一种在线检测滤棒的滤棒成型机
技术领域
本实用新型涉及滤棒及卷烟生产技术领域，具体涉及滤棒及卷烟的检测技术，更具体而言，涉及一种在线检测滤棒的滤棒成型机。
背景技术
在滤棒生产过程中，需要在丝束中均匀添加一定量的增塑剂，使开松的丝束之间形成一定的立体网状结构，从而使滤棒固化后能够达到足够的硬度。三醋酸甘油酯(三甘酯)是醋酸纤维滤棒常用的增塑剂，在正常生产过程中甘油的目标用量一般为6％-10％，它在滤棒中的含量直接影响了滤棒的硬度、压降等，从而影响醋纤滤棒的过滤效率及卷烟的抽吸质量。三甘酯量是醋纤滤棒质量控制中的一个重要指标。为了保证滤棒中的甘油三甘酯含量满足工艺标准要求，需要定期对滤棒中的甘油三甘酯含量进行检测。
目前滤棒中的三醋酸甘油酯含量的测定方法主要有干湿棒称重测试法、皂化法、气相色谱法、近红外光谱法。
干湿棒称重测试法是在滤棒成型机高速运行时，取30支湿棒(正常生产的滤棒)和30支干棒(不含增塑剂的滤棒)，每组10支，分别测量其重量平均值，按公式计算三醋酸甘油酯含量，确定是否符合工艺要求。干湿棒称重测试法操作简单、快捷，适用于现场快速测定。目前，多数滤棒生产企业采用重量法测定醋纤滤棒中的增塑剂含量。干湿棒称重测试法虽然简单、有效，但是精确度不高，测试过程极大地依赖于人力，且需要耗费大量的滤棒，劳动强度大、滤棒损耗严重。
皂化法是烟草行业标准YCT144-1998规定的方法测定滤棒的三醋酸甘油酯含量，但其操作烦琐费时。
气相色谱法适用于醋酸纤维滤棒中三醋酸甘油酯的快速分析，不仅快速准确，而且分离效能高、灵敏度高、精确度高，但其需要经过培训的专业人员，且需要采购气相色谱仪专用检测仪器及试剂才能进行。使用要求及成本较高，一般在专业醋酸纤维滤棒厂使用该检测方法。
近红外光谱技术用来测定滤棒的三醋酸甘油酯含量，其结果虽然可靠准确，但测试时需要人工离线取样，然后放置到专门的采样杯内进行，测试设备依赖于大型的傅里叶光谱仪。大批量测定时，整个操作过程费时费力、硬件系统投入很大、用于车间现场批量检测缺乏经济性。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，针对上述现有技术中的采用近红外光谱技术用来测定滤棒的三醋酸甘油酯含量时需要人工离线取样导致检测效率低下的问题，提供一种在线检测滤棒的滤棒成型机，采用所述成型机，无需人工取样即可帮助我们快速、高效、实时地获取计算滤棒中三醋酸甘油酯的含量所需的光谱特征信号。进而实现滤棒中三醋酸甘油酯含量的在线测量。
为解决上述技术问题，本实用新型提供一种在线检测滤棒的滤棒成型机，所述成型机包括用于将开松后的丝束用成型纸包裹起来并制成圆柱状的滤棒的丝束成型装置和与所述丝束成型装置相衔接的用于接收并对所述滤棒进行切割的滤棒切割装置，其特征在于，所述成型机还包括在线检测装置；所述在线检测装置包括升降模块、光源发生模块、积分球和光谱仪；所述升降模块安装于所述丝束成型装置与所述滤棒切割装置之间，所述光源发生模块和所述积分球均安装于所述升降模块，所述积分球与所述光源发生模块位于所述滤棒的一个轴截面的两侧，所述积分球的进光孔对准所述光源发生模块且与所述光源发生模块隔开具有允许所述滤棒通过的间隙，所述光谱仪通过光纤与所述积分球的转接球盖连接；所述升降模块用于带动所述光源发生模块和所述积分球同时同向地做直线往复运动以使所述滤棒位于所述间隙之内或之外。
通过采用上述技术方案的成型机：当所述升降模块带动所述光源发生模块和所述积分球同时同向地做直线移动以使所述滤棒位于所述间隙之内，同时，所述光源发生模块开启并发光时，所述光源发生模块产生的光将会照射至位于所述丝束成型装置与所述滤棒切割装置之间的所述滤棒的侧面，然后穿透所述滤棒，从所述滤棒穿透出的光被进光孔与所述光源发生模块对准的积分球收集，然后通过所述光纤进入到所述光谱仪，所述光谱仪接收到所述近红外光后即可得后续分析所述滤棒中的三醋酸甘油酯含量所需的光谱特征信号，从而实现对所述滤棒中三醋酸甘油酯含量的在线测量；
