專利名稱：卷煙燃吸溫度分布檢測儀及其自動控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于卷煙燃吸指標(biāo)檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種卷煙燃吸過程中溫度分布 檢測儀及其自動控制方法。
背景技術(shù)：
卷煙燃吸溫度分布是影響卷煙煙氣化學(xué)形成的重要因素，是反映煙草發(fā)生何種種 類和程度化學(xué)反應(yīng)和物理過程的重要指標(biāo)，是反映卷煙品質(zhì)最重要的參數(shù)之一，同時(shí)也是 反映卷煙材料、添加劑、吸食環(huán)境等對感官質(zhì)量影響的重要指標(biāo)之一。測定卷煙燃吸過程中 溫度分布對研究卷煙煙氣氣溶膠的形成、傳遞以及最終煙氣的組成都具有重要意義。國外 此類工作開展較早，英美煙草公司R. R. Baker測繪出燃燒的卷煙在陰燃和抽吸時(shí)的溫度分 布，國內(nèi)主要是鄭州煙草研究院李斌、江威等、上海煙草公司鄭賽晶等利用微細(xì)熱電偶檢測 得到燃燒過程中溫度分布。并分析了燃燒溫度與氣相溫度的關(guān)系。目前在卷煙燃吸過程溫 度場測試方面，尚沒有商業(yè)化的測試儀器。通過文獻(xiàn)調(diào)研，用于測定卷煙燃燒溫度的方法可 分為兩種第一，接觸式測溫，即通過溫度傳感器與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及對數(shù)據(jù)的后處理聯(lián)合 測試。第二，非接觸式測溫，通過紅外熱成像儀對卷煙燃燒錐溫度場進(jìn)行測試。兩種方法所 測試的內(nèi)容是相互補(bǔ)充的，第一種方法是測試卷煙燃吸過程中內(nèi)部氣相溫度，而第二種方 法是依據(jù)物質(zhì)自身輻射的紅外能量來測量，只能測試卷煙燃燒錐表面溫度，不能直接測量 內(nèi)部溫度。由于第一種方法在實(shí)施過程中需要用到數(shù)支(> 6)較細(xì)的溫度傳感器，即微細(xì) 熱電偶或是微細(xì)的光導(dǎo)纖維，所以在實(shí)驗(yàn)中人為或環(huán)境的微小波動會引起溫度傳感器位置 的波動，造成測試數(shù)據(jù)的偏差?；谶@兩種檢測方法，前人做了大量的研究工作，形成了一些研究用的檢測裝置 和方法。英美煙草公司R. R. Baker (nature, 1974)利用多支石英管隔離鉬銠與鉬形成熱電 偶與微細(xì)的光導(dǎo)纖維(< Φ0.5πιπι)檢測了卷煙燃吸中的溫度分布，這為卷煙燃吸過程中內(nèi) 部溫度分布的測定確定了基本的方法。在應(yīng)用時(shí)的主要不足是由于使用的溫度傳感器過于 微細(xì)(< Φ0. 5mm)，操作時(shí)容易造成石英管和感溫焊點(diǎn)的斷裂。同時(shí)對測量位置的準(zhǔn)確判 斷造成相當(dāng)大的困難，因此該方法僅在實(shí)驗(yàn)室中使用，而不利于作為常規(guī)檢測和檢測方法 的商品化。由云南瑞升煙草技術(shù)有限公司申請的發(fā)明專利(2006100010926.4)和上海煙 草(集團(tuán))公司的實(shí)用新型O00420114253.3)開發(fā)了一種用于卷煙燃吸過程溫度的檢 測元器件(即微細(xì)熱電偶)，其制作的技術(shù)方案為采用鉬絲與鉬銠合金絲，其中絕緣材 料采用石英毛細(xì)管。優(yōu)點(diǎn)為耐高溫，性能穩(wěn)定，不易氧化等。此類傳感器的發(fā)明為檢測卷 煙燃吸溫度提供的基本元器件，是檢測溫度時(shí)傳感器選擇時(shí)的方案之一。同時(shí)發(fā)明專利 (2006100010926. 4)中介紹了如何將薄膜絕緣感溫探頭應(yīng)用于測定卷煙燃吸中內(nèi)部動態(tài)溫 度，即燃燒溫度的測量，其主要描述為感溫探頭的信號端輸入到溫度捕集器的模數(shù)轉(zhuǎn)換電 路的輸入端組，輸出信號進(jìn)入數(shù)字信號處理器進(jìn)行信號處理，再經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路傳輸?shù)娇刂朴?jì)算器。該發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為能夠動態(tài)的將燃燒溫度動態(tài)采集。同時(shí)未能明確的內(nèi)容是如何 將多支熱電偶插入檢測位，精度多少以及數(shù)據(jù)是否為同時(shí)采集等技術(shù)內(nèi)容，即從實(shí)施例用 可以看出，測試裝置中無定位信息，僅說明插入深度為卷煙圓周半徑，如何定位，定位精度 是多少，數(shù)采是否同時(shí)或近似同時(shí)等信息。如果需要測試卷煙燃吸過程中的溫度分布，則需要測量卷煙在燃吸過程中不同位 置，即不同的軸向位置和不同的徑向位置的溫度信息。不同的軸向位置可以通過設(shè)置多個(gè) 溫度傳感器(即熱電偶)來得到實(shí)現(xiàn)；不同的徑向位置可以通過檢測不同插入深度的相同 卷煙來實(shí)現(xiàn)。上海煙草(集團(tuán))公司的實(shí)用新型O00420114252.9)研制了一種卷煙測溫 夾持裝置，該裝置包括固定板、主支架、滑軌和端蓋，所述主支架套在吸煙機(jī)夾持器上，主支 架的上面開有一道截面為T形的狹長缺口，所述滑軌嵌在T形缺口中與主支架滑動配合，滑 動上有若干沿垂直方向的細(xì)小通孔，所述端蓋裝在主支架的前端，端蓋上有一個(gè)圓孔，圓孔 的直徑與卷煙的直徑相同，所述固定板固定在滑軌的上方。本實(shí)用新型的夾持裝置直接固 定在吸煙機(jī)上，安裝方便；滑軌上的細(xì)小通孔用來夾持細(xì)小的測溫探頭，并能保證測溫探頭 間隔一定的距離垂直插入卷煙中；滑軌可以前后滑動，便于調(diào)節(jié)測溫探頭的插入位置。該 專利主要優(yōu)點(diǎn)是通過上滑道的靈活設(shè)置，方便的確定卷煙測量時(shí)的軸向位置(位移)，不足 之處，一是端蓋上的圓孔(與卷煙的直徑相同)和與之連接的弧形槽離燃吸中的卷煙過近， 能夠影響卷煙燃吸過程中空氣在卷煙周圍的自然對流(即空氣的擴(kuò)散、側(cè)流煙氣的擴(kuò)散及 濾嘴處的通風(fēng)作用等)；二是未能體現(xiàn)對徑向位置的準(zhǔn)確定位(即熱電偶的插入深度)。鄭 州煙草研究院的實(shí)用新型O00520143744. 5)研制了一種卷煙氣相溫度場測量用微細(xì)熱電 偶夾持裝置。其裝置包括底板和固定在底板上的立柱，立柱上端設(shè)置有滑道板，多支熱電偶 等距固定在該滑道板上且可以上下移動，軸向與徑向定位后(卡尺定位)，可固定于滑道板 上。該專利的主要優(yōu)點(diǎn)是較好的保證了熱電偶在測溫過程中位置的穩(wěn)定；可以滿足溫度場 測試中對熱電偶在卷煙中放置不同測溫點(diǎn)的準(zhǔn)確定位放置的要求。不足之處，一是插入深 度卡尺檢測準(zhǔn)確度不高，為使其不影響卷煙燃吸過程中空氣在卷煙周圍的自然對流，熱電 偶的較長距離，易造成感溫部位的等間距位置的偏移，造成檢測的人為偏差；二是濾嘴部分 的卡槽易對濾嘴處的通風(fēng)作用產(chǎn)生影響。