一種菸葉葉片外形輪廓表徵方法

2023-09-20 07:34:35 1

一種菸葉葉片外形輪廓表徵方法
【專利摘要】一種菸葉葉片外形輪廓表徵方法，通過以下步驟實現：(1)取樣：從菸葉待檢測位置取適量具有代表性的菸葉；(2)菸葉離散化：將取樣菸葉，放置於離散裝置上，通過離散化裝置後菸葉之間基本完全離散沒有搭接；(3)圖像採集：利用線掃描相機獲得離散化後的菸葉圖像；(4)計算菸葉葉片結果數據：利用圖像處理軟體計算每一片菸葉的投影面積、最小外接矩形的長和寬，該最小外接矩形是指其完全包含整個菸葉投影面,並且面積最小的矩形；等等。本發明對單獨用葉面積表徵菸葉的結構特徵是一個重要的補充，對打葉復烤設備的打葉和後續的制絲都有重要指導意義。
【專利說明】一種菸葉葉片外形輪廓表徵方法

【技術領域】
[0001]本發明屬於菸葉加工過程中菸葉葉片檢測【技術領域】，具體說是一種菸葉葉片外形輪廓的表徵方法。

【背景技術】
[0002]在菸草加工過程中，菸葉的葉片結構是影響菸絲質量的最重要的因素之一，而菸絲的質量又直接影響到成品煙支得質量(煙支的重量、密度、空頭率等重要指標)。目前復烤廠在菸葉的加工中對菸葉葉片結構的檢測及質量控制，主要通過檢測葉片的大中片率指標來實現，對菸葉葉片大中片率的檢測目前主要使用篩分法和圖像法兩種方法。最近，研究發現除了菸葉的大中片率指標外，菸葉葉片的外形輪廓對菸絲的質量也有顯著的影響，填充度好、接近圓形或正方形的菸葉其切絲質量要優於其他形狀的菸葉。因此，即是具有相同大中片率的兩批菸葉其加工得到的菸絲質量，因為菸葉葉片外形輪廓的不同也會有明顯差巳
[0003]為了進一步豐富菸葉的葉片結構信息，有必要研究一種菸葉葉片外形輪廓的表徵方法，結合大中片率可以更全面、準確的描述菸葉的結構特徵。


