捲菸引燃傾向自動測試裝置的製作方法
2023-06-17 06:51:21
專利名稱：捲菸引燃傾向自動測試裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於捲菸檢測技術領域，涉及一種捲菸引燃傾向自動測試裝置。
背景技術：
隨著世界範圍內對安全問題的日益關注，由捲菸引起的火災問題受到國際上的高度重視。據美國消防協會多年的火災統計資料表明，美國絕大多數災難性火災都是由點燃捲菸落在家具或紡織品上引起的，造成的直接財產損失高達幾十億美元。美國、加拿大、歐盟陸續出臺了捲菸引燃傾向法規和標準對捲菸的防火安全提出了要求，國際上提出低引燃傾向(Low Ignition Propensity,簡稱LIP)捲菸的主要目的就是為了減少由捲菸引起的火災損失。2002年，美國最先發布了捲菸引燃傾向測試方法標準——ASTME 2187「捲菸引燃強度測試標準方法」，該標準成為後來世界其他國家/地區制定和評價捲菸引燃傾向標準的基礎和依據。2010年9月13日，國際標準化組織(ISO)發布了基於ASTM E 2187的國際標準ISO 12863:2010 「捲菸引燃傾向評價方法標準」。ISO 12863中的方法用以測試放置在基質上的捲菸產生足夠熱量以維持菸絲柱燃燒和引起明火的可能性。標準中規定，每次測試時用丁烷點火器或熱線圈均勻點燃捲菸且不超過距點燃端5mm處，放入標準測試櫃中的捲菸夾持器上自由燃燒到距點燃端15mm處後，將捲菸支放在標準基質上(共三種標準基質:3層濾紙、10層濾紙和15層濾紙)，觀察捲菸能否燃燒至接裝紙前端。重複40次(構成一組試驗)以獲得捲菸在熱量被基質吸收的情況下持續燃燒的相對可能性。
發明內容
本發明的目的是針對捲菸引燃傾向測試標準提供的一個自動化檢測裝置，該裝置可以使捲菸引燃傾向的測試變的簡單、高效、易操作。本發明的技術方案如下:
捲菸引燃傾向自動測試裝置，包括箱體模塊、濾紙升降模塊、自動點火模塊、捲菸夾持及抽吸模塊、自動探測模塊和核心控制模塊，
所述箱體模塊由有機玻璃櫃和升降門組成，有機玻璃櫃頂部裝有圓柱形的煙 ，升降門的打開和關閉由箱體上的氣缸驅動控制，在打開狀態下將煙支放在捲菸夾持器上，準備開始測量；在測量過程中需要關閉升降門，升降門的打開和關閉過程通過按鈕反饋信號到核心控制器，控制器發出信號完成對應的升降門動作；
所述濾紙升降模塊是由濾紙夾持器、濾紙夾持座和電機組成，濾紙放在濾紙夾持器上，銅環放置於濾紙上，銅環的外徑略小於濾紙夾持器的內徑，濾紙夾持器放置在濾紙夾持座上，濾紙夾持座通過螺杆與電機連接，電機固定板上的兩個導向杆輔助濾紙夾持座垂直上升和下降；濾紙夾持座底部的擋片與電機固定板頂部的光電開關配合完成對濾紙夾持座下降時的限位；
所述捲菸自動點火模塊由第三氣缸、支臂、R型變壓器和電熱片組成，電熱片固定在支臂上，氣缸控制支臂90度旋轉，R型變壓器通斷將標準220V交流電轉變為3.3V 12A的交流電，由繼電器控制其通斷用來給電熱片供電；
所述捲菸夾持及抽吸模塊分為煙支夾緊及鬆開部分、煙支抽吸部分和煙支前行推動部分，煙支夾緊及鬆開部分通過第二氣缸、推板和煙支壓塊完成煙支的夾緊和鬆開兩個狀態；煙支抽吸部分由真空發生器通過氣管連接吸管來抽吸菸支，其中控流閥控制抽吸程度；煙支前行推動部分由第一氣缸通過連接塊連接吸管推動煙支前行至煙支點火的位置；
所述自動探測模塊由MLX90614紅外傳感器、傳感器支臂和電動滑臺組成，紅外傳感器置於傳感器支臂上用來探測煙支燃燒狀態，判別煙支處於燃燒狀態或熄滅狀態；電動滑臺通過連接塊與傳感器支臂連接來完成傳感器直線移動，可以實時判別煙支的燃燒狀態，跟蹤煙支燃燒線的位置；
