[发明专利]一种在线烟丝掺配均匀性检测装置及其方法

权利要求书

1.一种在线烟丝掺配均匀性检测装置，其特征是：包括红外光谱仪、信号处理器、支架、传送带和报警装置，其中，传送带放置于制丝线掺配设备出口，支架固定于传送带靠近制丝线掺配设备出口上部，支架上端固定有红外光谱仪，以非接触方式对流经传送带的烟丝样品进行漫反射式检测，检测的数据发送给信号处理器，信号处理器连接报警器和制丝线控制器，当信号处理器的均匀性超标时，报警器报警，信号处理器发送指令给制丝线控制器，停止制丝线运转。

2.如权利要求1所述的一种在线烟丝掺配均匀性检测装置，其特征是：所述红外光谱仪的出光口的位置对准传送带的中间样品位置，与烟丝平面高度范围为[6.0，7.0]cm。

3.基于如权利要求1-2中任一项所述的检测装置的工作方法，其特征是：包括以下步骤：

(1)设置装置参数，采集样品并记录样品编号与对应检测数据，提出样品检测数据异常值，建立近红外检测单牌号模型；

(2)利用建立好的近红外检测单牌号现场法模型对参与建模样品和外部验证集的样品进行内部、外部验证，分别计算样品烟碱、总糖、还原糖指标的常规化验值与模型预测值偏差的平均值，如果验证通过，则进入步骤(3)，如果验证未通过，返回步骤(1)；

(3)近红外光谱仪载入单牌号现场法模型，设定近红外光谱仪单牌号模型与待检烟丝卷烟牌号一致，采集烟碱、总糖、还原糖数据传输给信号处理器，进行烟丝均匀性，如果均匀性未超标，继续正常生产，如果均匀性超标，则停止生产并报警。

4.如权利要求3所述的工作方法，其特征是：所述步骤(1)中，具体方法包括：

(1-7)装置安装完成后，进行近红外光谱仪的参数设置；

(1-8)在烟丝生产稳定的条件下每间隔设定时间进行一次近红外光谱仪在线烟丝的光谱数据漫反射方式采集、编号，同时采集样品；

(1-9)随机抽取10％样品常规检测数据及对应的光谱数据作为模型外部验证集，用作模型外部验证，不参与建模，其余样品的光谱数据与相应的化学成分相关联来建立数学模型；

(1-10)对扫描得到的吸收光谱进行光谱预处理，消除噪音和基线的影响；

(1-11)剔除光谱数据和样品常规检测数据异常值；

(1-12)建立近红外检测单牌号模型。

5.如权利要求3所述的工作方法，其特征是：所述步骤(1-2)中，其具体方法为：在烟丝生产稳定的条件下每间隔设定时间进行一次近红外光谱仪对在线烟丝的光谱数据漫反射方式采集、编号，同时采集样品，取样时，在流经仪器检测窗口下方的样品表面平均地抓取烟丝样品，然后将烟丝装入自封袋密封好，与光谱数据对应顺序编号，进行烟丝化学指标烟碱、总糖、还原糖常规检测，记录样品编号与对应检测数据，样品数量大于等于300个；所述步骤(1-4)中，光谱预处理的方法包括一阶微分9点平滑法。

6.如权利要求3所述的工作方法，其特征是：所述步骤(1-5)中，分别采用光谱影响值Leverage和常规检测值误差Residual这两个统计量来检验剔除光谱数据和样品常规检测数据异常值。

7.如权利要求3所述的工作方法，其特征是：所述步骤(1-6)中，采用偏最小二乘法，交叉－验证法建立近红外检测单牌号模型，用The Unscrambler定量分析软件建立模型，在建模过程中，经过异常值的剔除进行逐步优化。

8.如权利要求3所述的工作方法，其特征是：所述步骤(2)中，其具体方法包括：

(2-1)内部验证：利用建立好的近红外检测单牌号现场法模型对参与建模样品进行验证，分别计算样品烟碱、总糖、还原糖指标的常规化验值与模型预测值偏差的平均值；

(2-2)外部验证：用建立好的模型对外部验证集的样品进行外部预测，分别计算样品烟碱、总糖、还原糖指标的化验值与外部预测值偏差的平均值；

(2-3)验证结果：当内外部验证偏差的平均值有一个或两个大于等于5％时，应重新建模；当内外部验证偏差的平均值都小于5％时，建模通过验证。

9.如权利要求3所述的工作方法，其特征是：所述步骤(3)中，将所有在产卷烟按步骤(1)-(2)建立近红外检测单牌号模型，当卷烟配方或烟丝加工工艺改变时，重新按步骤(1)-(2)建立近红外检测单牌号模型。

10.如权利要求3所述的工作方法，其特征是：所述步骤(3)中，具体方法为：将近红外检测单牌号模型装入近红外光谱仪，设定近红外光谱仪单牌号模型与待检烟丝卷烟牌号一致，进行连续检测，每间隔设定时间把检测的烟碱、总糖、还原糖数据各取一个传到信号处理器的数据库中，信号处理器分别计算所取得的烟碱、总糖、还原糖n个连续检测数据的移动变异系数，当同时计算获得的烟碱、总糖、还原糖的移动变异系数值均小于等于5％时，判定烟丝均匀，继续正常生产；当同时计算获得的烟碱、总糖、还原糖的移动变异系数值中有大于等于3％且小于5％的数值时，判定烟丝均匀性有超标趋势，发出声光报警信号，提示操作者注意；当同时计算获得的烟碱、总糖、还原糖的移动变异系数值中有大于等于5％的数值时，判定烟丝均匀性超标，发出声光报警信号，提示操作者，同时向生产线控制系统发出一个停机信号，停止生产，等待处理；

所述n个连续检测数据的移动变异系数，指取第1～第n个连续的数据作为第一数据组，计算其变异系数，作为第一个变异系数，当再有第n+1个数据时，去除第1个数据，第2个与第n+1个数据共同组成第二数据组，计算新的数据组的变异系数，作为第2个变异系数，如此顺序递增计算。