一种烟支中烟草物料填充均匀性的无损检测方法技术

本发明专利技术公开了一种烟支中烟草物料填充均匀性的无损检测方法，包括如下步骤：

【技术实现步骤摘要】
一种烟支中烟草物料填充均匀性的无损检测方法


[0001]本专利技术属于加热不燃烧烟草制品检测
，具体涉及一种烟支中烟草物料填充均匀性的无损检测方法
。

技术介绍

[0002]加热不燃烧卷烟相比于传统卷烟具有温度低
、
不燃烧的特性，因此具有优秀的减害潜力，是近年来烟草领域的重要发展方向
。
加热卷烟气溶胶的状态是其抽吸感受的决定性因素，而烟草物料的填充均匀性
、
不同物料的掺配均匀性则能够对气溶胶的生成与传递造成显著影响
。
现有加热不燃烧卷烟烟支所用发烟材质有多种不同形式，包括再造薄片
(
又可分为稠浆法
、
辊压法
、
造纸法等类型
)、
膨胀梗丝
、
膨胀烟丝
、
释烟颗粒等，其形态各异，有的是聚拢褶皱片状，有的是有序条状，有的是无序丝状，有的是颗粒状
。
准确表征不同单一烟草物料或掺配物料在烟支发烟段的填充均匀性及其分布特征，是对该型产品烟气气溶胶生成与传递进行调控的基础
。
[0003]现有手段难以有效
、
准确的表征加热卷烟物料的填充均匀性，只能通过测定物料中特定化学物质的含量计算特征值来从结果反向推测烟草物料的空间分布均匀性
。
该方法缺点在于，只能“打包式”表征全部烟草物料作为一个整体的空间分布均匀性，不能单独表征构成烟草物料的每一种具体形貌的烟草原料的空间分布均匀性，也完全无法表征烟草物料之间的空隙的空间分布均匀性
。
此外，现有技术的测量烟草物料填充均匀性的方法是有损的，即必须对烟支进行破坏性测试
(
无论是加热还是燃烧，都是破坏性的
)
，不能保留烟支进行重复测量，不便于复核和留证
。
[0004]因此，为了实现对烟支中烟草物料填充均匀性的无损检测，提出本方法
。

技术实现思路

[0005]本专利技术公开了一种烟支中烟草物料填充均匀性的无损检测方法，所述无损检测方法包括如下步骤：
[0006]1)
用
CT
设备获取垂直于烟支中轴线的多个横截面的切片图像；
[0007]2)
对于每一个切片图像，计算烟草物料的径向填充均匀性，记为
R
；
[0008]3)
对于每一个切片图像，计算烟草物料的周向填充均匀性，记为
C
；
[0009]4)
设某一切片图像对应的轴向长度
Z
，以前述
R、C
和
Z
为数据轴构建直角正交坐标系，每个切片图像对应一个数据点
(R
i
，
C
i
，
Z
i
)
，
i
＝1，2，
…
，
n
，
n
为横截面切片图像个数，并计算各数据点到
Z
轴的垂线距离
Y
i
；
[0010]5)
以
(Z
i
，
Y
i
)
在平面直角坐标系上作图，即得烟支中烟草物料的轴向填充均匀性分布图
。
[0011]其中，步骤
1)
中，可首先利用工业
CT
设备对待测烟支进行全扫描，
CT
设备即计算机控制的
X
射线断层扫描设备
。
所述工业
CT
设备具有载物台，扫描过程烟支可直立固定于载物台中央
。
扫描过程中，来自射线源的
X
射线在穿过待测烟支后将发生衰减，而烟支不同组分
的密度差异将导致
X
射线在穿过它们时发生的衰减程度不同，这些不同程度的衰减将被探测器接收并转换为电信号，并进一步通过计算机软件转换为若干张二维切片图像
。
所述若干张二维切片图像经过计算机重建后可获得烟支的三维模型
。
所述图像处理软件可对三维图像的横截面进行分析
。
用
CT
设备获取垂直于烟支中轴线的多个横截面的切片图像是已知技术，例如断层
CT
扫描技术和对扫描结果的图像解析，早已经用于医学影像诊断领域，其切片精度可达每隔
0.1mm
出一张横截面切片图像
。
工业用
CT
机也是成熟设备
。
[0012]显然，由于烟支是圆柱体，因此每一横截面都是圆形，每一切片图像也都是圆形
。
[0013]优选地，所述横截面的个数为
10
‑
1200
个，这可根据断层扫描的步长而人为设定
。
[0014]其中，步骤
2)
所述的烟草物料的径向填充均匀性通过以下方法计算：
[0015]对于每一切片图像，从圆心开始，以半径
r
做圆，半径
r
以预定步长
a
增加，直至
r
＝
R0，
R0为烟支横截面最大半径，由此获得
m
个同心圆，其中
m
＝
R0/a
；
[0016]通过图像分析法获取第
j
个同心圆穿过标的物的长度对应的圆心角总和
φ
j
，
j
＝1，2，
…
，
m
，则
φ
j
/360
则反映了每个同心圆上穿过标的物的角度的占比，
m
个上述占比组成一个数据集，该数据集的标准偏差即反映了在该横截面上标的物的径向填充均匀性，记为
R
；其中所述标的物为待测烟草物料之一或其组合，或者为烟草物料之间的空隙，空隙在某种程度上也可以视为一种特殊的烟支填充物，或者说是填充物为空气
。
[0017]其中，步骤
3)
所述的烟草物料的周向填充均匀性通过以下方法计算：
[0018]对于每一切片图像，以某一预定圆心角
θ
对应的扇形区域将整个圆面积分成
p
份扇形区域，其中
p
＝
360/
θ
，通过图像分析法在每一份上计算标的物面积在该份总面积的占比，所得
p
个占比数据形成一个数据集，该数据集的标准偏差可反映该横截面上标的物的周向填充均匀性，记为
C
；其中所述标的物为待测烟草物料之一或其组合，或者为烟草物料之间的空隙，但须与步骤
2)
中所选标的物保持一致
。
[0019]其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种烟支中烟草物料填充均匀性的无损检测方法，其特征在于，所述无损检测方法包括如下步骤：
1)
用
CT
设备获取垂直于烟支中轴线的多个横截面的切片图像；
2)
对于每一个切片图像，计算烟草物料的径向填充均匀性，记为
R
；
3)
对于每一个切片图像，计算烟草物料的周向填充均匀性，记为
C
；
4)
设某一切片图像对应的轴向长度
Z
，以前述
R、C
和
Z
为数据轴构建直角正交坐标系，每个切片图像对应一个数据点
(R
i
，
C
i
，
Z
i
)
，
i
＝1，2，
…
，
n
，
n
为横截面切片图像个数，并计算各数据点到
Z
轴的垂线距离
Y
i
；
5)
以
(Z
i
，
Y
i
)
在平面直角坐标系上作图，即得烟支中烟草物料的轴向填充均匀性分布图
。2.
根据权利要求1所述的无损检测方法，其特征在于，所述横截面的个数为
10
‑
1200
个
。3.
根据权利要求1所述的无损检测方法，其特征在于，步骤
2)
所述的烟草物料的径向填充均匀性通过以下方法计算：对于每一切片图像，从圆心开始，以半径
r
做圆，半径
r
以预定步长
a
增加，直至
r...

【专利技术属性】
技术研发人员：张越，张柯，赵鑫，邓国栋，付丽丽，王爽，朱文魁，池凤瑶，李斌，王兵，
申请(专利权)人：中国烟草总公司郑州烟草研究院，
类型：发明
国别省市：