所述核心控制模塊使用以STM32 ARM晶片為核心控制器，實時監控裝置的工作狀態，採集各個光電開關、控制按鍵和紅外傳感器的反饋信號，控制器根據反饋信號，控制自動點火模塊、捲菸夾持及抽吸模塊、濾紙升降模塊、自動探測模塊和觸控屏顯示，自動完成捲菸引燃傾向測試的全部步驟。所述的有機玻璃櫃的高度為340±25mm,寬度為292±6mm,深度為393±6mm。所述的煙園聞為165± 13mm,內部直徑為152±6mm。所述的電機固定板通過3個墊管與器件安裝板連接固定。本發明解決了在捲菸引燃傾向測試中測試結果受人為因素影響的問題。目前的測試方法採用人工點燃煙支，並且測試過程都是人為操作。首先人工點燃煙支會導致煙支燃燒不均勻，其次人工點燃煙支在抽吸工程中對操作人員的身體傷害是不可避免的；測試中人為操作的測試過程不具有一致性，會導致測試結果偏差；從自動化角度看，捲菸引燃傾向自動測試裝置提高了測試效率，並且測試過程中的一致性讓測試結果更具有說服力。
圖1為捲菸引燃傾向自動測試裝置整體結構示意 圖2為捲菸引燃傾向自動測試裝置底視 圖3為箱體模塊結構示意 圖4為濾紙升降模塊結構示意 圖5為自動點火模塊結構示意 圖6為捲菸夾持及抽吸模塊結構示意 圖7為自動探測模塊結構示意圖。
具體實施例方式本發明以下將結合實施例(附圖)作進ー步描述。這些實施例僅用於說明本發明而用於限制本發明的範圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之後，本領域技術人員可以對本發明作各種改動和修改，這些等價形式同樣落於本申請所附權利要求所限定的範圍。本發明的整體結構示意圖如圖1所示。結合附圖對本發明的具體實施方式
做一個詳細的說明。
測試標準要求，煙支在水平靜燃狀態下自由燃燒至距點燃端15mm處，然後煙支與一定層數的濾紙接觸燃燒，觀察煙支是否能全長燃燒，重複測試40支，統計全長燃燒百分比。如圖1和圖2所示的捲菸引燃傾向自動測試裝置，該裝置包括箱體模塊1、自動探測模塊2、濾紙升降模塊3、捲菸夾持及抽吸模塊4、自動點火模塊6、觸控屏顯示7、電源開關11、按鍵10、電源插頭14、減壓閥13、集成閥12、器件安裝版5、底框8和底板9。外接氣源通過減壓閥13調節氣壓，減壓閥出氣埠連接集成閥12(集成閥是由5個電磁閥集成在一起)進氣埠，集成閥的出氣埠分別與各個氣缸(附圖中的所有氣缸)連接，核心控制器控制集成閥的氣流方向，從而控制裝置的氣動部件在不同測試狀態下的動作。具體操作如下:
1、開始測試時，按下打開升降門按鍵10打開升降門，將煙支放置於煙支託臂38上(如圖6所示)；
2、點擊觸控屏7上的開始按鈕，開始測試，光電開關-242反饋有無煙支信號，若無煙支則提示放置煙支，若有煙支則升降門關閉，系統改變集成閥的氣流方向控制與第二氣缸連接的推板下降，煙支壓塊37向下壓緊煙支；
3、自動點火模塊的第三氣缸31開始動作，第三氣缸是一個旋轉氣缸，帶動電熱片28的支臂30 90度旋轉，讓電熱片處於點火的位置，控制器發出繼電器觸點切換信號，此時變壓器連通，變壓器輸出3.3V 12A的交流電讓電熱片處於加熱狀態，電熱片從開始加熱到點火狀態需要5秒時間；這段時間，第一氣缸36通過連接塊35與吸管40連接，傳動吸管將煙支推到電熱片的位置，此時電熱片已經處於最佳點火狀態；
4、真空發生器46通過外接氣管與吸管連接，開始抽吸，完成煙支均勻燃燒；完成點燃後，電熱片支臂旋轉到回原來的位置，第一氣缸傳動吸管返回，吸管如果不返回，濾紙17上升時，吸管會阻擋濾紙夾持器19上升；
5、自動探測模塊2開始跟蹤煙支燃燒狀態，並返回煙支燃燒距離、燃燒狀態；當煙支燃燒到距點燃端15mm時，如圖4所示，濾紙升降模塊3的電機25通過螺杆27帶動濾紙夾持座20上升，上升到濾紙與煙支充分接觸的位置，光電開關-1 39反饋信號，控制器控制濾紙升降模塊的電機停止轉動，煙支壓塊鬆開，煙支橫置於濾紙上；
6、紅外傳感器跟蹤煙支燃燒狀態並反饋信號，控制器控制電動滑臺47電機轉動，反饋燃燒長度。觸控屏7上實時顯示燃燒速率、燃燒長度和燃燒時間；
7、測試完成後，檢測結果有兩種狀態，一種是煙支未能完全燃燒，另一種是完全燃燒；測量結果在觸控屏上顯示。各個測試模塊開始恢復到準備測試狀態；
8、煙支壓塊夾緊煙支，濾紙升降模塊的升降電機帶動濾紙夾持器下降，電機固定板23上的光電開關22反饋濾紙夾持器已經恢復到準備測量狀態，控制器發出升降電機停止轉動信號；
