基于图像处理的烟支污点面积测量方法

针对目前烟支污点检测人工测量的各种问题,提出一种基于图像处理技术的烟支污点面积测量方法。该方法以机器视觉系统为硬件平台,首先采用柱面模型进行图像转换,建立图像坐标系与展开坐标系的映射关系;然后利用正切函数对图像作增强处理,增强目标与背景的对比度;最后通过改进的区域生长法分割污点,排除烟支周期纹理和颜色分布的干扰。实验结果表明:该方法测量效率高,稳定性强,精度达到0.03 mm2,能够满足烟支污点的检测需求。

测量系统分析(MSA)在卷烟工艺质量管理中的应用

为了解测量系统中的波动源及其对测量结果的影响程度,以期对测量系统进行明确判断,利用计量型和计数型测量系统分析方法,以卷烟综合测试台、烟丝填充仪和盒包透明纸缺陷标准为例,介绍了测量系统分析在卷烟工艺质量管理中的应用过程,并对Minitab生成的图形和会话窗口进行了分析和说明。测量系统分析应用数理统计方法科学地找出了引起波动的原因,为卷烟工艺质量的改进提供了帮助。

基于多元分析法的卷烟物理指标综合测试系统的能力评价

为了准确系统地评估卷烟物理指标综合测试系统的能力,弥补传统的一元测量系统分析方法的不足,从多元角度出发,将卷烟物理指标综合测试系统视为一个多元测量系统,采用两阶段法和修正区域法相组合的方法对测量系统进行评定。两阶段法中,第一阶段用烟支物检设备溯源比对棒代替卷烟进行测量,估计测量系统波动;第二阶段用相同仪器测量卷烟的历史数据估计总波动。采用修正区域法对测量系统能力进行整体评价,给出了重复性与再现性百分比%R&R和精度公差比%P/T两个重要评价指标及含义,还给出了重复性波动百分比%EV和再现性波动百分比%AV的计算公式,用于指导设备调试工作。结果表明:1建立的卷烟物理指标综合测试系统能力评价指标%R&R为16.49%,%P/T为12.92%,均在10%~30%之间,表明该系统的测量能力足够,测量精度较高。2多元测量系统分析方法充分考虑了卷烟各物理指标之间的相关性,具有较好的准确性和整体性,适用于不同型号卷烟综合测试台的测量分析。

基于Delphi的QTM数据采集统计系统的实现

目前车间现有的QTM综合测试台的数据采集系统,无法对QTM进行故障统计和查询,也缺少中文故障信息提示和建议方法等,采用人工记录费时费力且实时性差,为此开发了基于Delphi的QTM数据采集统计系统。该系统通过RS232串行接口实现PC机与QTM之间的串口通信,对QTM的日常状态数据进行实时采集及故障提示,并在SQLServer的支持下通过以太网对数据进行存储及远程查询。同时采用图形方式显示采集数据,并嵌入中文故障信息提示和建议方法,在远程查询终端嵌入QTM故障统计、标准件校准和吸阻线性测试查询等功能。改进后的QTM数据采集统计系统,增加了图形化重复性、线性采集查询,故障统计和远程查询功能,满足了车间烟草检测仪器信息化管理的需求,克服了人工记录费时费力等缺点。经过实际运行和两年同期数据对比分析可见,车间QTM故障率由2.0%降低到0.5%以下,有效控制了故障时间,减少了QTM维修成本。

微波法胶囊滤棒检测算法研究与装置设计

为提高胶囊滤棒的检测效率和精度,基于微波谐振腔微扰法设计了一种胶囊滤棒质量检测装置,主要由下料装置、滤棒输送装置、微波检测单元和分选装置组成。通过建立波峰形位分析算法,对胶囊滤棒中胶囊的缺失、位置偏移和破损3种情况进行快速检测。结果表明,所设计的检测装置和波峰形位分析算法对于胶囊位置具有较高的检测精度,对于胶囊的缺失和破损情况均有较好的识别效果。胶囊位置重复性检测最大标准差为0.111 mm,胶囊缺陷检测准确率达到100%;装置检测速度为120支/min,可满足胶囊滤棒质量检测需求,保障了胶囊卷烟生产质量。该装置为胶囊滤棒质量检测提供了一种快速有效的方法。