關(guān)于卷煙溫度檢測其他專利還有上海煙草(集團(tuán))公司的發(fā)明專利(公開中 200910053075.幻，該發(fā)明公開了一種卷煙紅外測溫同步移動裝置。其發(fā)明結(jié)合紅外攝像儀 能夠真實(shí)、直觀地動態(tài)記錄卷煙的燃燒過程。其不足為基本方法上的弱點(diǎn)，即只能跟蹤表面 溫度的變化，且容易受到卷煙燃吸中外層形成煙灰的影響。由于卷煙燃吸中溫度分布的檢測是在吸煙機(jī)上進(jìn)行，測溫裝置與各種形式的吸煙 機(jī)如何匹配的問題，在相關(guān)文獻(xiàn)與專利說明方面未見報(bào)道。綜上所述，前人開發(fā)的種種方法，由于各種原因，仍然停留在實(shí)驗(yàn)室專業(yè)人員研究 階段，限制了該項(xiàng)檢測指標(biāo)在更廣泛的范圍內(nèi)進(jìn)行應(yīng)用。其需要解決的關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)容為 1、測試卷煙的熱電偶的軸向與徑向的定位(位置檢測精度應(yīng)大于0. Imm) ；2、熱電偶的插入 不能或較小影響卷煙燃吸過程中空氣在卷煙周圍的自然對流；3、熱電偶在插入過程中無傷 害，無變形；4、熱電偶夾持裝置應(yīng)能夠與各種類型的吸煙機(jī)較好匹配；5、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)準(zhǔn) 確、快速、穩(wěn)定、無衰減，同時(shí)數(shù)采設(shè)置的工藝參數(shù)需要與吸煙機(jī)聯(lián)用等；6、整個(gè)檢測過程實(shí) 現(xiàn)自動化、標(biāo)準(zhǔn)化、最小的人為影響等。本發(fā)明針對以上分析得到的需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問
4題，開發(fā)了自動化程度較高的卷煙燃吸溫度分布檢測儀

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的正是針對以上分析得到的需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題，提供一種自動 化程度較高的卷煙燃吸溫度分布檢測儀及其自動控制方法，以滿足研究者和質(zhì)量檢測人員 檢測卷煙燃吸過程中溫度分布的需要。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的卷煙燃吸溫度分布檢測儀，包括溫 度分布檢測裝置和該檢測裝置的自動控制系統(tǒng)，所述自動控制系統(tǒng)是由操作面板、PLC、PLC 執(zhí)行單元、感應(yīng)元件以及受控制程序支配的電磁閥驅(qū)動氣缸系統(tǒng)組成，所述溫度分布檢測 裝置包括溫度傳感器自動進(jìn)位裝置、溫度傳感器進(jìn)位深度限位裝置和與吸煙機(jī)匹配的卷煙 夾持裝置；所述溫度傳感器自動進(jìn)位裝置包括預(yù)打孔針器組、設(shè)置在針器組上方云臺上的溫 度傳感器組、預(yù)打孔針器組與溫度傳感器組插入執(zhí)行元件和自動切換元件、吸煙機(jī)配合插 件與溫度傳感器連接部件、物體感應(yīng)元件和物體感應(yīng)鎖緊元件組成；所述溫度傳感器進(jìn)位深度限位裝置包括限位單元云臺、螺旋測微器、設(shè)置在限位 單元云臺上的位移固定擋塊和卷煙扶持器、聯(lián)動負(fù)壓鎖緊機(jī)構(gòu)、整體位置調(diào)整部件組成；所述與吸煙機(jī)匹配的卷煙夾持裝置包括夾持單元云臺、插裝在單元云臺上的配合 插件、橫向縱向螺旋測微器、物體感應(yīng)元件、動作執(zhí)行元件組成，夾持單元云臺通過橫向縱 向螺旋測微器、移動位置。在本發(fā)明中，所述PLC執(zhí)行單元分別通過連接線與溫度傳感器自動進(jìn)位單元、溫 度傳感器進(jìn)位深度限位單元、卷煙夾持單元相連接。本發(fā)明儀器主要的實(shí)現(xiàn)過程是，在溫度分布檢測部件制作的自動控制方法指導(dǎo) 下，其自動控制方法可以通過系統(tǒng)的操作面板對檢測過程進(jìn)行操作，操作面板可采用觸摸 屏控制、機(jī)械按鍵控制或計(jì)算機(jī)控制來實(shí)現(xiàn)。首先將吸煙機(jī)的配合插件從吸煙機(jī)中取下，在 配合插件上放置被測卷煙后，一同放置于卷煙夾持裝置中，夾持裝置自動感應(yīng)到此插件后， 自動鎖緊插件，同時(shí)聯(lián)動限位裝置，將卷煙鎖緊固定；按鍵啟動溫度傳感器自動進(jìn)位裝置， 其裝置中的預(yù)打孔針器組開始工作，在卷煙設(shè)定位置打入被測卷煙半徑深度的導(dǎo)向孔；將 溫度傳感器放置于進(jìn)位裝置上固定；按鍵啟動插入溫度傳感器，將溫度傳感器定位插入卷 煙煙支中；將吸煙機(jī)配合插件(包括已經(jīng)插入溫度傳感器煙支)與溫度傳感器進(jìn)行連接； 控制退出夾持器的制作程序，將連接好的吸煙機(jī)配合插件、溫度傳感器與被測卷煙一起轉(zhuǎn) 移安裝至吸煙機(jī)；啟動吸煙機(jī)工作模式，開始按設(shè)定要求吸煙；當(dāng)吸煙機(jī)運(yùn)行至設(shè)定時(shí)刻， 程序?qū)垂に噮?shù)設(shè)定開啟數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)，將此狀態(tài)下的軸向溫度數(shù)據(jù)采集至控制 計(jì)算機(jī)中，實(shí)驗(yàn)完成后，保存該次數(shù)據(jù)，以便對數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理。本發(fā)明中所述卷煙夾持裝置包括針對個(gè)性化的吸煙機(jī)設(shè)置的配合插件(與吸煙 機(jī)匹配)、橫縱兩螺旋測微器和物體感應(yīng)鎖緊裝置等組成。該裝置的工作過程可描述為，在 控制程序的指導(dǎo)下，將吸煙機(jī)的配合插件取下，在配合插件上放置被測卷煙后，一同放置于 該裝置中，該裝置的物體感應(yīng)鎖緊裝置感應(yīng)到此插件后，自動鎖緊該插件，在控制程序的指 導(dǎo)下，完成預(yù)打孔、定位，溫度傳感器組定量插入等步驟后，將吸煙機(jī)配合插件與溫度傳感 器連接部件連接，松開該裝置對吸煙機(jī)配合插件的鎖緊，該裝置的工作過程結(jié)束。
