一種卷煙紙的在線監(jiān)控系統(tǒng)及方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及煙草生產技術領域，尤其涉及一種卷煙紙的在線監(jiān)控系統(tǒng)及方法。
【背景技術】
[0002] 卷煙紙是用于卷制煙支的特種紙。在卷煙燃燒過程中，卷煙紙是除煙絲以外唯一 直接參與燃燒的組分，它不僅對卷煙燃燒外觀、煙氣組分，還對抽吸品質有著直接影響。卷 煙紙由麻漿或木漿等天然纖維加入碳酸鈣等填料以及助劑如檸檬酸鉀或檸檬酸鈉等制成。 碳酸鈣是卷煙紙的重要原料之一，卷煙紙中近三分之一的原料是碳酸鈣，它對卷煙紙的各 種技術指標均有影響，所以碳酸鈣的質量是保證卷煙紙質量的重要關鍵之一。助劑在紙張 燃燒時會發(fā)生放熱反應，使紙張的燃燒速度與煙絲一致。當助劑如檸檬酸鹽的含量或鉀鈉 比與設計值不匹配時，卷煙制品將產生包灰，掉頭等質量問題。因此，在卷煙紙的生產過程 中對填料和助劑的在線控制顯得尤為重要。目前卷煙紙中碳酸鈣的測定方法為電位滴定 法，助劑的測定方法為流動分析法等，但這些方法分析過程復雜，難以應用于卷煙紙生產過 程的在線實時監(jiān)控。

【發(fā)明內容】

[0003] 有鑒于此，本發(fā)明要解決的一個技術問題是提供一種卷煙紙的在線監(jiān)控系統(tǒng)及方 法，能夠對卷煙紙的質量進行檢測。
[0004] -種卷煙紙的在線監(jiān)控系統(tǒng)，包括：近紅外探頭、近紅外光譜儀和控制裝置；在卷 煙紙生產線上設置一個或多個工藝監(jiān)控點，并在所述一個或多個工藝監(jiān)控點設置所述近紅 外探頭；所述近紅外探頭的發(fā)射端朝向卷煙紙生產線上的卷煙紙，所述近紅外探頭的數(shù)據 輸出端口與所述近紅外光譜儀連接，所述近紅外光譜儀與所述控制裝置連接。
[0005] 根據本發(fā)明的一個實施例，進一步的，通過所述近紅外探頭掃描多個不同批次的 卷煙紙樣品，所述近紅外光譜儀獲取第一近紅外光譜圖；選取與卷煙紙樣品具有不同成分 含量的卷煙紙，通過所述近紅外探頭掃描所述卷煙紙，所述近紅外光譜儀獲取所述卷煙紙 的第二近紅外光譜圖；所述近紅外光譜儀將所述第一近紅外光譜圖和所述第二近紅外光譜 圖發(fā)送到所述控制裝置；所述控制裝置基于所述第一近紅外光譜圖和所述第二近紅外光譜 圖建立檢測模型，并根據所述檢測模型判斷卷煙紙是否滿足質量要求。
[0006] 根據本發(fā)明的一個實施例，進一步的，選取與卷煙紙樣品分別具有不同碳酸鈣含 量、鉀鈉含量百分比、檸檬酸含量的三種卷煙紙；通過所述近紅外探頭分別掃描所述三種卷 煙紙，所述近紅外光譜儀獲取所述三種卷煙紙的第二近紅外光譜圖。
[0007] 根據本發(fā)明的一個實施例，進一步的，所述控制裝置包括：預處理模塊，用于對所 述第一近紅外光譜圖和所述第二近紅外光譜圖進行預處理；模型建立模塊，用于在所述第 一近紅外光譜經預處理后，確定碳酸鈣含量、鉀鈉含量百分比、檸檬酸含量相對應的光譜 段，以所述三種卷煙紙的第二近紅外光譜圖作為差異樣品譜圖，應用判別分析法分別建立 檢測模型，并算出所述檢測模型中的馬氏距離平均值；其中，所述檢測模型為碳酸鈣擦差 異、鉀鈉差異、檸檬酸差異模型；閾值確定模塊，用于按照統(tǒng)計過程控制的原理獲得所述卷 煙紙樣品在所述檢測模型中的馬氏距離閾值；檢驗模塊，用于基于所述檢測模型判斷卷煙 紙是否滿足質量要求，其中，當判斷卷煙紙的近紅外光譜圖基于所述檢測模型計算的馬氏 距離小于所述馬氏距離閾值時，則判定卷煙紙質量合格。
[0008] 根據本發(fā)明的一個實施例，進一步的，所述預處理模塊，還用于采用矢量歸一化、 一階導數(shù)、二階導數(shù)、多元信號校正和光譜平滑方法中的一種或多種的組合對近紅外譜圖 進行預處理。
[0009] 根據本發(fā)明的一個實施例，進一步的，所述近紅外探頭的數(shù)據輸出端口通過光纖 與所述近紅外光譜儀連接；所述近紅外光譜儀通過以太網線、電纜、CAN總線與所述控制裝 置連接。
[0010] 一種卷煙紙的在線監(jiān)控方法，包括：通過掃描多個不同批次的卷煙紙樣品，獲取第 一近紅外光譜圖；選取與卷煙紙樣品具有不同成分含量的卷煙紙，通過掃描所述卷煙紙獲 取所述卷煙紙的第二近紅外光譜圖；基于所述第一近紅外光譜圖和所述第二近紅外光譜圖 建立檢測模型，并根據所述檢測模型判斷卷煙紙是否滿足質量要求。