烟用胶囊颗粒强度检测装置的设计

为提高烟用胶囊强度的检测效率和精度,基于机械施压法设计了一种十通道烟用胶囊颗粒强度检测系统。该系统主要由十通道机械施压装置、压力及位移采集单元、下位机数据处理及控制单元、上位机人机交互单元组成,通过机械施压装置给胶囊均匀施加压力,压力垂直作用于胶囊上方,利用压力传感器采集系统压力数值,采用破损强度、破损形变量等指标对胶囊强度进行表征,并通过试验分别对系统的测量精度和稳定性进行了测试。结果表明:(1)实现了对粒径2.8 mm和3.5 mm两种规格胶囊颗粒的自动化检测。(2)仪器的检测精度达0.02 N,设备重复性较好,与进口设备相比,两台设备检测的胶囊强度和形变量均无显著性差异。该装置为烟草行业胶囊质量控制提供了一种高效检测方法。

卷烟和滤棒试样旋转方式对圆周测量的影响

为解决卷烟或滤棒试样截面非规则时,圆周检测设备的测量精度低等问题,通过建立非规则试样旋转模型,构建圆周测量标准实验装置,分析了扫描速率与试样旋转速率之间的比率和偏心距离对直径测量的影响,并对4种不同圆周检测设备进行了试验对比。结果表明:1单次直径测量时间内试样旋转角度≤0.04°时,能保证直径变化小于0.001 mm,绝对椭圆度变化小于0.05 mm。2偏心距离不会对圆周的测量产生影响,但会使测得的最大直径和最小直径产生误差。根据4种不同圆周检测设备的偏心距离,推导出偏心距离可能产生的最大直径误差和最小直径误差,且均符合直径测量最大允差要求。

综合测试台中吸阻/压降测量单元的优化改进

为提高综合测试台的测试性能,满足烟草行业新标准的技术要求,对综合测试台的吸阻/压降测量单元进行了优化改进.自控系统中将控制气路和测量气路分开,采用阀岛技术集中控制气路并替代复杂的电控部件;增加自动气路清洁系统,避免掉落烟丝对气路环境产生影响;分析了抽吸管路对吸阻测定的影响规律,并调整了抽吸管路长度.选用不同标称值的标准滤棒和同一品牌和规格的卷烟进行了吸阻对比测定.结果表明：改进前后标准滤棒吸阻的RSD由0.10％～0.47％降低到0～0.04％,测量相对误差由0.53％ ～ 0.90％降低到0～ 0.49％;卷烟吸阻的RSD由4.287％～6.911％降低到2.663％～4.024％.改进后综合测试台可以满足行业标准要求,有效提高了吸阻测量的稳定性及准确性.

在线水分仪探测精度评定方法探讨

从数理统计、误差理论和计量学的角度,对在线水分仪探测精度的两种不同评定方法进行了解析。指出:从误差理论和计量学的角度出发,用于描述随机误差分散程度的标准偏差不宜用于评定在线水分仪的探测精度,采用绝对误差、相对误差和引用误差进行评定是较为合适的方法。

基于定量喂料系统的叶丝填充值在线检测

为实现制丝过程中的叶丝填充值在线检测,对叶丝定量喂料系统进行了恒定施加压力、恒定测试容积改造,设计了一种基于电子皮带秤瞬时质量信号的叶丝填充值在线测量系统,并验证了叶丝填充值在线检测的准确性和稳定性。结果表明:1对于同一品牌叶丝,电子皮带秤瞬时质量与填充值呈线性回归关系(R2=0.960),二者的回归方程达到极显著水平(P<0.001);26个批次不同填充值水平下的样品,叶丝填充值在线检测结果与离线检测结果均无显著差异(P>0.05),两种检测方法的绝对误差和相对误差仅为0.03 cm3/g和0.56%。该在线检测方法具有较好的准确性和稳定性,适用于在线检测叶丝填充值。