9、自動探測模塊的滑臺將與紅外傳感器支臂48連接的滑塊49傳動到初始探測位置，在傳動的過程中，滑臺本身配有開關式霍爾傳感器，滑塊運動到初始位置時，霍爾傳感器反饋信號到核心控制器上，控制器控制滑臺電機停止轉動；
10、按下打開升降門按鍵，取出煙支託臂上已測試的煙支，煙支壓塊隨後彈開；至此，整個測試裝置處於準備測量狀態。進入下一次測量，只需要按下觸控屏上的開始按鈕，重複上述操作過程。
權利要求
1.捲菸引燃傾向自動測試裝置，包括箱體模塊、濾紙升降模塊、自動點火模塊、捲菸夾持及抽吸模塊、自動探測模塊和核心控制模塊，其特徵在於: 所述箱體模塊由有機玻璃櫃和升降門組成，有機玻璃櫃頂部裝有圓柱形的畑 ，升降門的打開和關閉由箱體上的氣缸驅動控制，在打開狀態下將煙支放在捲菸夾持器上，準備開始測量；在測量過程中需要關閉升降門，升降門的打開和關閉過程通過按鈕反饋信號到核心控制器，控制器發出信號完成對應的升降門動作； 所述濾紙升降模塊是由濾紙夾持器、濾紙夾持座和電機組成，濾紙放在濾紙夾持器上，銅環放置於濾紙上，銅環的外徑略小於濾紙夾持器的內徑，濾紙夾持器放置在濾紙夾持座上，濾紙夾持座通過螺杆與電機連接，電機固定板上的兩個導向杆輔助濾紙夾持座垂直上升和下降；濾紙夾持座底部的擋片與電機固定板頂部的光電開關配合完成對濾紙夾持座下降時的限位； 所述捲菸自動點火模塊由第三氣缸、支臂、R型變壓器和電熱片組成，電熱片固定在支臂上，氣缸控制支臂90度旋轉，R型變壓器通斷將標準220V交流電轉變為3.3V 12A的交流電，由繼電器控制其通斷用來給電熱片供電； 所述捲菸夾持及抽吸模塊分為煙支夾緊及鬆開部分、煙支抽吸部分和煙支前行推動部分，煙支夾緊及鬆開部分通過第二氣缸、推板和煙支壓塊完成煙支的夾緊和鬆開兩個狀態；煙支抽吸部分由真空發生器通過氣管連接吸管來抽吸菸支，其中控流閥控制抽吸程度；煙支前行推動部分由第一氣缸通過連接塊連接吸管推動煙支前行至煙支點火的位置； 所述自動探測模塊由MLX90614紅外傳感器、傳感器支臂和電動滑臺組成，紅外傳感器置於傳感器支臂上用來探測煙支燃燒狀態，判別煙支處於燃燒狀態或熄滅狀態；電動滑臺通過連接塊與傳感器支臂連接來完成傳感器直線移動，可以實時判別煙支的燃燒狀態，跟蹤煙支燃燒線的位置； 所述核心控制模塊使用以STM32 ARM晶片為核心控制器，實時監控裝置的工作狀態，採集各個光電開關、控制按鍵和紅外傳感器的反饋信號，控制器根據反饋信號，控制自動點火模塊、捲菸夾持及抽吸模塊、濾紙升降模塊、自動探測模塊和觸控屏顯示，自動完成捲菸引燃傾向測試的全部步驟。
2.根據權利要求1所述的捲菸引燃傾向自動測試裝置，其特徵在於:所述的有機玻璃櫃的高度為340±25mm,寬度為292±6mm,深度為393±6_。
3.根據權利要求1所述的捲菸引燃傾向自動測試裝置，其特徵在於:所述的煙囪高為165± 13mm,內部直徑為 152±6_。
4.根據權利要求1所述的捲菸引燃傾向自動測試裝置，其特徵在於:所述的電機固定板通過3個墊管與器件安裝板連接固定。
全文摘要
本發明公開了捲菸引燃傾向自動測試裝置，包括箱體模塊、濾紙升降模塊、自動點火模塊、捲菸夾持及抽吸模塊、自動探測模塊和核心控制模塊，所述箱體模塊由有機玻璃櫃和升降門組成，有機玻璃櫃頂部裝有圓柱形的煙囪，升降門的打開和關閉由箱體上的氣缸驅動控制，在打開狀態下將煙支放在捲菸夾持器上，準備開始測量；在測量過程中需要關閉升降門，升降門的打開和關閉過程通過按鈕反饋信號到核心控制器，控制器發出信號完成對應的升降門動作；本發明可以使捲菸引燃傾向的測試變的簡單、高效、易操作。
文檔編號G01N31/12GK103116000SQ20131001605
公開日2013年5月22日 申請日期2013年1月16日 優先權日2013年1月16日
發明者劉勇, 張龍, 高震宇, 孫淼, 葉超, 李志剛, 朱震, 吳曉松 申請人:中國科學院安徽光學精密機械研究所