水松紙雷射打孔在線檢測系統及方法
2023-05-25 00:28:26
水松紙雷射打孔在線檢測系統及方法
【專利摘要】本發明適用於水松紙透氣度檢測領域，提供一種水松紙雷射打孔在線檢測系統及方法，所述系統包括相對放置的圖像傳感器和背光板，所述圖像傳感器和背光板之間設有被測水松紙，所述水松紙表面按要求打有微孔，所述系統還包括與所述圖像傳感器連接的計算機，所述圖像傳感器用於抓取水松紙表面的微孔排列圖像，所述計算機用於計算所述微孔排列圖像中的微孔總面積，並根據標定的面積-透氣度關係計算得到所述待測水松紙的透氣度值。本發明採用光電成像，然後根據微孔總面積計算透氣度值，測量結果精度高、測量時間快、生產效率高。本發明結構簡單、容易實現，可提高測量效率和測量精度，具有極大的應用價值。
【專利說明】水松紙雷射打孔在線檢測系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於水松紙透氣度檢測領域，尤其涉及一種水松紙雷射打孔在線檢測系統及方法。
【背景技術】
[0002]透氣度對是水松紙一項很重要的質量指標。水松紙透氣性能是捲菸廠用來降低菸草中尼古丁、煙焦油及一氧化碳等有害物質的一個重要指標。隨著人民生活水平的提高，對健康要求的不同，捲菸廠紛紛提出降焦除害，生產低焦油含量的捲菸，因此對捲菸紙的透氣度的要求越來越高，雷射打孔是現階段捲菸降低焦油含量採取最廣泛的一種方式。現在市場所有雷射打孔的水松紙透氣度檢測儀分為在線和離線兩種方式:傳統的離線測量因為需要待紙張雷射打完孔後人工取樣在測量儀器再進行測量，這樣不能實時進行透氣度的修正，已經不能適應現代高速打孔機的要求。現有市場上在線透氣度檢測儀基本原理有兩種:
I)利用氣體在特定壓力下，流經節流裝置時所產生的壓差來測量流量，並根據此流量來顯示所測紙張的透氣度值。這種方法由於氣體存在可壓縮性，所以檢測氣體到達特定壓力時過渡過程較長，測量反應慢；另外被測量紙張是運動的，測量儀器不容易密封，所以測試結果精度值不高；2)利用感光原理，被測對象正面光照，被測對象另一面利用感光傳感器來接收光強信號，通過傳感器強弱信號來比對透氣度值。這種方法在使用過程中標準值不好標定，同時對環境和儀器本身亮度穩定性要求太高，測量值精度不容易保證。。
【發明內容】
[0003]鑑於上述問題，本發明的目的在於提供一種水松紙雷射打孔在線檢測系統及方法，旨在解決通過壓強差測量透氣度的技術方案反應慢、精度不高，通過感光原理測量透氣度的技術方案不易標定、對環境和儀器本身亮度穩定性要求太高的技術問題。
[0004]一方面，所述水松紙雷射打孔在線檢測系統，包括相對放置的圖像傳感器和背光板，所述圖像傳感器和背光板之間設有被測水松紙，所述水松紙表面按要求打有微孔，所述系統還包括與所述圖像傳感器連接的計算機，所述圖像傳感器用於抓取水松紙表面的微孔排列圖像，所述計算機用於計算所述微孔排列圖像中的微孔總面積，並根據標定的面積-透氣度關係計算得到所述待測水松紙的透氣度值。
[0005]進一步的，所述系統還包括用於調整圖像傳感器焦距的焦距調整滑塊。
[0006]進一步的，所述圖像傳感器為CXD圖像傳感器。
[0007]進一步的，所述被測水松紙勻速運動，在所述微孔在被測水松紙運行方向均勻分布。
[0008]進一步的，所述系統還包括用於為被測水松紙打孔的雷射打孔機。
[0009]另一方面，所述水松紙雷射打孔在線檢測方法，包括:
[0010]通過雷射打孔機給被測水松紙按要求打微孔；
[0011]背光板向所述被測水松紙投光，並且圖像傳感器抓取水松紙表面的微孔排列圖像；
[0012]計算機計算所述微孔排列圖像中的微孔總面積，並根據標定的面積-透氣度關係計算得到所述待測水松紙的透氣度值。