[0011] 根據本發(fā)明的一個實施例，進一步的，所述選取與卷煙紙樣品具有不同成分含量 的卷煙紙、通過掃描所述卷煙紙獲取所述卷煙紙的第二近紅外光譜圖包括：選取與卷煙紙 樣品分別具有不同碳酸鈣含量、鉀鈉含量百分比、檸檬酸含量的三種卷煙紙；通過分別掃描 所述三種卷煙紙，獲取所述三種卷煙紙的第二近紅外光譜圖。
[0012] 根據本發(fā)明的一個實施例，進一步的，所述基于所述第一近紅外光譜圖和所述第 二近紅外光譜圖建立檢測模型、并根據所述檢測模型判斷卷煙紙是否滿足質量要求包括： 對所述第一近紅外光譜圖和所述第二近紅外光譜圖進行預處理；在所述第一近紅外光譜經 預處理后，確定碳酸鈣含量、鉀鈉含量百分比、檸檬酸含量相對應的光譜段，以所述三種卷 煙紙的第二近紅外光譜圖作為差異樣品譜圖，應用判別分析法分別建立檢測模型，并算出 所述檢測模型中的馬氏距離平均值；其中，所述檢測模型為：碳酸鈣擦差異、鉀鈉差異、檸 檬酸差異模型；按照統(tǒng)計過程控制的原理獲得所述卷煙紙樣品在所述檢測模型中的馬氏距 離閾值；基于所述檢測模型判斷卷煙紙是否滿足質量要求，其中，當判斷卷煙紙的近紅外光 譜圖基于所述檢測模型計算的馬氏距離小于所述馬氏距離閾值時，則判定質量合格。
[0013] 根據本發(fā)明的一個實施例，進一步的，所述對所述第一近紅外光譜圖和所述第二 近紅外光譜圖進行預處理包括：采用矢量歸一化、一階導數(shù)、二階導數(shù)、多元信號校正和光 譜平滑方法中的一種或多種的組合對近紅外譜圖進行預處理。
[0014] 本發(fā)明的卷煙紙的在線監(jiān)控系統(tǒng)及方法，引入近紅外光譜技術，實現(xiàn)卷煙紙產品 質量穩(wěn)定性的在線實時監(jiān)控，在檢測模型建立后，通過在線掃描樣品的譜圖即可實現(xiàn)實時 獲得樣品的馬氏距離，將其與控制要求比較檢測卷煙紙是否滿足質量要求。
【附圖說明】
[0015] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是 本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還 可以根據這些附圖獲得其它的附圖。
[0016] 圖1為根據本發(fā)明的卷煙紙的在線監(jiān)控系統(tǒng)的一個實施例的示意圖；
[0017] 圖2為根據本發(fā)明的卷煙紙的在線監(jiān)控系統(tǒng)的一個實施例中控制裝置的示意圖；
[0018] 圖3為卷煙紙樣品的近紅外原始光譜示意圖；
[0019] 圖4為卷煙紙樣品的近紅外原始光譜經預處理后的近紅外光譜示意圖；
[0020] 圖5為根據本發(fā)明的卷煙紙的在線監(jiān)控方法的一個實施例的流程圖。
【具體實施方式】
[0021] 下面參照附圖對本發(fā)明進行更全面的描述，其中說明本發(fā)明的示例性實施例。下 面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯 然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實 施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬 于本發(fā)明保護的范圍。下面結合各個圖和實施例對本發(fā)明的技術方案進行多方面的描述。
[0022] 下文中的"第一"、"第二"等為描述上相區(qū)別，并沒有其它特殊的含義。
[0023] 如圖1所示，本發(fā)明提供一種卷煙紙的在線監(jiān)控系統(tǒng)，包括：近紅外探頭11，12， 13、近紅外光譜儀2和控制裝置3。在卷煙紙生產線上設置一個或多個工藝監(jiān)控點，例如，在 打漿、抄紙、分切、成品等多道工序的出口和入口設置工藝監(jiān)控點，并在一個或多個工藝監(jiān) 控點設置近紅外探頭11，12,13。近紅外探頭11，12,13的發(fā)射端朝向卷煙紙生產線上的卷 煙紙，近紅外探頭11，12,13的