当所述升降模块带动所述光源发生模块和所述积分球同时同向地做直线移动以使所述滤棒位于所述间隙之内，同时，所述光源发生模块关闭时，所述光谱仪可以直接读取自身的本底噪声，便于对检测数据进行降噪处理，减小检测误差。
当所述升降模块带动所述光源发生模块和所述积分球同时同向地做直线移动以使所述滤棒位于所述间隙之外，同时，所述光源发生模块开启并发光时，所述光源发生模块产生的光将会直接被进光孔与所述光源发生模块对准的积分球收集，然后通过所述光纤进入到所述光谱仪，如此，所述光谱仪可以直接读取没有经过所述滤棒特征吸收的光的信息，便于对光源进行校正，减小检测误差。
本实用新型提供的在线检测滤棒的滤棒成型机中，所述积分球与所述光源发生模块位于所述滤棒的竖直轴截面的两侧，所述升降模块用于带动所述光源发生模块和所述积分球同时同向地在竖直方向上做直线往复运动以使所述滤棒位于所述间隙之内或之外。
本实用新型提供的在线检测滤棒的滤棒成型机中，所述升降模块包括：固定于所述滤棒切割装置的上安装板，可在竖直方向直线移动地安装于所述上安装板下侧的下安装板，以及与所述上安装板固定连接的用于带动所述下安装板在竖直方向上直线移动的动力组件；所述积分球与所述光源发生模块均与所述下安装板固定连接。
本实用新型提供的在线检测滤棒的滤棒成型机中，所述动力组件包括拉簧，所述拉簧的上、下两端分别连接于所述上安装板的下侧和所述下安装板的上侧；当所述滤棒位于所述间隙之内时所述拉簧处于拉伸状态而对所述下安装板施加驱使所述下安装板向上移动的拉力。
本实用新型提供的在线检测滤棒的滤棒成型机中，所述动力组件包括千分尺和传动杆，所述千分尺水平地安装于所述上安装板的下侧，所述传动杆可在所述千分尺的测微螺杆的竖直轴截面上旋转地安装于所述上安装板的下侧，所述传动杆具有用于与所述千分尺的测微螺杆抵接的第一杆和与所述第一杆的背向所述千分尺的一侧连接的用于与所述下安装板的上侧抵接的第二杆。
本实用新型提供的在线检测滤棒的滤棒成型机中，所述光源发生模块用于照射准直的光。
本实用新型提供的在线检测滤棒的滤棒成型机中，所述光源发生模块发出的光的波长为350-2500nm。
本实用新型提供的在线检测滤棒的滤棒成型机中，所述光源发生模块包括卤素灯光源和准直透镜，所述准直透镜与所述升降模块固定连接，所述卤素灯光源发出的光通过所述准直透镜。
本实用新型提供的在线检测滤棒的滤棒成型机中，所述卤素灯光源的功率为50-200w。
本实用新型提供的在线检测滤棒的滤棒成型机中，所述在线检测装置还包括与所述光谱仪连接的上位机。
与现有技术相比，实施本实用新型提供的在线检测滤棒的滤棒成型机，具有如下有益效果：
1、当所述升降模块带动所述光源发生模块和所述积分球同时同向地做直线移动以使所述滤棒位于所述间隙之内，同时，所述光源发生模块开启并发光时，所述光源发生模块产生的光将会照射至位于所述丝束成型装置与所述滤棒切割装置之间的所述滤棒的侧面，然后穿透所述滤棒，从所述滤棒穿透出的光被进光孔与所述光源发生模块对准的积分球收集，然后通过所述光纤进入到所述光谱仪，所述光谱仪接收到所述近红外光后即可得后续分析所述滤棒中的三醋酸甘油酯含量所需的光谱特征信号，从而实现对所述滤棒中三醋酸甘油酯含量的在线测量；
2、当所述升降模块带动所述光源发生模块和所述积分球同时同向地做直线移动以使所述滤棒位于所述间隙之内，同时，所述光源发生模块关闭时，所述光谱仪可以直接读取自身的本底噪声，便于对检测数据进行降噪处理，减小检测误差。
3、当所述升降模块带动所述光源发生模块和所述积分球同时同向地做直线移动以使所述滤棒位于所述间隙之外，同时，所述光源发生模块开启并发光时，所述光源发生模块产生的光将会直接被进光孔与所述光源发生模块对准的积分球收集，然后通过所述光纤进入到所述光谱仪，如此，所述光谱仪可以直接读取没有经过所述滤棒特征吸收的光的信息，便于对光源进行校正，减小检测误差。
附图说明
图1为本实用新型较佳实施例的立体示意图，为了充分示出积分球和光源发生模块相对滤棒的位置，图中省略了升降模块；