综合测试台中硬度测量单元的设计应用

为提高卷烟和滤棒硬度测定的准确性和稳定性,设计了一种新型综合测试台硬度测量单元。该单元主要由测量平台、气浮轴、样品旋转机构、施压砝码、传感器等组成,采用垂直施压方式并利用气浮装置控制整个施压过程,通过位移激光器对卷烟和滤棒硬度进行非接触式测量。采用步进电机调节施压速度,实现施压速度的精确控制。利用新型测试台测试了5个标准件、15个不同品牌卷烟样品,并与其他两种测试台进行了试验对比。结果表明:1新型硬度测量单元的预压力和全压力均可满足行业标准规定要求。2垂直施压和水平施压方式下,硬度标准件的RSD分别为0.005%～0.015%和0.020%～0.035%,测量准确度分别为0.001～0.009 mm和0.003～0.009 mm,垂直施压方式明显优于水平施压方式。315种不同品牌卷烟的硬度测定RSD为3.25%～5.85%,测定结果的稳定性、一致性较好。4新型测试台与其他两种测试台的硬度测定RSD分别为2.93%～3.06%、3.94%～4.33%和3.70%～4.18%,优于其他两种水平施压的测试台。改进后硬度测量单元可以满足行业标准要求,有效提升了卷烟生产企业的检测水平。

基于计算机视觉的卷烟包灰检测方法

为解决卷烟包灰检测结果存在一致性和可比性差的问题,开展了基于计算机视觉的卷烟包灰检测方法标准化研究,提出了包灰颜色、裂口率、缩灰率、炭线宽度和整齐度等指标的检测方法和结果表征方式,研究了成像时机、检测区域、成像方式等因素对包灰检测结果的影响,通过共同实验评价了检测方法的重复性和再现性。结果表明:①通过包灰颜色、裂口率等指标能够全面评价卷烟包灰质量。②包灰检测可采用单面成像方式采集图像,应在卷烟阴燃状态时成像,检测区域的灰柱长度应大于25.0 mm。③基于计算机视觉的检测方法对于包灰颜色、缩灰率和炭线宽度具有较好重复性和再现性,裂口率和炭线整齐度重复性受样品影响较大。基于计算机视觉的包灰检测方法能够实现包灰质量的科学准确评价。

基于大气压力补偿的卷烟吸阻检测仪器校准方法

为提高同一卷烟样品在不同大气压力(800~992 hPa)环境下吸阻测量结果的一致性和准确性,分析了卷烟吸阻检测仪器校准过程中大气压力对标准恒流孔(CFO)入口端和吸阻标准棒输出端气体体积流量的影响,建立了一种基于大气压力补偿的吸阻检测仪校准方法,并基于数据拟合确定方法中校准模型的参数;利用6支不同规格吸阻标准棒,分别采用校准模型和两点校准法对不同大气压力下获得的吸阻测量值进行对比。结果表明:①大气压力对吸阻检测仪测量结果的影响可以通过测量校准过程中大气压力P与吸阻标准棒实际压降PD进行修正补偿;②CFO入口端气体体积流量与大气压力基本满足二次函数关系;③与两点校准法相比,采用校准模型在不同大气压力下获得的吸阻测量结果更接近标准压降(平均相对误差<0.15%)且一致性更高(变异系数<0.05%)。该方法可为提高吸阻检测仪测量结果的准确度提供参考。

卷烟小盒密封度标准盘校准系统及不确定度评定

为解决卷烟小盒密封度标准盘无法实现量值溯源的问题,搭建了基于质量流量控制器、温度计和压差计等的校准系统,选取1、2、3和4 kPa共4个规格的密封度标准盘对校准系统的重复性和稳定性进行测试,并分析了校准系统的不确定度来源,建立了测量结果的不确定度评定数学模型,评定了系统的不确定度。结果表明:①该系统的重复性测量变异系数分布在0.01%左右,稳定性测量的相对极差值均小于0.2%,具有良好重复性与稳定性;②取包含因子k=2,置信概率为95%,系统的扩展不确定度为0.650%,其测量不确定度主要来源于气体体积流量控制系统。该校准系统可为提高卷烟小盒密封度测定仪的测量精度提供支持。