【發明內容】

[0004]本發明的目的正是基於上述原因而提出一種菸葉葉片外形輪廓表徵方法。
[0005]本發明通過以下步驟實現:
[0006](I)取樣:從菸葉待檢測位置取適量具有代表性的菸葉。
[0007](2)菸葉離散化:將取樣菸葉，放置於離散裝置上，通過離散化裝置後菸葉之間基本完全離散沒有搭接。
[0008](3)圖像採集:利用線掃描相機獲得離散化後的菸葉圖像。
[0009](4)計算菸葉葉片結果數據:利用圖像處理軟體(該軟體可以利用通用的圖像處理軟體，也可以自主開發具有相關計算功能的軟體)計算每一片菸葉的投影面積、最小外接矩形的長、寬(該最小外接矩形是指其完全包含整個菸葉投影面，並且面積最小的矩形)。
[0010](5)計算每片菸葉的矩形度:菸葉的矩形度定義為菸葉的投影面積Atl除以菸葉的最小外接矩形的面積A，矩形度R = KJL.當R為最大值I時菸葉投影面為矩形，當R =η /4時菸葉投影面為圓形，矩形度描述了菸葉的填充度及緊湊程度。
[0011](6)計算每片菸葉的體態係數:菸葉的體態係數定義為菸葉投影面的最小外接矩形的寬W除以其最小外接矩形的長L，體態係數T = W/L。體態係數描述了菸葉外形輪廓近似是長條狀還是正方形，T接近I時為正方形或圓形片煙，T遠小於I時為長條狀菸葉。
[0012](7)計算累計矩形度和體態係數面積百分比:用N個(如N = 14)在O到I之間逐漸遞增的值為上限計算小於該上限的矩形度或體態係數對應的菸葉的面積百分比即為累計面積百分比。
[0013](8)尋找擬合曲線:通過大量菸葉數據的實驗發現，菸葉葉片的體態係數和矩形度都符合曲線方程F(X) = 1-exp (_axb)，X為矩形度或體態係數的累計上限值F(X)為其所對應的面積百分比。其中a、b為方程參數，將(7)所得的累計矩形度或體態係數面積百分t匕，對F(X)進行曲線擬合可以得到a、b的值，從而也就確定了曲線方程。
[0014](9)計算特徵值:將F (X) = 0.5帶入方程計算,得到X的值,記為特徵矩形度Xa5或特徵體態係數Xtl.5，其物理含義為該批取樣菸葉葉片中矩形度或體態係數在取該值時，大於和小於該值的菸葉的面積總和各佔50%。可用該值表徵整體菸葉的矩形度或體態係數的優劣，X值越大該特徵值越優。
[0015](10)計算任意矩形度或體態係數區間面積百分比:本發明利用(8)得到的分布方程，可以得到任意矩形度或體態係數區間[X1,X2]的面積百分F(X2)-F(X1)tj
[0016](11)本發明從(5)至(10)也可以僅計算取樣菸葉中面積大於某一值得葉片或葉片最小外接矩形的寬度大於某一值的菸葉(例如只統計大中片等)來做分布曲線和特徵值的計算。
[0017](12)本發明提供了兩個用來表徵菸葉葉片外形輪廓的參數，矩形度和體態係數，並得到了它們的分布方程和特徵值。本發明一種菸葉葉片輪廓的表徵方法對單獨用葉面積表徵菸葉的結構特徵是一個重要的補充，對打葉復烤設備的打葉和後續的制絲都有重要指導意義。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1菸葉離散化及圖像採集裝置示意圖；
[0019]圖2矩形度累計面積百分比；
[0020]圖3矩形度對應面積百分比分布曲線。
具體實施例
[0021]本發明利用圖像法測定出每一片菸葉的投影面積和最小外接矩形的長和寬，進一步計算出其矩形度和體態係數。將所有葉片按矩形度或體態係數的大小進行區間劃分，計算其累計區間的面積百分比，利用累計區間面積百分比得到其具體擬合分布方程，利用擬合分布方程得到特徵值和任意區間的面積百分比。
[0022]下面以葉片矩形度為例，對本發明做具體說明(體態係數計算具有相同的流程)。
[0023](I)取樣:從菸葉打後段設備的輸送皮帶上取樣3000± 10g ；
[0024](2)菸葉離散:將取樣的菸葉均勻鋪在圖1布料皮帶I上，啟動離散裝置後物料從布料皮帶I落入振動篩2，在振動篩2上經過初次離散後的物料進入下一級輸送皮帶
[0025]3和輸送皮帶4，皮帶3的速度為I米/秒、皮帶4的速度為2米/秒，利用兩級的速度差將物料基本離散開(離散率在95%以上)。
[0026](3)圖像採集:當菸葉通過最後一級離散皮帶時利用線掃描相機5對菸葉進行圖像採集，並將圖像傳到連接的計算機6上；
[0027](4)計算菸葉葉片數據:利用圖像處理軟體，計算每一片菸葉的投影面積及最小外接矩形的長和寬。
[0028](5)計算每片菸葉的矩形度:計算出每一片菸葉的矩形度T = A0/A ；
[0029](6)計算矩形度的累計面積百分比:矩形度T彡0.35、彡0.40、彡0.45、彡0.50、(0.55、彡 0.60、彡 0.65、彡 0.70、彡 0.75、彡 0.80、彡 0.85、彡 0.90、彡 0.95、彡 1.0,14 個累計面積百分比，見圖2。
[0030](7)計算分布方程:利用(6)的累計面積百分比，擬合分布方程F(X)=
1-exp (_axb),計算得到方程參數 a = 0.00434、b = 2.951,見圖 3。
[0031](8)將F (X) = 0.5帶入方程,求得特徵矩形度Xa5 = 0.558。
[0032](9)計算任意區間面積百分比:利用(7)得到的分布方程可以計算任意區間面積百分比，例如矩形度區間[0.5,0.78]的面積百分比為F(0.78)-F(0.5) = 0.406。
【權利要求】
1.一種菸葉葉片外形輪廓表徵方法，其特徵在於，本發明通過以下步驟實現: (1)取樣:從菸葉待檢測位置取適量具有代表性的菸葉； (2)菸葉離散化:將取樣菸葉，放置於離散裝置上，通過離散化裝置後菸葉之間基本完全離散沒有搭接； (3)圖像採集:利用線掃描相機獲得離散化後的菸葉圖像； (4)計算菸葉葉片結果數據:利用圖像處理軟體計算每一片菸葉的投影面積、最小外接矩形的長和寬，該最小外接矩形是指其完全包含整個菸葉投影面，並且面積最小的矩形； (5)計算每片菸葉的矩形度:菸葉的矩形度定義為菸葉的投影面積Atl除以菸葉的最小外接矩形的面積A，矩形度R = A0/A ;當R為最大值I時菸葉投影面為矩形，當R = π /4時菸葉投影面為圓形，矩形度描述了菸葉的填充度及緊湊程度； (6)計算每片菸葉的體態係數:菸葉的體態係數定義為菸葉投影面的最小外接矩形的寬W除以其最小外接矩形的長L，體態係數T = W/L ;體態係數描述了菸葉外形輪廓近似是長條狀還是正方形，T接近I時為正方形或圓形片煙，T遠小於I時為長條狀菸葉； (7)計算累計矩形度和體態係數面積百分比:用N個在O到I之間逐漸遞增的值為上限計算小於該上限的矩形度或體態係數對應的菸葉的面積百分比即為累計面積百分比； (8)尋找擬合曲線:通過對大量菸葉數據的實驗發現，菸葉葉片的體態係數和矩形度都符合曲線方程F(X) = 1-exp (_axb)，X為矩形度或體態係數的累計上限值F(X)為其所對應的面積百分比；其中a、b為方程參數，將(7)所得的累計矩形度或體態係數面積百分比，對F(X)進行曲線擬合可以得到a、b的值，從而也就確定了曲線方程； (9)計算特徵值d#F(x)= 0.5帶入方程計算,得到X的值,記為特徵矩形度Xa5或特徵體態係數Xa5，其物理含義為該批取樣菸葉葉片中矩形度或體態係數在取該值時，大於和小於該值的菸葉的面積總和各佔50%，可用該值表徵整體菸葉的矩形度或體態係數的優劣，X值越大該特徵值越優； (10)計算任意矩形度或體態係數區間面積百分比:利用(8)得到的分布方程，可以得到任意矩形度或體態係數區間[X1, X2]的面積百分F(X2)-F(X1)15
2.根據權利要求1所述的一種菸葉葉片外形輪廓表徵方法，其特徵在於，由步驟(5)至(10)僅計算取樣菸葉中面積大於某一值得葉片或葉片最小外接矩形的寬度大於某一值的菸葉來做分布曲線和特徵值的計算。
【文檔編號】G01B11/25GK104180774SQ201410399653
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年8月14日 優先權日:2014年8月14日
【發明者】張雲, 張俊榮, 卯彥, 李江樂, 楊雄標, 楊曉華, 湯鵬, 楊松, 張雲東, 遊玲, 蔣明民, 李長龍 申請人:雲南昆船設計研究院