本發(fā)明中所述溫度傳感器組進(jìn)位深度限位裝置包括螺旋測微器、位移固定擋塊、 卷煙扶持器及聯(lián)動負(fù)壓鎖緊裝置以及整體位置調(diào)整部件等組成，其中扶持器可根據(jù)被測卷 煙直徑調(diào)整扶持器的種類(目的為適應(yīng)不同直徑的被測卷煙)，即通過調(diào)整可以檢測細(xì)支 煙，正常卷煙以及雪茄煙等種類的卷煙樣品。該裝置的工作過程可描述為，在控制程序的指 導(dǎo)下，將配合插件與被測卷煙一同放置于卷煙夾持裝置中，夾持裝置自動感應(yīng)到此插件后， 自動啟動夾持裝置中的鎖緊插件，同時(shí)聯(lián)動溫度傳感器組進(jìn)位深度限位裝置中的卷煙扶持 器的聯(lián)動負(fù)壓鎖緊裝置，將被測卷煙固定，緊貼于扶持器上，當(dāng)導(dǎo)向針孔完成后，旋轉(zhuǎn)螺旋 測微器旋鈕，定量移動(位移精度為0. Olmm)位移固定擋塊(即設(shè)置溫度傳感器的插入深 度)，該裝置的工作過程結(jié)束。本發(fā)明中所述卷煙燃吸溫度分布檢測用溫度傳感器自動進(jìn)位裝置包括預(yù)打孔針 器組裝置(包括6 10支針器，等間距排列)、溫度傳感器組(包括6 10支溫度傳感 器，等間距排列)、預(yù)打孔針器與溫度傳感器組自動切換裝置、吸煙機(jī)配合插件與溫度傳感 器連接部件和物體感應(yīng)鎖緊裝置等組成。該裝置的工作過程可描述為在控制程序的指導(dǎo) 下，啟動該裝置后，首先預(yù)打孔針器組裝置開始工作，在卷煙設(shè)定位置打入被測卷煙半徑深 度的導(dǎo)向孔，然后裝入吸煙機(jī)配合插件與溫度傳感器連接部件，物體感應(yīng)鎖緊裝置將感應(yīng) 到該部件的存在，將其鎖緊；將溫度傳感器組按照設(shè)定溫度傳感器進(jìn)位深度限位裝置的限 位裝入吸煙機(jī)配合插件與溫度傳感器連接部件，而后預(yù)打孔針器與溫度傳感器組自動切換 裝置啟動，將溫度傳感器組插入被測卷煙中，固定吸煙機(jī)配合插件與溫度傳感器連接部件， 該裝置的工作過程結(jié)束。其中，在控制程序的指導(dǎo)下，預(yù)打孔針器組裝置可被選擇不參與工 作，而溫度傳感器組可以在定位后，直接插入被測卷煙中，即溫度傳感器組在控制程序的指 導(dǎo)下可獨(dú)立完成對被測卷煙的定位插入。本發(fā)明自動控制原理方法是通過操作面板、PLC、電磁閥、氣缸及感應(yīng)元件組合實(shí) 現(xiàn)。其工作過程可描述為首先對溫度分布檢測儀各單元工作過程通過PLC編制控制程序； 其次操作面板執(zhí)行控制程序，控制程序控制電磁閥驅(qū)動氣缸實(shí)現(xiàn)需要執(zhí)行的動作。其中某 些特定步驟中感應(yīng)元件的信號輸出給控制程序，控制程序控制電磁閥驅(qū)動氣缸實(shí)現(xiàn)需要執(zhí) 行的動作。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1、PLC、計(jì)算機(jī)以及與吸煙機(jī)的配合使用(聯(lián)用)實(shí)現(xiàn)了卷煙燃吸溫度分布檢測的
自動化。2、能夠精確控制溫度傳感器在被測卷煙中的位置，其位置精度為0. 01mm。3、溫度傳感器組的遠(yuǎn)距離插入不影響卷煙燃吸過程中空氣在卷煙周圍的自然對 流，同時(shí)與吸煙機(jī)配合插件設(shè)計(jì)不影響通風(fēng)濾嘴的吸煙結(jié)果。4、溫度傳感器組的模塊化、預(yù)打孔和自動的快速插入設(shè)計(jì)降低了制作過程中對溫 度傳感器損害，延長溫度傳感器的使用壽命。5、能夠與各種類型的吸煙機(jī)較好匹配，同時(shí)可以對通過改變卷煙扶持器實(shí)現(xiàn)對不 同直徑的卷煙實(shí)現(xiàn)燃吸溫度分布的檢測。6、數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確、快速、穩(wěn)定、無衰減數(shù)據(jù)采集，同時(shí)能 夠根據(jù)用戶需要設(shè)定采集的工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了該檢測儀與吸煙機(jī)的工作條件的有效聯(lián)用， 克服了人為操作中對檢測結(jié)果的影響。其中時(shí)間的控制精度小于0. Is
7、卷煙燃吸溫度分布檢測部件制作過程中的安全保護(hù)裝置的設(shè)置，有效保護(hù)了操 作者的安全。8、一體化的溫度傳感器組真正實(shí)現(xiàn)了檢測過程安裝時(shí)的即插即用，即保護(hù)了微細(xì) 溫度傳感器組，同時(shí)方便了使用者的使用。9、該裝置能夠?yàn)檠芯空吲c質(zhì)量檢測者提供個(gè)性化的設(shè)置與操作。


圖1為本發(fā)明卷煙燃吸溫度分布檢測儀結(jié)構(gòu)及控制關(guān)系示意圖。圖1中圖1中1.操作面板(觸摸屏式、鍵盤式或計(jì)算機(jī)式)；2.可編程控制器 (PLC) ；3. PLC執(zhí)行單元(氣動模式下為電磁閥，電動模式下為伺服驅(qū)動單元)；4. PLC執(zhí)行 單元與具體動作執(zhí)行單元接口(圖中為其中一個(gè)接口)；5.卷煙燃吸溫度分布檢測用溫度 傳感器自動進(jìn)位裝置；6.傳感器進(jìn)位深度限位裝置；7.卷煙夾持裝置(與吸煙機(jī)匹配)； 8_1 8_5.壓縮空氣管路或電纜線；9_1 9_3.電纜線；43.被測卷煙圖2為卷煙夾持裝置(與相應(yīng)吸煙機(jī)匹配)結(jié)構(gòu)軸側(cè)圖。圖2-A為圖2的主視圖。圖2-B為圖2的側(cè)視圖。圖2-C為圖2的俯視圖。圖2中10_1.云臺；11.夾持裝置中動作執(zhí)行元件(氣缸或步進(jìn)電機(jī))；12.聯(lián)用 式配合插件；12_1.卷煙固定嘴及煙氣通道；12_2.聯(lián)用式捕集器；12_3.劍橋?yàn)V片；12_4. 劍橋?yàn)V片尾端封蓋；13.夾持裝置中橫向螺旋測微器；14.夾持裝置中縱向螺旋測微器； 15.夾持裝置中物體感應(yīng)裝置圖3為溫度傳感器組進(jìn)位深度限位單元結(jié)構(gòu)軸測圖。圖3-A為圖3的主視圖。圖3-B為圖3的側(cè)視圖。圖3-C為圖3的俯視圖。圖3中10_3云臺；16.進(jìn)位深度限位裝置中螺旋測微器；17.位移固定擋塊； 18.卷煙扶持器；19.聯(lián)動負(fù)壓鎖緊裝置；20.進(jìn)位深度限位裝置中整體位置調(diào)整部件圖4為溫度傳感器自動進(jìn)位單元軸側(cè)圖。圖4-A為圖4的主視圖。圖4-B為圖4的側(cè)視圖。圖4-C為圖4的俯視圖。圖4中10_2云臺；21.預(yù)打孔針器組(包括6 10支針器，等間距排列)；22.溫 度傳感器組(包括6 10支溫度傳感器，等間距排列)；23.吸煙機(jī)配合插件與溫度傳感器 連接部件；24.溫度傳感器進(jìn)位裝置中物體感應(yīng)裝置；25.吸煙機(jī)配合插件與溫度傳感器連 接部件的鎖緊執(zhí)行元件；26_1預(yù)打孔針器組和溫度傳感器組插入執(zhí)行元件；沈_2預(yù)打孔針 器與溫度傳感器組切換執(zhí)行元件圖5為卷煙燃吸溫度分布檢測儀控制原理圖。圖6為卷煙燃吸溫度分布檢測儀操作面板操作流程7為多組溫度傳感器組檢測中的數(shù)據(jù)采集裝置及控制系統(tǒng)示意圖