图2为本实用新型较佳实施例的局部示意图，为了充分示光源发生模块、积分球、丝束成型装置、滤棒切割装置和滤棒之间的位置关系，图中省略了升降模块；
图3为本实用新型较佳实施例的中升降模块、光源发生模块和积分球的第一立体组合示意图；
图4为本实用新型较佳实施例的中升降模块、光源发生模块和积分球的第二立体组合示意图；
图5为本实用新型较佳实施例的中升降模块的局部的第一立体示意图；
图6为本实用新型较佳实施例的中升降模块的局部的右视示意图。
具体实施方式中的附图标号说明：
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，为本实用新型提供的在线检测滤棒的滤棒成型机的较佳实施例。
所述成型机包括丝束开松装置1、三醋酸甘油酯喷洒装置2、丝束成型装置3和滤棒切割装置4。所述丝束开松装置1与所述三醋酸甘油酯喷洒装置2相衔接，所述三醋酸甘油酯喷洒装置2与所述丝束成型装置3相衔接，所述丝束成型装置3与所述滤棒切割装置4相衔接。所述丝束开松装置1将烟用二醋酸纤维素丝束吹松成薄带状并送入至所述三醋酸甘油酯喷洒装置2；所述三醋酸甘油酯喷洒装置2在薄带状的丝束上均匀地喷洒三醋酸甘油酯，并将喷洒了三醋酸甘油酯的丝束送至所述丝束成型装置3；所述丝束成型装置3将开松后的喷洒有三醋酸甘油酯的丝束用成型纸包裹起来并制成圆柱状的滤棒，并将所述滤棒送入至所述滤棒切割装置4；所述滤棒切割装置4对所述滤棒进行切割。需要说明的是，本实施例中的丝束开松装置1、三醋酸甘油酯喷洒装置2、丝束成型装置3和滤棒切割装置4均为现有设计，对应本领技术人员来说，无需在本说明书中进行赘述。
与现有技术不同的是，参见图2，本实施例提供的所述成型机还包括在线检测装置5；所述在线检测装置5包括升降模块54、光源发生模块51、积分球52和光谱仪(未图示)；所述升降模块54安装于所述丝束成型装置3与所述滤棒切割装置4之间，所述光源发生模块51和所述积分球52均安装于所述升降模块54，所述积分球52与所述光源发生模块51位于所述滤棒的一个轴截面的两侧，所述积分球52的进光孔对准所述光源发生模块51且与所述光源发生模块51隔开具有允许所述滤棒通过的间隙55，所述光谱仪(未图示)通过光纤与所述积分球52的转接球盖连接；所述升降模块54用于带动所述光源发生模块51和所述积分球52同时同向地做直线往复运动以使所述滤棒位于所述间隙55之内或之外。
所述成型机具有三种工作模式，分别为检测模式、空白模式和校正模式。
在所述检测模式状态时，所述升降模块54带动所述光源发生模块51和所述积分球52同时同向地做直线移动以使所述滤棒位于所述间隙55之内，同时，所述光源发生模块51开启并发光。此时，所述光源发生模块51产生的光将会照射至位于所述丝束成型装置3与所述滤棒切割装置4之间的所述滤棒的侧面，然后穿透所述滤棒，从所述滤棒穿透出的光被进光孔与所述光源发生模块51对准的积分球52收集，然后通过所述光纤进入到所述光谱仪(未图示)，所述光谱仪(未图示)接收到所述近红外光后即可得后续分析所述滤棒中的三醋酸甘油酯含量所需的光谱特征信号，从而实现对所述滤棒中三醋酸甘油酯含量的在线测量；
在所述空白模式时，所述升降模块54带动所述光源发生模块51和所述积分球52同时同向地做直线移动以使所述滤棒位于所述间隙55之内，同时，所述光源发生模块51关闭。此时，所述光谱仪(未图示)可以直接读取自身的本底噪声，便于对检测数据进行降噪处理，减小检测误差。
在所述校正模式状态时，所述升降模块54带动所述光源发生模块51和所述积分球52同时同向地做直线移动以使所述滤棒位于所述间隙55之外，同时，所述光源发生模块51开启并发光。此时，所述光源发生模块51产生的光将会直接被进光孔与所述光源发生模块51对准的积分球52收集，然后通过所述光纤进入到所述光谱仪(未图示)，如此，所述光谱仪(未图示)可以直接读取没有经过所述滤棒特征吸收的光的信息，便于对光源进行校正，减小检测误差。
