一種香菸分組加工工藝中在線水分儀的校準方法

2023-05-17 17:45:06

專利名稱：：一種香菸分組加工工藝中在線水分儀的校準方法
技術領域：
：本發明涉及測量設備的校準方法領域，更具體的說是一種利用歷史數據對香菸製造過程中的在含水率測量設備進行實時校準的在線水分儀的校準方法。
背景技術：
：菸草分組加工4支術是指針對不同品質、不同類型、不同特性的原料，依據工序評價論證結果，結合產品設計要求和單等級原料感官評價結果，有針對性地制定合適的加工工藝參數、工藝路線、加工方式，提升在線加工工藝的水平的中式巻煙特色工藝技術。制絲生產線分組加工工藝主要包括葉片的分組加工、葉絲的分組加工和葉絲的混配等。菸草製造企業通常使用在線水分儀來測量不同工藝點的物料含水率，最常見的有紅外水分儀和微波水分儀兩種。由於具有快速準確，量程範圍大，能實現在線非接觸式連續測量，並可與自動控制系統連接實現閉環控制，在線水分儀在制絲生產的工藝控制和質量監控中顯得越來越重要，同時合理使用水分儀，提高其檢測控制的精確度和可靠性一直是水分儀應用中的重點。儘管測量原理不同，但是在線水分儀(以下稱水分儀)在使用中的算法和使用流程大致相似。首先利用工藝點物料製作平衡樣品，然後用水分儀靜態測量並記錄顯示值Xl,x2...Xl，同時用烘箱法檢測相對應的樣品含水率y^y2...yi,利用最小二乘法將水分儀顯示值和烘箱標準值做擬合曲線，確定校準曲線K《"，(i=1』)每一個分組則對應一個校準曲線，i為分組序號。這是靜態標定過程。水分儀經過靜態標定後，在使用過程還需要動態校準。在水分儀的實際應用中，動態校準中參考質檢人員對在制品的抽樣水分檢驗數據，按照分組分類將烘箱標準值與對應的現場水分儀顯示值對比，取差值的平均值作為依據，在零位上做相應的動態修正，其數據量一般為5個左右。但是菸草分組加工技術在單個工藝點，比如鬆散回潮、加料、葉絲乾燥和菸絲摻配中形成了比以往全配方加工模式多了不同的物料，物料的形式和特點各異，更具個性化，水分儀的特徵曲線也要做單獨標定，隨著外界的變化，比如溫度、溼度，還要需要對水分儀進行動態校準。而動態校準依賴採樣的有效性和統計的樣品量，樣品量越大操作工作量大。可見在分組加工工藝中動態校準的工作量是十分大的，同時也明顯存在滯後性，而且當天不生產的分組得不到校準數據，不能檢查其對應的校準曲線，容易存在測量風險。隨著葉組儲拒和預配拒的增加，單分組的加工存在間歇特徵，這樣水分儀的動態校準將失去校準的數據依據。綜上所述，傳統算法上動態校準各個通道的保持獨立性和滯後性，比如對l號通道的校準並不會在更換通道後保證水分儀的精確度，這樣就大大降低了水分孑義的可靠性，增加水分儀動態校準的複雜性；雖然在實際使用中將零位接近的物料合併共用一個校準曲線是合情合理的工程應用，但是這樣必然犧牲了一部分分組的精度，即使如此一個工藝點仍然保留五個到十個的通道，動態校準的工作量仍然是龐大的，而且通道的無關性導致在校準管理中很難理清頭緒，管理非常困難。分組加工工藝技術的推廣應用急需更先進、更準確且能夠實時進行的水分儀校準方法的配合。
發明內容本發明所要解決的技術問題是克服現有水分校準方法不適用香菸分組加工本專利採用以下技術方案來實現上述發明目的。