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圖7中27.吸煙機(jī)；28. η組(用戶根據(jù)檢測要求設(shè)置或安裝連接)溫度傳感器； 29.補(bǔ)償導(dǎo)線；30.信號調(diào)理模塊；31.高速采集卡(> 100MHz) ；31_1.高速采集卡中模擬 量采集端口 ；31_2.高速采集卡I/O通道；32計(jì)算機(jī)及測試控制軟件；33.感應(yīng)元件圖8為多組溫度傳感器組檢測中的數(shù)據(jù)采集及控制原理9為多組溫度傳感器組檢測中的數(shù)據(jù)采集控制軟件主界面圖9中34.工藝參數(shù)設(shè)置；35.程序運(yùn)行開始停止開關(guān)；36.數(shù)據(jù)記錄圖10為多組溫度傳感器檢測數(shù)據(jù)表截11為針對卷煙燃吸檢測后的得到的溫度分布后圖像處理分析12為溫度分布檢測部件制作的安全保護(hù)裝置圖12中37.安全指示燈；38.蜂鳴器；39.感應(yīng)元件圖13為溫度分布檢測部件制作中安全保護(hù)裝置控制方案一的原理14為溫度分布檢測部件制作中安全保護(hù)裝置控制方案二的原理15為一體化的溫度傳感器組示意15中40.微細(xì)溫度傳感器；41.固定的金屬夾塊；42.多針快插接頭圖16為溫度分布檢測部件示意16中43.被測卷煙；44.溫度傳感器組壓板；45.固定螺母
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明卷煙燃吸溫度分布檢測儀，包括溫度分布檢測裝置和該檢測裝置的自動控 制系統(tǒng)，自動控制系統(tǒng)是由操作面板(1)、PLC(幻、PLC執(zhí)行單元(3)、感應(yīng)元件以及受控制 程序支配的電磁閥驅(qū)動氣缸系統(tǒng)組成，其中溫度分布檢測裝置包括溫度傳感器自動進(jìn)位 裝置(5)、溫度傳感器進(jìn)位深度限位裝置(6)和與吸煙機(jī)匹配的卷煙夾持裝置(7)。所述 PLC執(zhí)行單元C3)分別通過連接線(8)與溫度傳感器自動進(jìn)位裝置(5)、溫度傳感器進(jìn)位深 度限位裝置(6)、卷煙夾持裝置(7)相連接。各部分之間的連接關(guān)系為控制硬件中操作面板(1)通過電纜與控制硬件中的 PLC(2)連接；PLC通過電纜與PLC執(zhí)行單元(3)(氣動模式下為電磁閥，電動模式下為伺服 驅(qū)動單元)連接；PLC執(zhí)行單元C3)通過連接線(8)分別與卷煙夾持裝置(與相應(yīng)吸煙機(jī) 匹配)(圖2所示)、溫度傳感器組進(jìn)位深度限位裝置(圖3所示)和溫度傳感器自動進(jìn)位 裝置(圖4所示)等相連。該發(fā)明實(shí)現(xiàn)的工作過程是在卷煙燃吸溫度分布檢測用部件制作控制方法(圖5) 的指導(dǎo)下，通過操作面板1對測試過程進(jìn)行操作，操作面板1可采用觸摸屏式控制、機(jī)械按 鍵式控制或計(jì)算機(jī)式控制來實(shí)現(xiàn)。首先將吸煙機(jī)的聯(lián)用式配合插件12從吸煙機(jī)27中取下， 該聯(lián)用式配合插件12是指該儀器在使用時(shí)，需要針對不同類型的吸煙機(jī)27制作相對應(yīng)的 配合插件12，市場中常用的吸煙機(jī)類型為20通道的直線型吸煙機(jī)，其卷煙在檢測時(shí)直接插 入吸煙機(jī)的吸煙部位，本實(shí)施方式的說明中是以此吸煙機(jī)27為具體實(shí)施例進(jìn)行描述操作 過程。該部分如圖2所示，該部分包括卷煙固定嘴及煙氣通道12_1、聯(lián)用式捕集器12_2、劍 橋?yàn)V片12_3和劍橋?yàn)V片尾端封蓋12_4組成，該配合插件的關(guān)鍵技術(shù)在于對聯(lián)用式捕集器 12_2的設(shè)計(jì)，即可針對不同的吸煙機(jī)卷煙固定嘴設(shè)計(jì)相應(yīng)的配合插件12，期間各部分的連接是通過緊密卡槽的扣式配合連接。在配合插件12的固定嘴12_1上放置被測卷煙43后， 一同放置于卷煙夾持裝置(圖2、中，夾持裝置中物體感應(yīng)裝置15自動感應(yīng)到此配合插件 12后，啟動夾持裝置中動作執(zhí)行元件11，自動鎖緊配合插件，同時(shí)聯(lián)動限位裝置(圖3)，啟 動該裝置(圖幻中的聯(lián)動負(fù)壓鎖緊裝置19將被測卷煙43利用負(fù)壓鎖緊固定；在自動制樣 裝置控制系統(tǒng)(圖5)的指導(dǎo)下，在操作面板1上按鍵啟動卷煙燃吸溫度分布檢測儀用溫度 傳感器自動進(jìn)位裝置(圖4)，該裝置中的預(yù)打孔針器組21開始工作，即啟動預(yù)打孔針器組 和溫度傳感器組插入執(zhí)行元件26_1，利用預(yù)打孔針器組21在卷煙設(shè)定位置打入被測卷煙 43半徑深度的導(dǎo)向孔，動作結(jié)束后，啟動預(yù)打孔針器與溫度傳感器組切換執(zhí)行元件沈_2 ； 將溫度傳感器組22放置于進(jìn)位裝置(圖4)上定位固定(插入深度依據(jù)進(jìn)位深度限位裝置 (圖3)的設(shè)置)；啟動自動進(jìn)位裝置(圖4)中預(yù)打孔針器組和溫度傳感器組插入執(zhí)行元件 26_1，將固定好的溫度傳感器組22插入被測卷煙43 ；將吸煙機(jī)配合插件與溫度傳感器組連 接部件23連接；在自動制樣裝置控制系統(tǒng)(圖幻的指導(dǎo)下，在操作面板1上按鍵退出卷煙 燃吸溫度分布檢測用部件制作程序(圖幻。將固定在一起的吸煙機(jī)配合插件12、溫度傳感 器組22和其兩者間的連接部件23與被測卷煙轉(zhuǎn)移，安裝至吸煙機(jī)27 ；啟動吸煙機(jī)27工作 模式，開始按設(shè)定要求吸煙；當(dāng)吸煙機(jī)27運(yùn)行至數(shù)據(jù)采集設(shè)定時(shí)刻，開啟數(shù)據(jù)采集與控制 系統(tǒng)(圖7、圖8和圖9)，將此狀態(tài)下的軸向溫度數(shù)據(jù)采集至控制計(jì)算機(jī)中，實(shí)驗(yàn)完成后，保 存該次數(shù)據(jù)(圖10)，以便對多組數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理(圖11)。 所述卷煙燃吸溫度分布檢測儀用卷煙夾持裝置(與相應(yīng)吸煙機(jī)匹配)(圖幻包括 云臺10_1、針對個(gè)性化的吸煙機(jī)設(shè)置的配合插件12、夾持裝置中橫向縱向兩個(gè)螺旋測微器 13和14、物體感應(yīng)裝置15和動作執(zhí)行元件11等組成。針對個(gè)性化的吸煙機(jī)設(shè)置的配合插 件12需要針對不同類型的吸煙機(jī)制作相對應(yīng)的配合插件12，針對市場中常用的20通道的 直線型吸煙機(jī)，如圖2所示，該配合插件12包括卷煙固定嘴及煙氣通道12_1、聯(lián)用式捕集器 12_2、劍橋?yàn)V片12_3和劍橋?yàn)V片尾端封蓋12_4組成，該配合插件的關(guān)鍵技術(shù)在于對聯(lián)用式 捕集器122的設(shè)計(jì)，即可針對不同的吸煙機(jī)卷煙固定嘴設(shè)計(jì)相應(yīng)的配合插件12。夾持裝置 (圖2)中橫向螺旋測微器13與縱向螺旋測微器14，分別固定在云臺10_1上，以此根據(jù)被測 卷煙尺寸和設(shè)定插入位置調(diào)整云臺10_1位置，精度在0. 01mm，夾持裝置中物體感應(yīng)裝置15 固定安裝在云臺10_1中方便檢測聯(lián)用式配合插件12是否放入的位置。該裝置的工作過程 可描述為，在卷煙燃吸溫度分布檢測用部件制作控制方法(圖幻的指導(dǎo)下，通過操作面板1 對測試過程進(jìn)行操作。