本实施例中，所述积分球52与所述光源发生模块51位于所述滤棒的竖直轴截面的两侧，所述升降模块54用于带动所述光源发生模块51和所述积分球52同时同向地在竖直方向上做直线往复运动以使所述滤棒位于所述间隙55之内或之外。
具体的，参见图3和图4，所述升降模块54包括左侧固定于所述滤棒切割装置4的上安装板541，可在竖直方向直线移动地安装于所述上安装板541下侧的下安装板542，以及与所述上安装板541固定连接的用于带动所述下安装板542在竖直方向上直线移动的动力组件。所述上安装板541的下侧安装有相对且平行的左侧板543和右侧板544，所述左侧板543的右侧安装有一个沿竖直方向延伸的交叉滚柱导轨，同时，所述右侧板544的左侧的对应位置安装有一个相同规格的沿竖直方向延伸的交叉滚柱导轨。所述下安装板542分别连接所述左侧板543上的所述交叉滚柱导轨的下端和所述右侧板544上的所述交叉滚柱导轨的下端，从而实现所述下安装板542与所述上安装板541连接且可相对所述上安装板541在竖直方向上移动。所述积分球52与所述光源发生模块51均与所述下安装板542固定连接。所述下安装板542的下侧接固了一个用于固定所述积分球52的第一固定架546以及用于固定所述光源发生模块51的第二固定架547。所述积分球52则安装固定在所述第一固定架546上。
所述动力组件包括拉簧，所述拉簧的上、下两端分别连接于所述上安装板541的下侧和所述下安装板542的上侧；当所述滤棒位于所述间隙55之内时所述拉簧处于拉伸状态而对所述下安装板542施加驱使所述下安装板542向上移动的拉力。另外，参见5和图6，所述动力组件包括千分尺548和传动杆549，所述千分尺548水平地安装于所述上安装板541的下侧，所述传动杆549可在所述千分尺548的测微螺杆5481的竖直轴截面上旋转地安装于所述上安装板541的下侧，所述传动杆549具有用于与所述千分尺548的测微螺杆5481抵接的第一杆5491和与所述第一杆5491的背向所述千分尺548的一侧连接的用于与所述下安装板542的上侧抵接的第二杆5492。在这里，所述传动杆549转动安装于所述右侧板544的右侧；所述千分尺548通过一固定块5482与所述上安装板541的下侧连接固定，且所述千分尺548的测微螺杆5481位于所述第一杆5491的后侧且与所述第一杆5491的上段对准；所述第二杆5492垂直连接于所述第一杆5491的后侧的下段，初始状态时，所述第一杆5491处于竖直状态，所述第二杆5492处于水平状态，所述第二杆5492与所述下安装板542的上侧具有少许间隔，所述第二杆5492的长度大于所述间隔。
所述升降模块54带动所述光源发生模块51和所述积分球52同时同向地做直线移动的过程是：
当所述光源发生模块51和所述积分球52之间的间隙55位于所述滤棒的上侧时，人工手动调节所述千分尺548，以使得所述千分尺548的测微螺杆5481向前移动，当所述千分尺548的测微螺杆5481抵持到所述第一杆5491时，所述传动杆549因受到向前的推力而顺时针旋转，所述第二杆5492则会与所述下安装板542的上侧抵接并对所述下安装板542施加向下的力，使得所述下安装板542克服所述拉簧的弹性力向下移动，而与所述下安装板542固定连接的所述光源发生模块51和所述积分球52自然随之下移。如此，调节所述千分尺548的测微螺杆5481向前移动足够距离，即可使得所述光源发生模块51和所述积分球52下移至恰当位置以使所述滤棒恰好位于所述光源发生模块51和所述积分球52之间的间隙55内；
在所述滤棒恰好位于所述光源发生模块51和所述积分球52之间的间隙55内时，若继续调节所述千分尺548以使得所述千分尺548的测微螺杆5481继续向前移动，则所述光源发生模块51和所述积分球52继续下移，只要所述光源发生模块51和所述积分球52下移的距离足够，即可使得所述滤棒完全位于所述光源发生模块51和所述积分球52之间的间隙55之外。