本發明提供了一種香菸分組加工工藝中在線水分^f義的校準方法，針對香菸製造流水線中每個工藝點的水分儀進行校準，包括以下步驟①利用工藝點物料製作平衡樣品，然後用水分儀靜態測量並記錄顯示值，同時用烘箱法檢測相對應的樣品含水率，通過最小二乘法計算校準曲線Yj二AX+bi的參數r和bi，其中Yi為校準值，X為水分4義測量值，斜率r為工藝點的加工特性，bi為工藝點的分組當天的個性，i為分組序號；⑦進行實際測量，並在每個分組中抽樣，採用烘箱法測量的bi誤差，並取誤差的平均值修正bi;③記錄每天的每個分組的bi，形成歷史資料庫；在上述現有的校準方法的基礎上做進一步的改良，包括以下步驟④進行一致性維護，選擇歷史資料庫中一天的bi為bij，計算同一分組不同時間bi與bij的誤差並取誤差平均值"，將同一分組bi全部統一為by,校準曲線變更為Y^sX+bij+p，其中為bij工藝點的分組的個性，/S為外界條件對水分4義的綜合影響，j為一致性維護的次數；⑤運4於水分4義進行測量；⑥不分組進行抽樣，採用烘箱法測量的A誤差，並取誤差的平均值修正p。從上述方法可見在線水分儀在使用中需要標定校準曲線，每一個工藝點的一個分組對應一個校準，彼此相對獨立，在動態校準時根據需要逐一修改，分組加工中需要添加更多的通道，就以往校準法難以在新模式中有效應用。本發明改良後的校準方法增加了p變量，從而將各自獨立的校準曲線聯繫起來，在曰常動態校準時只要調節yS變量即可完成對所有曲線的修改，大大降低了抽樣的樣品量，提高校準效率和精度，實現了線水分儀在分組加工工藝中的實時校準。在校準之後，一般的日常使用過程中，只需在每天運行水分儀進行測量的過程中，實時不分組進行抽樣，採用烘箱法測量的p誤差，並取誤差的平均值修正p，步驟⑦。使用上十分簡單方便，工作量大大減少。上述的一致性維護無需每天進行，隔一段時間進行一次，其原因是bg無需每天進行維護，而且每天維護對提高校準精度的意義不大。一般是相隔幾天，累計一定數據量之後才進行一次一次性維護，這樣可以進一步提高校準的精度，主要包4舌以下步驟⑧在每天測量之後，在每個分組中抽樣，採用烘箱法測量的bij誤差，並取誤差的平均值修正bij，在歷史資料庫中記錄bij;在水分儀運行相隔5至30天進行一次一致性維護，選擇歷史資料庫中一天hj統一同一分組的、。為了很好的利用歷史數據，在一般工作過程中在上述步驟⑦、中在每個分組中抽樣4至20個數據。由於抽取的數量較大，採用烘箱法不能及時的對水分儀進行實時校準，不過這些數據對非實時校準起到重要的作用，如步驟⑨中進行的一致性維護就是基於這些數據。在水分儀日常使用過程中進行值的p修正無需進行分組採樣，所以在步驟、⑦中只需不分組進行抽樣4至20個數據即可，可以通過烘箱法對水分4義進^亍實時的》》正。本發明方法將同一個工藝點的所有校準曲線由原來的相對獨立變成了相互關聯，對於加工量相對少呈現間歇性生產的分組無論在什麼時候生產，都可以保證與其他分組相同的精確度和工作的可靠性。使各個分組的烘箱數據就可以達到數據復用的效果，相當於增加了樣品量，增強了數據的有效利用和動態校準的可靠性，使各個校準曲線可以保證相同的精確度，從而提高水分儀的測量精度。提供方便的動態校準，日常維護以值為唯一參變量，簡化工作量。圖1為香菸製造工藝中的分組加工工藝流程圖；圖2為本發明方法的校準流程圖。具體實施例方式以下結合附圖對本發明做進一步詳細描述。香菸的分組加工技術是指針對不同品質、不同類型、不同特性的原料，依據工序評價論證結果，結合產品設計要求和單等級原料感官評價結果，有針對性地制定合適的加工工藝參數、工藝路線、加工方式，提升在線加工工藝的水平的中式巻煙特色工藝技術。制絲生產線分組加工工藝主要包括葉片的分組加工、葉絲的分組加工和葉絲的混配等。如圖i所示，具有多個單個工藝點，比如+>散回潮、加^K葉絲乾燥和菸絲摻配，形成了比以往全配方加工模式多了許多不同的物料，物料的形式和特點各異，更具個性化，首先要對水分儀的特徵曲線單獨進行靜態標定，根據檢測原理水分儀的每個才交準曲線分別對應一個分組配方。