首先，根據(jù)被測卷煙43的直徑，調(diào)整該夾持裝置(圖幻中橫向螺旋 測微器13，使云臺10_1橫向移動，使之滿足被測卷煙直徑的要求，該云臺10_1的橫向位移 精度為0.01mm;而后，根據(jù)被測卷煙需要檢測的位置，調(diào)整該夾持裝置(圖2)中縱向螺旋 測微器14，使云臺10_1縱向移動，使之滿足被測卷煙需要檢測位置的要求，該云臺10的縱 向位移精度為0. Olmm ；然后，將吸煙機(jī)的配合插件12從吸煙機(jī)中取下，和在配合插件12的 固定嘴12_1上放置被測卷煙43后，一同放置于卷煙夾持裝置(圖幻中，夾持裝置中物體 感應(yīng)裝置15自動感應(yīng)到此配合插件12后，啟動夾持裝置中動作執(zhí)行元件11，自動鎖緊配合 插件12，同時(shí)聯(lián)動限位裝置(圖幻，啟動該裝置中的聯(lián)動負(fù)壓鎖緊裝置19將卷煙在卷煙扶 持器18位置利用負(fù)壓鎖緊固定，其中在啟動夾持裝置中動作執(zhí)行元件11時(shí)，為了便于將配 合插件穩(wěn)定、安全放置制定位置，在卷煙燃吸溫度分布檢測用部件制作控制方法(圖5)中 可用戶自行設(shè)置延時(shí)動作執(zhí)行時(shí)間，其范圍為0秒 4秒，控制方法中的默認(rèn)延時(shí)時(shí)間為2秒；在控制方法(圖幻的指導(dǎo)下，完成預(yù)打孔、定位，溫度傳感器組定量插入等步驟后，將吸 煙機(jī)配合插件與溫度傳感器連接部件固定連接，松開該裝置對吸煙機(jī)配合插件12的固定， 該裝置的工作過程結(jié)束。所述的卷煙燃吸溫度分布檢測儀用溫度傳感器組進(jìn)位深度限位裝置(圖幻包括 云臺10_3、進(jìn)位深度限位裝置中螺旋測微器16、位移固定擋塊17、卷煙扶持器18、.聯(lián)動負(fù) 壓鎖緊裝置19和進(jìn)位深度限位裝置中整體位置調(diào)整部件20組成。該裝置中的卷煙扶持器 18可根據(jù)被測卷煙直徑調(diào)整扶持器18的種類，即通過調(diào)整可以檢測細(xì)支煙，正常卷煙以及 雪茄煙等種類的卷煙樣品，可設(shè)置若干了卷煙扶持器18，來滿足不同類型卷煙樣品的檢測 要求，測試中選擇半徑略大于卷煙半徑的扶持器18安裝在該裝置(圖幻中。進(jìn)位深度限 位裝置中螺旋測微器16、卷煙扶持器18和聯(lián)動負(fù)壓鎖緊裝置19、進(jìn)位深度限位裝置中整體 位置調(diào)整部件20分別通過固定螺栓緊密連接于云臺10_3上中下三個(gè)部位。該裝置的工作 過程可描述為首先在檢測前，根據(jù)被測卷煙選擇合適的卷煙扶持器18，安裝在該裝置(圖 3)中，調(diào)整該裝置中整體位置調(diào)整部件20，使其處于設(shè)定位置后，準(zhǔn)備工作結(jié)束。然后在卷 煙燃吸溫度分布檢測用部件制作控制方法(圖5)的指導(dǎo)下，將吸煙機(jī)的配合插件12從吸 煙機(jī)中取下，和在配合插件12的固定嘴12_1上放置被測卷煙后，一同放置于卷煙夾持裝置 (圖2)中，夾持裝置中物體感應(yīng)裝置15自動感應(yīng)到此配合插件12后，啟動夾持裝置中動作 執(zhí)行元件11，自動鎖緊配合插件12，同時(shí)聯(lián)動限位裝置(圖幻，啟動該裝置中的聯(lián)動負(fù)壓鎖 緊裝置19將卷煙在卷煙扶持器18位置利用負(fù)壓鎖緊固定，緊貼于扶持器上18，當(dāng)被測卷煙 設(shè)定位置導(dǎo)向針孔完成后，根據(jù)卷煙檢測需要的插入深度要求(經(jīng)精確至0. Olmm)，旋轉(zhuǎn)螺 旋測微器16旋鈕，定量移動(位移精度為0. Olmm)位移固定擋塊，即可準(zhǔn)確控制溫度傳感 器組的插入深度。該裝置(圖3)的工作過程結(jié)束。本發(fā)明中所述卷煙燃吸溫度分布檢測用溫度傳感器自動進(jìn)位裝置包括云臺102、 預(yù)打孔針器組(包括6 10支針器，等間距排列，間距可定制，其間距等于溫度傳感器組的 間距)21、溫度傳感器組(包括6 10支溫度傳感器，等間距排列，間距可定制)22、預(yù)打孔 針器與溫度傳感器組切換執(zhí)行元件26、吸煙機(jī)配合插件與溫度傳感器連接部件23、溫度傳 感器進(jìn)位裝置中物體感應(yīng)裝置M和吸煙機(jī)配合插件與溫度傳感器連接部件的鎖緊執(zhí)行元 件25等組成。其中溫度傳感器組的需要遠(yuǎn)距離插入(不小于IOmm)和固定，即吸煙機(jī)配合 插件與溫度傳感器連接部件與被測卷煙的距離不小于10mm，此時(shí)可保證該連接不影響卷煙 燃吸過程中空氣在卷煙周圍的自然對流，同時(shí)與吸煙機(jī)配合插件設(shè)計(jì)不影響通風(fēng)濾嘴的吸 煙結(jié)果。自動進(jìn)位裝置(圖4)中各部件的連接關(guān)系可描述為，預(yù)打孔針器組21固定與云 臺10_2的下部(預(yù)打孔針器組和溫度傳感器組插入執(zhí)行元件的上部)，云臺10_2與 預(yù)打孔針器、預(yù)打孔針器組和溫度傳感器組插入執(zhí)行元件26_1和溫度傳感器組切換執(zhí)行 元件沈_2上中下通過固定螺栓緊密連接。該裝置的工作過程可描述為在控制方法(圖5) 的指導(dǎo)下，啟動該裝置后，選擇確認(rèn)后，首先預(yù)打孔針器組21開始工作，即啟動預(yù)打孔針器 組和溫度傳感器組插入執(zhí)行元件沈_1，利用預(yù)打孔針器組21在卷煙設(shè)定位置打入被測卷 煙43半徑深度的導(dǎo)向孔；然后裝入吸煙機(jī)配合插件與溫度傳感器連接部件23，溫度傳感器 進(jìn)位裝置中物體感應(yīng)裝置M感應(yīng)到連接部件23已經(jīng)進(jìn)行合適位置，啟動吸煙機(jī)配合插件 與溫度傳感器連接部件的鎖緊執(zhí)行元件25，將自動鎖緊該連接部件23，根據(jù)溫度傳感器進(jìn) 位深度的限位裝置(圖幻的設(shè)置，將溫度傳感器組22安裝至設(shè)定位置，同時(shí)固定；其中在啟動吸煙機(jī)配合插件與溫度傳感器連接部件的鎖緊執(zhí)行元件25時(shí)，為了便于將配合插件 穩(wěn)定、安全放置制定位置，在卷煙燃吸溫度分布檢測用部件制作控制方法(圖幻中在此處 提供給用戶自行設(shè)置延時(shí)動作執(zhí)行時(shí)間，其范圍為0秒 4秒，控制方法中的默認(rèn)延時(shí)時(shí)間 為2秒；然后，在操作面板上按鈕執(zhí)行下一步操作，啟動預(yù)打孔針器與溫度傳感器組切換執(zhí) 行元件沈，將溫度傳感器組22快速插入設(shè)定進(jìn)位深度的被測卷煙43中，而后固定吸煙機(jī)配 合插件與溫度傳感器連接部件23到配合插件12上。該裝置(圖4)與卷煙夾持裝置(與 相應(yīng)吸煙機(jī)匹配)(圖2) —起離開此位置，方便將制作的檢測部件12、22、23取出。該裝置 的工作過程結(jié)束。 卷煙燃吸溫度分布檢測部件制作的自動控制方法的實(shí)現(xiàn)主要通過硬件(圖1)和 控制方法設(shè)計(jì)(控制原理見圖幻兩部分組成。卷煙燃吸溫度分布檢測部件制作的自動控 制方法所涉及到的硬件主要包括操作面板1 (觸摸屏式、鍵盤式或計(jì)算機(jī)式)、可編程控制 器(PLC)2、PLC執(zhí)行單元(氣動模式下為電磁閥，電動模式下為伺服驅(qū)動單元)3、動作執(zhí)行 單元(氣缸或步進(jìn)電機(jī))4、卷煙燃吸溫度分布檢測用溫度傳感器自動進(jìn)位裝置5、傳感器 進(jìn)位深度限位裝置6、卷煙夾持裝置(與吸煙機(jī)匹配)7、壓縮空氣管路或電纜線8_1 8_5 和電纜線9_1和9_2等組成。