[0013]進一步的，所述通過雷射打孔機給被測水松紙按要求打微孔步驟之前，還包括:
[0014]通過對一張已知透氣度值的水松紙按要求打微孔，計算得到面積-透氣度關係。
[0015]進一步的，所述面積-透氣度關係為正比例關係。
[0016]本發明的有益效果是:本發明通過光電成像計算待測水松紙表面微孔面積之和，然後根據標定的面積-透氣度關係，可直接計算出被測水松紙的透氣度值；和現所有雷射打孔的水松紙在線透氣度檢測儀相比，本技術採取光電成像，然後根據微孔總面積計算透氣度值，測量結果精度高，同時測量時間快，所以生產效率高。本發明結構簡單、容易實現，可提高測量效率和測量精度，具有極大的應用價值。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1是本發明實施例提供的水松紙雷射打孔在線檢測系統的結構；
[0018]圖2是圖像傳感器所抓取的一張水松紙表面的微孔排列圖像示意圖。
【具體實施方式】
[0019]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
[0020]為了說明本發明所述的技術方案，下面通過具體實施例來進行說明。
[0021]圖1示出了本發明實施例提供的水松紙雷射打孔在線檢測系統的結構，為了便於說明僅示出了與本發明實施例相關的部分。
[0022]如圖1所示，本實施例提供的水松紙雷射打孔在線檢測系統包括相對放置的圖像傳感器I和背光板4，所述圖像傳感器I和背光板4之間設有被測水松紙3，所述水松紙3表面按要求打有微孔，所述系統還包括與所述圖像傳感器連接的計算機5，所述圖像傳感器I用於抓取水松紙表面的微孔排列圖像，所述計算機5用於計算所述微孔排列圖像中的微孔總面積，並根據標定的面積-透氣度關係計算得到所述待測水松紙的透氣度值。
[0023]透氣度指標的定義是:特定壓力(如一個大氣壓)的空氣通過微孔總面積的流量。本發明利用了雷射打孔機在水松紙表面打微孔，微孔的總面積與紙張透氣度成一定關係，然後根據標定的關係可以直接計算出當前待測紙張的透氣度值。因此在實現本發明前，首先需要標定面積-透氣度關係。具體實現時，首先選取一張已知透氣度值T的水松紙，按要求在其表面打微孔，然後通過拍照微孔圖像，計算微孔總面積S0，這樣既可得到當微孔總面積為SO的水松紙，其透氣度值為T，一般情況下，面積與透氣度成正比關係，因此在獲取到當前待測水松紙的所打微孔總面積時，根據正比關係，可以計算得到當前待測水松紙的透氣度值。
[0024]在得到面積-透氣度關係後，當需要測量某張水松紙的透氣度時，利用雷射打孔機在水松紙表面打有與標定時相同數量的微孔，並且保持雷射打孔機功率與標定時相同。在相同功率的雷射下，透氣度不同的水松紙，雷射所打的微孔大小不同，因此，當圖像傳感器抓取到水松紙的微孔排列圖像後，通過計算微孔總面積，然後利用所述面積-透氣度關係即可計算得到當前待測水松紙的透氣度，整個檢測過程簡單、快速，測量結果精度高。
[0025]在實際生產中，生產的水松紙為連續紙張，本發明還可以實現連續檢測生產的水松紙的透氣度值。在驅動裝置的驅動下，水松紙在圖像傳感器和背光板之間勻速移動，同時啟動雷射打孔機，保持雷射功率不變，這樣可以在水松紙上連續打出均勻的微孔。由於在任意時刻，圖像傳感器所能抓取的圖像範圍不變，並且水松紙勻速移動，雷射所打微孔分布較密集，因此可以認為圖像傳感器所抓取到的圖像中，微孔數量基本不變，圖2示出了圖像傳感器所抓取的一張水松紙表面的微孔排列圖像，這樣通過計算微孔總面積，並根據面積-透氣度關係計算得到水松紙的當前拍攝段的透氣度值，並且可在計算機的界面中一定方式顯示處理，比如數據表、曲線圖等等。