從理論上分析，在一個工藝點中，各個分組配方對應的校準曲線有Y，=a，X+b對應係數矩陣為令b,=bn+1^，，1).Y|=aiX+bu+b12Y2=a2X:+b2l+b2Y;=a;X+b:,+b;,對應係數矩陣為<a2b21b2a;b;1b;-由於在水分波動範圍很小的情況下，各個通道保持相同的斜率仍然可以保證含水率的檢測精確度，水分儀的實際應用中，相同工藝點中不同的分組配方對應校準曲線經常採用相同的斜率，同時將係數按以下要求整合令「/=bl2=b2==a，=■Y,=xX+bn+/Y2=xX+b2l+p對應係數矩陣為<b2l從係數矩陣可以看得出，原來各自獨立無關的通il^徵出明顯的個性和共性，這也符合測量儀器誤差理論和水分儀測量原理，校準曲線係數矩陣的意義分別為Y,^X+b,'表徵了水分儀對工藝點物料的特徵曲線，^h率/c為工藝點的加工特性，bn為工藝點的分組物料的個性，p表徵了外界條件對水分儀的綜合影響，為測量系統的隨初」i吳差，對各個分組的一致的。=1^十"對應傳統意義上的零位。水分儀算法改變後，從係數矩陣中可以看到參變量/變為唯一，只要對/進行修正即可，動態校準變得更加方便。由於現有水分儀並未支持如此算法，但是現有的計算機系統完成可以實現，只要將水分儀校準曲線對應的係數矩陣建立在上位機，在配方釋放的同時將斜率f和零位bi=bu+,上傳到相應的水分儀即可。新算法改變了傳統水分儀校準分為靜態標定和動態校準兩部分的流程，將靜態檢定(確定斜率^和bu)和動態調整(相同條件下各個曲線確定bn)合併成水分儀的自學習過程，日常維護改為對"調整的動態校準過程。如圖2所示，下面舉例說明上述計算過程。首先對水分儀進行靜態標定，即運用最小二乘法確定"在同一個工藝點將不同分組物料製作成平衡樣品，然後用水分^f義靜態測量並記錄顯示值Xl,x2，..Xi,同時用烘箱法檢測相對應的樣品含水率y。y2...yi,利用最小二乘法將水分儀顯示值和烘箱標準值做擬合1^=/^+&;(i=l...n)其中i為分組序號，每一個分組(牌號)則對應一個校準曲線，通過擬合曲線方程對水分儀進行靜態標定。水分儀經過靜態標定後，在使用過程還需要動態校準。在水分儀的實際應用中，質檢人員對在生產過程中的分組物料製品進行抽樣檢驗水分數據，按照分組將烘箱標準值與對應的現場水分儀顯示值對比，取差值的平均值作為依據，在零位上做相應的動態修正。如在第一分組工作過程中，挑選四組物料製品進行檢驗，對h的動態校準過程如下表所示tableseeoriginaldocumentpage8動態校準b產b廠誤差均值，即b產brK).52。如上所述，分別對每一個分組物料的th進行動態，並將每天校準過程記錄下來形成歷史資料庫，以上為現有技術中的計算過程，其他分組的動態校準和記錄，在此不再進行累述。接下來對已經記錄的歷史數據進行一致性維護，以下選取六天的數據進行說明，如下表(表中誤差指上述動態校準誤差均值)tableseeoriginaldocumentpage8tableseeoriginaldocumentpage9進行第一次一致性維護，將歷史資料庫中bi的統一為第一天的bi(下表加粗顯示部分)，即上述理論分析中的bn，並重新計算誤差，如第二天l分組的誤差為0.15-0.47+0.52=0.20,第三天l分組的誤差為0.33-0.47+0.52=0.38,依次類推:tableseeoriginaldocumentpage9抽取ba和誤差，整理上ii^格為如下格式:tableseeoriginaldocumentpage10令-值=-誤差均值，並對誤差進行修正誤差=原誤差-p值，修正後的誤差列表如下tableseeoriginaldocumentpage10從對比第一個表格和最後一個表格可見，採用A進行修正之後，大大縮小了誤差值，在後續每天的測量中，不分牌號進行統計，計算誤差，取得平均誤差作為"修正值。參變量p變為唯一，只要對p進行修正即可，動態校準變得更加方便。