附圖5為卷煙燃吸溫度分布檢測儀用自動制樣裝置控制原理 圖，附圖6為卷煙燃吸溫度分布檢測儀用自動制樣裝置的操作面板控制的操作流程圖。卷 煙燃吸溫度分布檢測部件制作的自動控制方法的實(shí)現(xiàn)過程可描述為按照控制原理圖(圖 5)設(shè)計(jì)操作面板控制的操作流程圖(圖6)，首先根據(jù)軟件人機(jī)交互界面或信號提示進(jìn)入系 統(tǒng)；而后，點(diǎn)擊制樣開始按鈕(圖6)，程序開始運(yùn)行，夾持裝置中物體感應(yīng)裝置15此時(shí)需要 感應(yīng)判斷夾持裝置中是否放置了配合插件12，當(dāng)感應(yīng)到配合插件12后，并將信息傳輸至可 編程控制器(PLC)2中，判斷是否啟動夾持裝置中動作執(zhí)行元件11，若是，則啟動夾持裝置 中動作執(zhí)行元件11，自動鎖緊配合插件，同時(shí)聯(lián)動限位裝置(圖幻，啟動該裝置中的聯(lián)動負(fù) 壓鎖緊裝置將卷煙利用負(fù)壓鎖緊固定，若否，繼續(xù)等待，并在一定的時(shí)間內(nèi)給出操作提示， 并繼續(xù)等待；第三，點(diǎn)擊通過判斷是否啟動預(yù)打孔(圖6)按鈕，若選擇啟動，則通過可編程 控制器(PLC) 2，可編程控制器(PLC) 2發(fā)出指令給PLC執(zhí)行單元(氣動模式下為電磁閥，電 動模式下為伺服驅(qū)動單元)3，PLC執(zhí)行單元(氣動模式下為電磁閥，電動模式下為伺服驅(qū) 動單元)3控制動作執(zhí)行單元(氣缸或步進(jìn)電機(jī))4指令預(yù)打孔針器組和溫度傳感器組插入 執(zhí)行元件沈_1，將預(yù)打孔針器組21在已經(jīng)固定好的卷煙的設(shè)定位置打出若干個(gè)(6個(gè) 10 個(gè))被測卷煙43半徑深度的導(dǎo)向孔，若選擇不進(jìn)行預(yù)打孔，則可直接進(jìn)入下一程序，并在操 作面板1上信號提示；待完成該操作后，調(diào)節(jié)在溫度傳感器進(jìn)位深度限位裝置(圖幻中螺 旋測微器16，安裝溫度傳感器組22。第四，點(diǎn)擊溫度傳感器插入(圖6)按鈕，則通過可編 程控制器(PLC) 2，可編程控制器(PLC) 2發(fā)出指令給PLC執(zhí)行單元(氣動模式下為電磁閥， 電動模式下為伺服驅(qū)動單元)3，PLC執(zhí)行單元(氣動模式下為電磁閥，電動模式下為伺服驅(qū) 動單元)3控制動作執(zhí)行單元(氣缸或步進(jìn)電機(jī))4指令預(yù)打孔針器組和溫度傳感器組插入 執(zhí)行元件，將溫度傳感器組22快速插入設(shè)定進(jìn)位深度的被測卷煙43中，而后固定吸煙 機(jī)配合插件與溫度傳感器連接部件23到配合插件12上，固定好相關(guān)連接后，點(diǎn)擊操作完成 (圖6)按鈕，則通過可編程控制器(PLC) 2，可編程控制器(PLC) 2發(fā)出指令給PLC執(zhí)行單元 (氣動模式下為電磁閥，電動模式下為伺服驅(qū)動單元)3，PLC執(zhí)行單元(氣動模式下為電磁 閥，電動模式下為伺服驅(qū)動單元)3控制動作執(zhí)行單元(氣缸或步進(jìn)電機(jī))4啟動執(zhí)行松開配合插件12等動作。控制過程結(jié)束。其中信號傳輸與指令動作的執(zhí)行通過連接與各部件 間的壓縮空氣管路或電纜線8_1 8_5和電纜線9_1和9_2連接。卷煙燃吸溫度分布檢測中的數(shù)據(jù)采集及控制方法(圖7，8，9)通過η組(用戶根 據(jù)檢測要求設(shè)置或安裝連接)溫度傳感器觀、補(bǔ)償導(dǎo)線四、信號調(diào)理模塊30、高速采集卡 (> 100MHz) 31、計(jì)算機(jī)及測試控制軟件32、吸煙機(jī)27、感應(yīng)元件33組合實(shí)現(xiàn)。其間各部件 的連接與傳輸是通過連接電纜9_3連接。結(jié)合圖7，8，9其工作過程可描述為首先對打開 計(jì)算機(jī)中的測試控制軟件32，進(jìn)入系統(tǒng)操作界面(圖9)，對本次測試中所采用的工藝參數(shù) 設(shè)置34進(jìn)行人工輸入(工藝參數(shù)設(shè)置34如開始采集口數(shù)或時(shí)間、中止采集口數(shù)或時(shí)間、 數(shù)采頻率等信息)(圖9)，然后，在吸煙機(jī)27中裝載測試樣品，啟動吸煙機(jī)27，開始工作，感 應(yīng)元件33將吸煙機(jī)27相關(guān)信息采集至高速采集卡31內(nèi)，通過高速采集卡I/O通道31_2， 將此信息傳輸至計(jì)算機(jī)中的控制程序32，與工藝參數(shù)34的設(shè)定相比，若滿足條件后，開始 數(shù)據(jù)記錄36，若不滿足，則繼續(xù)等待。其數(shù)據(jù)信息的來源是通過多組溫度傳感器觀經(jīng)補(bǔ)償 導(dǎo)線四傳輸至信號調(diào)理模塊30，對信號調(diào)理后，將信號傳輸至高速采集卡中模擬量采集端 口 31_1，由高速采集卡31傳輸至計(jì)算機(jī)測試控制軟件32中，將滿足工藝參數(shù)設(shè)置34要求 的數(shù)據(jù)記錄36保存，當(dāng)達(dá)到工藝參數(shù)設(shè)置34要求的停止條件時(shí)，中止數(shù)據(jù)采集，測試控制 程序?qū)匆蟊４娼Y(jié)果(圖10)，保存的多組結(jié)果可以方便進(jìn)行后處理分析(圖11，數(shù)據(jù)分 析的條件為8支不同卷煙紙透氣度的卷煙第三口抽吸過程中Is時(shí)刻的溫度分布對比圖)。所述溫度分布檢測部件制作過程中的安全保護(hù)裝置是通過以下兩種方案實(shí)現(xiàn)。1、 在操作面板上分步操作時(shí)顯示明顯的安全警示標(biāo)語和信號指示燈；其操作可以對讓使用者 自行選擇安全運(yùn)行模式(安全級別設(shè)置為中級)，可將此安全運(yùn)行方案加入卷煙燃吸溫度 分布檢測部件制作的自動控制方法中得到實(shí)現(xiàn)。附圖13為溫度分布檢測部件制作中安全 保護(hù)裝置控制方案一的原理圖。方案一中將安全指示燈37和蜂鳴器38可固定安裝在操作 面板。