在所述滤棒恰好位于所述光源发生模块51和所述积分球52之间的间隙55内时，若继续调节所述千分尺548以使得所述千分尺548的测微螺杆5481继续向后移动，则所述第二杆5492对所述下安装板542施加的压力逐渐减小，所述下安装板542则在所述拉簧的弹性作用力下竖直向上移动，使得所述光源发生模块51和所述积分球52上移，如此，调节所述千分尺548的测微螺杆5481向后移动足够距离，即可使得所述光源发生模块51和所述积分球52上移至足够高的位置以使所述滤棒完全位于所述光源发生模块51和所述积分球52之间的间隙55之外。
本实施例中，所述光源发生模块51用于照射准直的近红外光，优选的，所述光源发生模块51发出的近红外光的波长为900-2500nm。具体的，所述光源发生模块51包括卤素灯光源和准直透镜511，所述卤素灯光源与所述准直透镜511的入射端连接，所述准直透镜511安装在所述第二固定架547上，所述准直透镜511的出射端对准所述积分球52的进光孔。在其他实施例中，我们还可以采用其它种类的热辐射光源代替所述卤素灯光源，当然，我们还可以采用电致发光光源和激光光源。
本实施例中，所述卤素灯光源的功率为50-200w。最优选的，所述卤素灯光源的功率为100w。如此，以确保所述近红外光能够穿透所述滤棒同时不会造成所述滤棒受光部分过热。所述卤素灯光源具备光纤接口，可以方便的与所述准直透镜511连接。
本实施例中，所述光源发生模块51发出的准直的近红外光的传播方向与所述滤棒的轴线之间的夹角为45°至135°之间。最优选的，所述光源发生模块51发出的准直的近红外光的传播方向与所述滤棒的轴线之间的夹角为90°。
本实施例中，所述光谱仪(未图示)采用海洋光学NIRQuest512微型光谱仪(未图示)。
本实施例中，所述在线检测装置5还包括与所述光谱仪(未图示)连接的上位机。具体的，所述上位机内预置了近红外分析算法，由于所述滤棒内的三醋酸甘油酯对近红外光有特征吸收，所述上位机通过所述近红外分析算法根据所述光谱仪(未图示)发送来的所述光谱特征信号计算得出所述滤棒中的三醋酸甘油酯含量。需要说明的是，所述近红外分析算法为本领域技术人员熟知的技术，具体可以参考专利号为CN200810071562.X的中国专利。如此一来，所述成型机可以实现滤棒中三醋酸甘油酯含量的在线测量。另外，还需要指出的是，在其他实施例中，我们还可以根据所述光谱仪(未图示)得出的所述光谱特征信号来分析计算所述滤棒中的其他的对近红外光有特征吸收的化学成分的含量，要实现这一目的，只需要在所述上位机中预置相应的分析算法即可。
综上所述，实施本实施例提供的在线检测滤棒的滤棒成型机，可以达到如下有益效果：
1、当所述升降模块54带动所述光源发生模块51和所述积分球52同时同向地做直线移动以使所述滤棒位于所述间隙55之内，同时，所述光源发生模块51开启并发光时，所述光源发生模块51产生的光将会照射至位于所述丝束成型装置3与所述滤棒切割装置4之间的所述滤棒的侧面，然后穿透所述滤棒，从所述滤棒穿透出的光被进光孔与所述光源发生模块51对准的积分球52收集，然后通过所述光纤进入到所述光谱仪(未图示)，所述光谱仪(未图示)接收到所述近红外光后即可得后续分析所述滤棒中的三醋酸甘油酯含量所需的光谱特征信号，从而实现对所述滤棒中三醋酸甘油酯含量的在线测量；
2、当所述升降模块54带动所述光源发生模块51和所述积分球52同时同向地做直线移动以使所述滤棒位于所述间隙55之内，同时，所述光源发生模块51关闭时，所述光谱仪(未图示)可以直接读取自身的本底噪声，便于对检测数据进行降噪处理，减小检测误差。
3、当所述升降模块54带动所述光源发生模块51和所述积分球52同时同向地做直线移动以使所述滤棒位于所述间隙55之外，同时，所述光源发生模块51开启并发光时，所述光源发生模块51产生的光将会直接被进光孔与所述光源发生模块51对准的积分球52收集，然后通过所述光纤进入到所述光谱仪(未图示)，如此，所述光谱仪(未图示)可以直接读取没有经过所述滤棒特征吸收的光的信息，便于对光源进行校正，减小检测误差。
上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护范围之内。
