一种正压喷吹式标准棒孔径测量方法与流程

本发明属于卷烟标准件物理参数测量技术领域，具体涉及一种基于视觉投影的正压喷吹式吸阻标准棒孔径测量方法。

背景技术：

吸阻是卷烟的重要物理指标，不仅与感官质量紧密相关，还直接影响着焦油、烟碱、一氧化碳等化学参数释放量。吸阻一般是通过卷烟和滤棒物理性能综合测试台测量得到。吸阻标准棒是卷烟和滤棒物理性能综合测试台配套使用的标准件，为保证吸阻测量的准确性和可靠性，需采用吸阻标准棒对卷烟和滤棒物理性能综合测试台进行校准和验证。

吸阻标准棒将准确量值传递给卷烟和滤棒综合测试台，卷烟和滤棒综合测试台再将量值传递给卷烟，吸阻标准棒量值的准确与否直接决定着卷烟吸阻测量结果的可靠性。吸阻标准棒常用量值为1~4kpa，不同量值的吸阻标准棒结构总体上相同，不同点在于10根毛细管孔径大小。吸阻标准棒孔径与压降有直接关系，随着孔径的不断增大，吸阻标准棒压降不断减小。在吸阻标准棒生产加工过程中，需有效控制吸阻标准棒毛细管孔径大小。

测量毛细管孔径的传统方法是称重法和子母规法。称重法需准确得到毛细管材质的密度，子母规法需研制配套的高精度子母规，两种方法存在准确度不高、效率低、劳动强度大、自动化水平差等缺点。吸阻标准棒采用特殊玻璃材质制成，内嵌10根毛细管，结构特殊，无法直接套用称重法和子母规法进行孔径测量。因此，有必要研制一套准确度高、速度快、智能化水平好的吸阻标准棒孔径测量装置，并建立相应的测量方法。

技术实现要素：

基于现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于视觉投影的正压喷吹式吸阻标准棒孔径测量方法。

为了实现上述目的，采用以下技术方案。

一种正压喷吹式标准棒孔径测量方法，包括以下步骤：

s1：提供一种正压喷吹式标准棒孔径测量装置，包括依次设置的光源发射器、正压筒、ccd相机以及底座；所述正压筒竖直设置，正压筒上设有平行于其轴线的正压腔体以及内孔，所述正压腔体呈圆筒状，所述内孔位于正压腔体的轴线处，所述内孔的下端设有透明底板，内孔的表面上设有等距排布的的多个正压带；所述正压带包括沿竖直方向依次排布多个正压喷口，所述正压腔体与正压喷口相连通；所述正压筒上设有气源接口，所述气源接口一端与气源相连通，另一端与正压腔体相连通；所述底座上固定有立柱，所述立柱中段连接有支架，其顶端连接有横梁；所述正压筒固定在支架末端，所述光源发射器放置于底座上端面，所述ccd相机悬置于横梁尾端，ccd相机与镜头通过螺纹丝扣配合。

s2：选用刻有不同尺寸圆的标定板对测量装置进行校准，将其放置于正压筒内孔上，打开光源发射器和ccd相机的电源开关，旋转镜头，对ccd相机采集到的图像进行处理，得到不同物理尺寸在不同放大倍率下对应的图像像素数；

s3：移除标定板，旋转横梁使ccd相机远离正压筒上方，将标准棒插入正压筒内孔，确保标准棒底部与透明底板完全接触，再旋转横梁使ccd相机回到正压筒上方，ccd相机位于标准棒正上方；将压力不低于0.3mpa的空气接入气源接口，可观察到标准棒迅速被喷吹至内孔的轴线位置，实现标准棒较优的垂直度；光源发射器发出的平行光束，透过透明底板，穿过标准棒毛细管孔，在ccd相机上形成较为明亮的圆孔图像；

s4：旋转镜头，使ccd相机采集的图像清晰明了，ccd相机通过数据采集卡将图像传输至计算机进行分析处理，首先对采集到的图像进行增强处理，采用高斯滤波去除噪声，设置阈值进行二值化处理，对待测孔进行边缘提取和细化处理，图像分割后，运用插值法分别计算出10个待测孔的直径，10个直径值的平均数即为标准棒孔径。

所述ccd相机为面阵扫描式，且其分辨率至少为800万像素。

所述光源发射器所发射的光线为平行面光。

所述正压带至少为3个，每个正压带的包括至少3个正压喷口，所述正压喷口的直径为0.2~0.4mm。

所述气源向气源接口输入的正压空气压力不低于0.3mpa。

所述横梁与立柱转动连接，其可沿立柱实现360度旋转。

该测量方法采用基于视觉投影的正压喷吹式测量方式，通过正压筒上的内孔上的正压喷口产生正压对标准棒进行喷吹，标准棒在重力和正压吹气的作用下保证其测量时的垂直度，通过ccd相机图像特征识别实现标准棒孔径的测量，具有非接触、准确度高、效率快、自动化水平强的特点。