方案一的實(shí)現(xiàn)過程可以描述為按照控制原理圖(圖5)設(shè)計(jì)操作面板控制的操作 流程圖(圖6)，首先根據(jù)軟件人機(jī)交互界面或信號提示進(jìn)入系統(tǒng)；而后，點(diǎn)擊制樣開始按鈕 (圖6)，程序開始運(yùn)行，夾持裝置中物體感應(yīng)裝置15感應(yīng)判斷夾持裝置中是否放置了配合 插件12當(dāng)感應(yīng)到此配合插件12后，并將信息傳輸至可編程控制器(PLC)2中，判斷是否啟 動夾持裝置中動作執(zhí)行元件11，若是，則啟動夾持裝置中動作執(zhí)行元件11，自動鎖緊配合 插件，同時(shí)聯(lián)動限位裝置(圖幻，啟動該裝置中的聯(lián)動負(fù)壓鎖緊裝置將卷煙利用負(fù)壓鎖緊 固定，若否，繼續(xù)等待，并在一定的時(shí)間內(nèi)給出操作提示，并繼續(xù)等待；當(dāng)控制程序允許進(jìn)行 下一步操作時(shí)，操作面板上安全指示燈37亮起，同時(shí)蜂鳴器38響起，若有操作面板為觸摸 屏或是計(jì)算機(jī)時(shí)，同時(shí)在顯示的明顯位置提示安全信息，請操作者注意安全操作；第三，點(diǎn) 擊啟動預(yù)打孔(圖6)按鈕，點(diǎn)擊后，操作面板上安全指示燈37滅，同時(shí)蜂鳴器38關(guān)閉，若 有操作面板為觸摸屏或是計(jì)算機(jī)時(shí)，顯示在明顯位置的安全信息自動取消，接下來通過可 編程控制器(PLC) 2，可編程控制器(PLC) 2發(fā)出指令給PLC執(zhí)行單元(氣動模式下為電磁 閥，電動模式下為伺服驅(qū)動單元)3，PLC執(zhí)行單元(氣動模式下為電磁閥，電動模式下為伺 服驅(qū)動單元)3控制動作執(zhí)行單元(氣缸或步進(jìn)電機(jī))4將啟動預(yù)打孔針器組21，在已經(jīng)固 定好的卷煙的設(shè)定位置打出若干個(gè)(6個(gè) 10個(gè))被測卷煙半徑深度的導(dǎo)向孔；待完成該 操作后，調(diào)節(jié)在溫度傳感器進(jìn)位深度限位裝置(圖幻中螺旋測微器16，安裝溫度傳感器組 22，等該動作完成后，同時(shí)控制程序允許進(jìn)行下一步操作時(shí)，操作面板上安全指示燈37亮起，同時(shí)蜂鳴器38響起，若有操作面板為觸摸屏或是計(jì)算機(jī)時(shí)，同時(shí)在顯示的明顯位置提 示安全信息，請操作者注意安全操作；第四，點(diǎn)擊溫度傳感器插入(圖6)按鈕，點(diǎn)擊后，操作 面板上安全指示燈37滅，同時(shí)蜂鳴器38關(guān)閉，若有操作面板為觸摸屏或是計(jì)算機(jī)時(shí)，顯示 在明顯位置的安全信息自動取消，接下來通過可編程控制器(PLC)2，可編程控制器(PLC)2 發(fā)出指令給PLC執(zhí)行單元(氣動模式下為電磁閥，電動模式下為伺服驅(qū)動單元)3，PLC執(zhí)行 單元(氣動模式下為電磁閥，電動模式下為伺服驅(qū)動單元)3控制動作執(zhí)行單元(氣缸或步 進(jìn)電機(jī))4將啟動溫度傳感器組22，將溫度傳感器組22快速插入設(shè)定進(jìn)位深度的被測卷煙 中，而后固定吸煙機(jī)配合插件與溫度傳感器連接部件23到配合插件12上，待固定好相關(guān)連 接后，點(diǎn)擊操作完成(圖6)按鈕，則通過可編程控制器(PLC) 2，可編程控制器(PLC) 2發(fā)出 指令給PLC執(zhí)行單元(氣動模式下為電磁閥，電動模式下為伺服驅(qū)動單元)3，PLC執(zhí)行單元 (氣動模式下為電磁閥，電動模式下為伺服驅(qū)動單元)3控制動作執(zhí)行單元(氣缸或步進(jìn)電 機(jī))4啟動執(zhí)行松開配合插件12等動作。控制過程結(jié)束。 2、在預(yù)打孔針器組和溫度傳感器組周圍設(shè)置物體感應(yīng)元件。其操作可以對讓使用 者自行選擇安全運(yùn)行模式(安全級別設(shè)置為高級)，可將此安全運(yùn)行方案加入卷煙燃吸溫 度分布檢測部件制作的自動控制方法中得到實(shí)現(xiàn)。附圖14為溫度分布檢測部件制作中安 全保護(hù)裝置控制方案二的原理圖。方案二中感應(yīng)元件39固定安裝在卷煙燃吸溫度分布檢 測儀用部件制作裝置中可能造成危險(xiǎn)位置。方案二的實(shí)現(xiàn)過程可以描述為按照控制原理 圖(圖5)設(shè)計(jì)操作面板控制的操作流程圖(圖6)，首先根據(jù)軟件人機(jī)交互界面或信號提 示進(jìn)入系統(tǒng)；而后，點(diǎn)擊制樣開始按鈕(圖6)，程序開始運(yùn)行，夾持裝置中物體感應(yīng)裝置15 感應(yīng)判斷夾持裝置中是否放置了配合插件12當(dāng)感應(yīng)到此配合插件12后，并將信息傳輸至 可編程控制器(PLC)2中，判斷是否啟動夾持裝置中動作執(zhí)行元件11，若是，則啟動夾持裝 置中動作執(zhí)行元件11，自動鎖緊配合插件，同時(shí)聯(lián)動限位裝置(圖3)，啟動該裝置中的聯(lián) 動負(fù)壓鎖緊裝置將卷煙利用負(fù)壓鎖緊固定，若否，繼續(xù)等待，并在一定的時(shí)間內(nèi)給出操作提 示，并繼續(xù)等待；當(dāng)控制程序允許進(jìn)行下一步操作時(shí)，此時(shí)設(shè)置在在預(yù)打孔針器組21和溫 度傳感器組22周圍的物體感應(yīng)元件39啟動，并將感應(yīng)信號傳輸支控制程序，由控制程序進(jìn) 行安全性判斷，若周圍有物體存在，則控制程序不能執(zhí)行下一步操作，同時(shí)若有操作面板為 觸摸屏或是計(jì)算機(jī)時(shí)，同時(shí)在顯示的明顯位置提示安全信息，請操作者注意安全操作，當(dāng)操 作環(huán)境安全時(shí)，可進(jìn)行下一步操作；第三，點(diǎn)擊啟動預(yù)打孔(圖6)按鈕，通過可編程控制器 (PLC) 2，可編程控制器(PLC) 2發(fā)出指令給PLC執(zhí)行單元(氣動模式下為電磁閥，電動模式 下為伺服驅(qū)動單元)3，PLC執(zhí)行單元(氣動模式下為電磁閥，電動模式下為伺服驅(qū)動單元)3 控制動作執(zhí)行單元(氣缸或步進(jìn)電機(jī))4將啟動預(yù)打孔針器組21，在已經(jīng)固定好的卷煙的 設(shè)定位置打出若干個(gè)(6個(gè) 10個(gè))被測卷煙半徑深度的導(dǎo)向孔；在整個(gè)預(yù)插孔的操作中， 安全設(shè)置的物體感應(yīng)器39始終處于開啟狀態(tài)，當(dāng)該動作完成后，自動關(guān)閉安全設(shè)置的物體 感應(yīng)器39，同時(shí)在明顯位置顯示的安全信息自動取消，等待控制程序進(jìn)行下一步操作；調(diào) 節(jié)在溫度傳感器進(jìn)位深度限位裝置(圖幻中螺旋測微器16，安裝溫度傳感器組22，等該動 作完成后，同時(shí)控制程序允許進(jìn)行下一步操作時(shí)，此時(shí)設(shè)置在在預(yù)打孔針器組21和溫度傳 感器組22周圍的物體感應(yīng)元件39啟動，并將感應(yīng)信號傳輸支控制程序，由控制程序進(jìn)行安 全性判斷，若周圍有物體存在，則控制程序不能執(zhí)行下一步操作，同時(shí)若有操作面板為觸摸 屏或是計(jì)算機(jī)時(shí)，同時(shí)在顯示的明顯位置提示安全信息，請操作者注意安全操作，當(dāng)操作環(huán)