[0026]作為一種選材方式，所述圖像傳感器為CO) (Charge-coupled Device，電荷親合器件)。CCD靈敏度高、噪聲低、響應速度快、具有自掃描功能，而且圖像畸變小、無殘像，特別適合本發明。另外，所述系統還包括用於調整圖像傳感器焦距的焦距調整滑塊2，通過調焦，保證圖像傳感器獲取到清晰圖像。
[0027]此外，進一步優選的，本發明系統還包括用於為被測水松紙打孔的雷射打孔機(圖中未示出)，計算機與雷射打孔機可實現閉環控制，實現實時檢測生產過程中紙張的透氣度。在計算機人機界面上以圖形和數值形式為工作人員提供控制參數，工作人員根據現實結果能夠有效作出反應，及時調整有關工藝參數，以消除生產過程中對透氣度不利的因素，從而保證了產品質量，提高了生產效率。
[0028]本發明實施例還提供了一種水松紙雷射打孔在線檢測方法，包括下述步驟:
[0029]步驟S300、通過對一張已知透氣度值的水松紙按要求打微孔，計算得到面積-透氣度關係；
[0030]步驟S301、通過雷射打孔機給被測水松紙按要求打微孔；
[0031]步驟S302、背光板向所述被測水松紙投光，並且圖像傳感器抓取水松紙表面的微孔排列圖像；
[0032]步驟S303、計算機計算所述微孔排列圖像中的微孔總面積，並根據標定的面積-透氣度關係計算得到所述待測水松紙的透氣度值。
[0033]本發明方法通過圖像傳感器採集松紙表面的微孔排列圖像，然後計算微孔總面積，並結合標定的面積-透氣度關係，可以快速準確計算得到待測水松紙的透氣度值。所述面積-透氣度關係為正比例關係。
[0034]綜上，本發明技術方案和現所有雷射打孔的水松紙在線透氣度檢測儀相比，測量結果精度高，同時測量時間快、生產效率高。
[0035]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種水松紙雷射打孔在線檢測系統，其特徵在於，所述系統包括相對放置的圖像傳感器和背光板，所述圖像傳感器和背光板之間設有被測水松紙，所述水松紙表面按要求打有微孔，所述系統還包括與所述圖像傳感器連接的計算機，所述圖像傳感器用於抓取水松紙表面的微孔排列圖像，所述計算機用於計算所述微孔排列圖像中的微孔總面積，並根據標定的面積-透氣度關係計算得到所述待測水松紙的透氣度值。
2.如權利要求1所述水松紙雷射打孔在線檢測系統，其特徵在於，所述系統還包括用於調整圖像傳感器焦距的焦距調整滑塊。
3.如權利要求2所述水松紙雷射打孔在線檢測系統，其特徵在於，所述圖像傳感器為電荷親合器件。
4.如權利要求3所述水松紙雷射打孔在線檢測系統，其特徵在於，所述被測水松紙勻速運動，在所述微孔在被測水松紙運行方向均勻分布。
5.如權利要求1-4任一項所述水松紙雷射打孔在線檢測系統，其特徵在於，所述系統還包括用於為被測水松紙打孔的雷射打孔機。
6.一種水松紙雷射打孔在線檢測方法，其特徵在於，所述方法包括: 通過雷射打孔機給被測水松紙按要求打微孔； 背光板向所述被測水松紙投光，並且圖像傳感器抓取水松紙表面的微孔排列圖像； 計算機計算所述微孔排列圖像中的微孔總面積，並根據標定的面積-透氣度關係計算得到所述待測水松紙的透氣度值。
7.如權利要求6所述水松紙雷射打孔在線檢測方法，其特徵在於，所述通過雷射打孔機給被測水松紙按要求打微孔步驟之前，還包括: 通過對一張已知透氣度值的水松紙按要求打微孔，計算得到面積-透氣度關係。
8.如權利要求7所述水松紙雷射打孔在線檢測方法，其特徵在於，所述面積-透氣度關係為正比例關係。
【文檔編號】G01N15/08GK104483250SQ201410682169
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月24日 優先權日:2014年11月24日
【發明者】張向明 申請人:武漢明俠機電設備有限公司