附图说明

图1是测量装置结构示意图；

图2是正压筒底面局部示意图；

图3是正压筒剖面示意图；

图4是正压筒俯视图示意图；

图5是标准棒示意图；

图6是图像采集示意图；

图中：1、底座，2、立柱，3、支架，4、横梁，5、正压筒，6、正压筒上端面，7、内孔，8、标准棒，9、光源发射器，10、ccd相机，11、镜头，12、气源接口，13、正压筒下端面，14、透明底板，15、正压喷口，151、正压腔体，16、标准棒侧端面，17、毛细管孔，18、标准棒下端面，19、标准棒上端面，20、待测孔，21、光亮区，22、灰暗区。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1。本说明书所附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1、图2、图3所示，一种正压喷吹式标准棒孔径测量装置，包括底座1、立柱2、正压筒5、光源发射器9、ccd相机10、内孔7、气源接口12、透明底板14、正压喷口15、标准棒8，所述底座1上固定有立柱2，所述立柱2中段连接有支架3、顶端连接有横梁4，所述正压筒5固定在支架3末端，所述光源发射器9放置于底座1上面，所述ccd相机10悬置于横梁4尾端，ccd相机10与镜头11通过螺纹旋拧配合。正压筒5上设有平行于其轴线的正压腔体151以及内孔7，所述正压腔体151呈圆环筒状，所述内孔7位于正压腔体151的轴线处，所述内孔7的下端设有透明底板14，内孔7的侧面上设有呈周向等距排布的的多个正压带；所述正压带包括沿竖直方向依次排布多个正压喷口15。所述正压腔体151与正压喷口15相连通。

所述内孔7贯穿于正压筒5上端面6和正压筒5下端面13中心，所述气源接口12穿过正压筒5侧面直达正压腔体151，所述透明底板14位于内孔7底部，所述正压喷口15位于内孔7表面上，且与气源接口12气路相通，所述标准棒8插入内孔7，并位于透明底板14上面。

如图4所示，空气通过气源接口12进入正压腔体151，然后流向12个正压喷口15，在内孔7中喷射出来。

如图5所示，标准棒8为圆柱体结构，包括标准棒侧端面16、标准棒进气端面18、标准棒出气端面19。毛细管孔17贯穿于标准棒进气端面18和标准棒出气端面19之间，毛细管孔17数量为10个。该正压喷吹式标准棒孔径测量方法适用于吸阻标准棒和通风率标准棒孔径的测量。

如图6所示，ccd相机10采集到的图像主要分为待测孔20、光亮区21、灰暗区22等3个区域。首先对采集到的图像进行增强处理，采用高斯滤波去除噪声，设置阈值进行二值化处理，对待测孔20进行边缘提取和细化处理，图像分割后，运用插值法计算出待测孔20的直径。

所述ccd相机10为面阵扫描式，且不低于800万像素。

所述光源发射器9能发射出平行面光。

所述正压带为3个，每个正压带的包括4个正压喷口15，所述正压喷口15的直径为0.2~0.4mm。

所述气源接口12接入的压力不低于0.3mpa。

所述透明底板14为无色透明玻璃制成。

所述横梁4可沿立柱2实现360度旋转。

所述内孔7直径微大于标准棒8直径。

所述标准棒8孔径测量值为10个孔径采集值的平均值。

一种正压喷吹式标准棒孔径测量方法，包括以下步骤：

s1：选用刻有不同尺寸圆的标定板对测量装置进行校准，将其放置于正压筒5内孔7上，打开光源发射器9和ccd相机10的电源开关，旋转镜头11，对ccd相机10采集到的图像进行处理，得到不同物理尺寸在不同放大倍率下对应的图像像素数；

s2：移除标定板，旋转横梁4使ccd相机10远离正压筒5上方，将标准棒8插入正压筒5内孔7，确保标准棒8底部与透明底板14完全接触，再旋转横梁4使ccd相机10回到正压筒5上方，ccd相机10位于标准棒8正上方；将压力不低于0.3mpa的空气接入气源接口12，可观察到标准棒8迅速被喷吹至内孔7的轴线位置，实现标准棒8较优的垂直度；光源发射器9发出的平行光束，透过透明底板14，穿过标准棒8毛细管孔17，在ccd相机10上形成10个较为明亮的圆孔图像。

s3：旋转镜头11，使ccd相机10采集的图像清晰明了，ccd相机10通过数据采集卡将图像传输至计算机进行分析处理，分别计算出10个待测孔20的直径，10个直径值的平均数即为标准棒孔径。

该数据处理计算可以采用如下方式：首先对采集到的图像进行增强处理，采用高斯滤波去除噪声，设置阈值进行二值化处理，对待测孔20进行边缘提取和细化处理，图像分割后，运用插值法分别计算出10个待测孔20的直径。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。