上述校準過程現有的計算機系統完成可以實現，只要將水分儀校準曲線對應的係數矩陣建立在上位機，在配方釋放的同時將斜率r和零位bpbn+"上傳到相應的水分儀即可，即X=KX+b,,+"。在每天的測量中計算;^直進行;f交準如下表所示tableseeoriginaldocumentpage10tableseeoriginaldocumentpage11本發明設計的校準方法改變了傳統水分儀校準分為靜態標定和動態校準兩部分的流程，將靜態檢定(確定斜率r和bi)和動態調整(相同條件下各個曲線確定bi,)合併成水分儀的自學習過程，日常維護改為對y9調整的動態校準過程。bij無需每天進行維護，而且每天維護對提高校準精度的意義不大。一般是相隔幾天，累計一定數據量之後才進行一次一次性維護，這樣可以進一步提高校準的精度。在每天測量之後，在每個分組中抽樣，採用烘箱法測量的bij誤差，並取誤差的平均值修正bij，在歷史資料庫中記錄bij。每個分組中抽樣4至20個數據。由於抽取的數量較大，採用烘箱法不能及時的對水分儀進行實時校準，這些數據對非實時校準起到重要的作用，一般在水分儀運行相隔5至30天進行一次一致性維護，選擇歷史資料庫中一天bij統一同一分組的、。每次校準j增力口1，並進4亍"i己錄。權利要求1.一種香菸分組加工工藝中在線水分儀的校準方法，針對香菸製造流水線中每個工藝點的水分儀進行校準，包括以下步驟①利用工藝點物料製作平衡樣品，然後用水分儀靜態測量並記錄顯示值，同時用烘箱法檢測相對應的樣品含水率，通過最小二乘法計算校準曲線Yi＝κX+bi的參數κ和bi，其中Yi為每個分組的校準值，X為水分儀測量值，斜率κ為工藝點的加工特性，bi為工藝點的分組當天的個性，i為分組序號；②進行實際測量，並在每個分組中抽樣，採用烘箱法測量的bi誤差，並取誤差的平均值修正bi；③記錄每天的每個分組的bi，形成歷史資料庫；其特徵在於還包括以下步驟④進行一致性維護，選擇歷史資料庫中一天的bi為bij，計算同一分組不同時間bi與bij的誤差並取誤差平均值β，將同一分組bi全部統一為bij，校準曲線變更為Yi＝κX+bij+β，其中為bij工藝點的分組的個性，β為外界條件對水分儀的綜合影響，j為一致性維護的次數；⑤運行水分儀進行測量；⑥不分組進行抽樣，採用烘箱法測量的β誤差，並取誤差的平均值修正β。2.根據權利要求1所述的校準方法，其特徵是在校準之後還包括以下步驟@在每天運行水分儀進行測量的過程中，實時不分組進行抽樣，採用烘箱法測量的"誤差，並取誤差的平均值修正p。3.根據權利要求2所述的校準方法，其特徵是還包括以下步驟⑧在每天測量之後，在每個分組中抽樣，採用烘箱法測量的bij誤差，並取誤差的平均值修正bij，在歷史資料庫中記錄bij;⑨在水分儀運行相隔5至30天進行一次一致性維護，選擇歷史資料庫中一天bij統一同一分組的bij。4.根據權利要求3所述的校準方法，其特徵是在步驟⑦、⑧中在每個分組中抽樣4至20個數據。5.根據權利要求3所述的校準方法，其特徵是在步驟、⑦中不分組進行抽樣4至20個數據。全文摘要本發明涉及測量設備的校準方法領域，所要解決的技術問題是克服現有水分校準方法不適用香菸分組加工工藝的缺點，提供一種能夠在工作過程中快速準確對水分儀進行校準的方法。本發明改良後的校準方法增加了β變量，從而將各自獨立的校準曲線聯繫起來，在日常動態校準時只要調節β變量即可完成對所有曲線的修改，大大降低了抽樣的樣品量，提高校準效率和精度，實現了線水分儀在分組加工工藝中的實時校準。文檔編號G01N5/04GK101408492SQ200810030398公開日2009年4月15日申請日期2008年8月26日優先權日2008年8月26日發明者馮志斌,吳桂周,田志雄申請人:廣東中煙工業有限責任公司