水平面、垂直向下三个角...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑晗，詹建波，王浩，余婷婷，李赓，孔令汉，余振华，张莹，李利伟，程量，王旭，谢姣，丁海燕，余耀，岳保山，
申请(专利权)人：云南中烟工业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：云南;53