13境安全時(shí)，可進(jìn)行下一步操作；第四，點(diǎn)擊溫度傳感器插入(圖6)按鈕，通過可編程控制器 (PLC) 2，可編程控制器(PLC) 2發(fā)出指令給PLC執(zhí)行單元(氣動模式下為電磁閥，電動模式 下為伺服驅(qū)動單元)3，PLC執(zhí)行單元(氣動模式下為電磁閥，電動模式下為伺服驅(qū)動單元)3 控制動作執(zhí)行單元(氣缸或步進(jìn)電機(jī))4將啟動溫度傳感器組22，將溫度傳感器組22快速 插入設(shè)定進(jìn)位深度的被測卷煙中，在整個(gè)溫度傳感器組插入卷煙設(shè)定位置的操作中，安全 設(shè)置的物體感應(yīng)器39始終處于開啟狀態(tài)，當(dāng)該動作完成后，自動關(guān)閉安全設(shè)置的物體感應(yīng) 器39，同時(shí)在明顯位置顯示的安全信息自動取消，等待控制程序進(jìn)行下一步操作；而后固 定吸煙機(jī)配合插件與溫度傳感器連接部件23到配合插件12上，待固定好相關(guān)連接后，點(diǎn)擊 操作完成(圖6)按鈕，則通過可編程控制器(PLC) 2，可編程控制器(PLC) 2發(fā)出指令給PLC 執(zhí)行單元(氣動模式下為電磁閥，電動模式下為伺服驅(qū)動單元)3，PLC執(zhí)行單元(氣動模式 下為電磁閥，電動模式下為伺服驅(qū)動單元)3控制動作執(zhí)行單元(氣缸或步進(jìn)電機(jī))4啟動 執(zhí)行松開配合插件12等動作?？刂七^程結(jié)束。 一體化的溫度傳感器組包括微細(xì)溫度傳感器40、固定的金屬夾塊41、補(bǔ)償導(dǎo)線四 和多針快插接頭42等部分組成。是實(shí)現(xiàn)方式可描述為多支微細(xì)溫度傳感器40 (可以是任 意類型的溫度傳感器，需要滿足的要求為微細(xì)溫度傳感器的外經(jīng)不大于0. 5mm，測溫范圍不 低于900°C )；本實(shí)施例中溫度傳感器組22采用的溫度傳感器40為8支K型微細(xì)熱電偶 40，其直徑為0. 3mm。多支溫度傳感器40通過固定的金屬夾塊41能夠等距的將溫度傳感器 40固定，其之間的距離可根據(jù)使用者的需要制作；而后將溫度傳感器40的末端通過補(bǔ)償導(dǎo) 線四軟連接出來(之間的連接可以是插接件或是永久性接頭)，連接出的補(bǔ)償導(dǎo)線四固定 接入多針快插接頭42，方便與多組溫度傳感器組22檢測中的數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)裝置(圖 7)中的信號調(diào)理單元30分離操作和快速連接。
權(quán)利要求
1.一種卷煙燃吸溫度分布檢測儀，其特征在于包括溫度分布檢測裝置和該檢測裝置 的自動控制系統(tǒng)，所述自動控制系統(tǒng)是由操作面板(1)、PLC(2)、PLC執(zhí)行單元(3)、感應(yīng)元 件以及受控制程序支配的電磁閥驅(qū)動氣缸系統(tǒng)組成，所述溫度分布檢測裝置包括溫度傳感 器自動進(jìn)位裝置(5)、溫度傳感器進(jìn)位深度限位裝置(6)和與吸煙機(jī)匹配的卷煙夾持裝置 (7)；所述溫度傳感器自動進(jìn)位裝置( 包括預(yù)打孔針器組(21)、設(shè)置在針器組上方云臺 (10-2)上的溫度傳感器組(22)、預(yù)打孔針器組與溫度傳感器組插入執(zhí)行元件Q6-1)和自 動切換元件(沈-2)、吸煙機(jī)配合插件與溫度傳感器連接部件(23)、物體感應(yīng)元件(M)、物 體感應(yīng)鎖緊元件0 組成；所述溫度傳感器進(jìn)位深度限位裝置(6)包括限位單元云臺(10-3)、螺旋測微器(16)、 設(shè)置在限位單元云臺上的位移固定擋塊(17)和卷煙扶持器(18)、聯(lián)動負(fù)壓鎖緊機(jī)構(gòu)(19)、 整體位置調(diào)整部件OO)組成；所述與吸煙機(jī)匹配的卷煙夾持裝置(7)包括夾持單元云臺(10-1)、插裝在單元云臺上 的配合插件(1 、橫向縱向螺旋測微器(13、14)、物體感應(yīng)元件(1 、動作執(zhí)行元件(11)組 成，夾持單元云臺通過橫向縱向螺旋測微器13、14)移動位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的卷煙燃吸溫度分布檢測儀，其特征在于PLC執(zhí)行單元(3)分 別通過連接線(8)與溫度傳感器自動進(jìn)位裝置(5)、溫度傳感器進(jìn)位深度限位裝置(6)、卷 煙夾持裝置(7)相連接。
3.—種權(quán)利要求1所述的卷煙燃吸溫度分布檢測儀的自動控制方法，其特征在于通 過系統(tǒng)的操作面板(1)對檢測過程進(jìn)行操作，操作面板采用觸摸屏控制、機(jī)械按鍵控制或 計(jì)算機(jī)控制來實(shí)現(xiàn)，首先將吸煙機(jī)的配合插件從吸煙機(jī)中取下，在配合插件上放置被測卷 煙^幻后，一同放置于卷煙夾持裝置(7)中，夾持裝置自動感應(yīng)到此插件后，自動鎖緊插 件，同時(shí)聯(lián)動限位裝置(6)，將卷煙鎖緊固定；按鍵啟動溫度傳感器自動進(jìn)位裝置(5)，其裝 置中的預(yù)打孔針器組開始工作，在卷煙設(shè)定位置打入被測卷煙半徑深度的導(dǎo)向孔；將溫度 傳感器放置于進(jìn)位裝置上固定；按鍵啟動插入溫度傳感器，將溫度傳感器定位插入卷煙煙 支中；將吸煙機(jī)配合插件(包括已經(jīng)插入溫度傳感器煙支)與溫度傳感器進(jìn)行連接；控制 退出夾持器的制作程序，將連接好的吸煙機(jī)配合插件、溫度傳感器與被測卷煙一起轉(zhuǎn)移安 裝至吸煙機(jī)；啟動吸煙機(jī)工作模式，開始按設(shè)定要求吸煙；當(dāng)吸煙機(jī)運(yùn)行至設(shè)定時(shí)刻，程序 將按工藝參數(shù)設(shè)定開啟數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)，將此狀態(tài)下的軸向溫度數(shù)據(jù)采集至控制計(jì)算 機(jī)中，實(shí)驗(yàn)完成后，保存該次數(shù)據(jù)，以便對數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理。
全文摘要
一種卷煙燃吸溫度分布檢測儀，其特征在于包括溫度分布檢測裝置和該檢測裝置的自動控制系統(tǒng)，所述自動控制系統(tǒng)是由操作面板(1)、PLC(2)、PLC執(zhí)行單元(3)、感應(yīng)元件以及受控制程序支配的電磁閥驅(qū)動氣缸系統(tǒng)組成，所述溫度分布檢測裝置包括溫度傳感器自動進(jìn)位裝置(5)、溫度傳感器進(jìn)位深度限位裝置(6)和與吸煙機(jī)匹配的卷煙夾持裝置(7)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于PLC、計(jì)算機(jī)以及與吸煙機(jī)的配合使用(聯(lián)用)實(shí)現(xiàn)了卷煙燃吸溫度分布檢測的自動化，能夠精確控制溫度傳感器在被測卷煙中的位置，提供了一種自動化程度較高的卷煙燃吸溫度分布檢測儀及其自動控制方法，可滿足研究者和質(zhì)量檢測人員檢測卷煙燃吸過程中溫度分布的需要。
文檔編號G01K13/00GK102109393SQ201010564689
公開日2011年6月29日 申請日期2010年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
發(fā)明者劉民昌, 張彩云, 徐大勇, 李斌, 王兵, 羅登山, 袁東偉, 趙靜芬 申請人:中國煙草總公司鄭州煙草研究院