卷烟主要物理指标质量监控样品的设计与应用

为解决卷烟主要物理指标质量监控样品无法检测通风率、无法重复使用等问题,设计了一种应用于卷烟综合测试台且可重复使用的监控样品。使用弹性材料作为包裹层、多孔材料作为填充层,实现监控样品的重复使用;利用吸阻恒流管和通风率恒流管,实现卷烟吸阻和通风指标的模拟;通过质量控制图实现检测过程监控,有效识别检测中的问题。对监控样品的性能和适用性进行评价,并对主要应用场景进行效果分析,结果表明:①实现了对卷烟质量、圆周、吸阻、硬度、长度、通风率等全部物理指标的模拟检测;②监控样品的稳定性和均匀性显著优于卷烟,各项指标变异系数均明显低于卷烟样品,硬度的变异系数<2%,其余指标的变异系数均<1%,连续5年测试的吸阻极差为9 Pa,通风率极差为1.7%,其余指标平均值和标准偏差基本无变化,适用于不同型号的卷烟综合测试台;③监控样品在卷烟物理指标实验室比对、检测过程监控、标准测量方法的重复性与再现性评价、测量审核4种质量控制活动中应用效果良好,能够保证测试结果的有效性与可比性。

利用体积流量调节校准吸阻标准棒的方法

为提高吸阻标准棒校准结果的准确性,利用体积流量调节法提出了一种吸阻标准棒校准方法,并与现有标准恒流孔CFO(Critical Flow Orifice)法进行对比,分析两种方法在校准吸阻标准棒时的重复性和稳定性差异;以体积流量调节法为校准方法参加CORESTA组织的吸阻标准棒共同实验,结果表明:①与CFO法相比,体积流量调节法校准结果的标准偏差和变异系数以及5个月内校准结果的极差均降低一半以上。②国内ZTRI(Zhengzhou Tobacco Research Institute)实验室与国外3个实验室校准结果平均值的相对极差均在0.40%以下;4个实验室对吸阻标准棒校准结果的变异系数均不超过0.10%。该方法可为提高卷烟吸阻和滤棒压降测量结果的准确性提供支持。

卷烟燃烧锥落头倾向测试装置的设计

为解决卷烟燃烧锥掉落无法检测等问题,基于行业标准设计了一种卷烟燃烧锥落头倾向测试装置。利用施力单元对卷烟施加弹击和敲击两种作用力,设计高速力度采集装置用于测量施力大小和作用时间,采用红外测温与图像识别相结合方法对燃烧锥掉落实现自动检测。以江西中烟工业有限责任公司提供的两种常规卷烟样品为对象,对检测装置的稳定性、准确性和重复性进行测试,结果表明:在弹击和敲击两种施力方式下,施力位置最大标准偏差为0.05 mm,施力力度最大标准偏差为3.6 mN,作用时间最大标准偏差为0.002 s,各技术参数均在标准允差范围内;对燃烧锥掉落识别准确率达到100%;弹击方式下两种样品重复性标准偏差在1.37%~2.24%之间,敲击方式下在2.09%~2.24%之间,表明测试装置具有较高稳定性。该技术可为实现卷烟燃烧锥落头倾向自动化检测提供支持。

基于质量流量法的吸阻及通风率标准棒校准系统的设计

为解决传统的体积流量法校准装置在校准吸阻及通风率标准棒时容易受环境温度、大气压力及管路压降等因素影响的问题,搭建了一种基于质量流量法的吸阻及通风率标准棒校准系统。该系统以吸阻及通风率标准棒的下游气体压力、测试环境的大气压力和温度作为修正参数,通过质量流量可调的molbox测量主机、molbloc-S音速喷嘴和自动调节控制单元,产生校准所需的恒定体积流量。采用不同规格吸阻和通风率标准棒对该系统的重复性及稳定性进行测试,并与体积流量法校准装置进行比对,结果表明:①吸阻及通风率标准棒校准结果的稳定性及重复性均优于体积流量法校准装置;②吸阻标准棒校准结果相对偏差的绝对值均≤0.21%,通风率标准棒校准结果绝对偏差的绝对值均≤0.05%,与体积流量法校准结果基本一致。该技术可为提高吸阻及通风率标准棒的校准结果准确性提供支持。