專利名稱：：一種香煙分組加工工藝中在線水分儀的校準(zhǔn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及測量設(shè)備的校準(zhǔn)方法領(lǐng)域，更具體的說是一種利用歷史數(shù)據(jù)對香煙制造過程中的在含水率測量設(shè)備進行實時校準(zhǔn)的在線水分儀的校準(zhǔn)方法。
背景技術(shù)：
：煙草分組加工4支術(shù)是指針對不同品質(zhì)、不同類型、不同特性的原料，依據(jù)工序評價論證結(jié)果，結(jié)合產(chǎn)品設(shè)計要求和單等級原料感官評價結(jié)果，有針對性地制定合適的加工工藝參數(shù)、工藝路線、加工方式，提升在線加工工藝的水平的中式巻煙特色工藝技術(shù)。制絲生產(chǎn)線分組加工工藝主要包括葉片的分組加工、葉絲的分組加工和葉絲的混配等。煙草制造企業(yè)通常使用在線水分儀來測量不同工藝點的物料含水率，最常見的有紅外水分儀和微波水分儀兩種。由于具有快速準(zhǔn)確，量程范圍大，能實現(xiàn)在線非接觸式連續(xù)測量，并可與自動控制系統(tǒng)連接實現(xiàn)閉環(huán)控制，在線水分儀在制絲生產(chǎn)的工藝控制和質(zhì)量監(jiān)控中顯得越來越重要，同時合理使用水分儀，提高其檢測控制的精確度和可靠性一直是水分儀應(yīng)用中的重點。盡管測量原理不同，但是在線水分儀(以下稱水分儀)在使用中的算法和使用流程大致相似。首先利用工藝點物料制作平衡樣品，然后用水分儀靜態(tài)測量并記錄顯示值Xl,x2...Xl，同時用烘箱法檢測相對應(yīng)的樣品含水率y^y2...yi,利用最小二乘法將水分儀顯示值和烘箱標(biāo)準(zhǔn)值做擬合曲線，確定校準(zhǔn)曲線K《"，(i=1』)每一個分組則對應(yīng)一個校準(zhǔn)曲線，i為分組序號。這是靜態(tài)標(biāo)定過程。水分儀經(jīng)過靜態(tài)標(biāo)定后，在使用過程還需要動態(tài)校準(zhǔn)。在水分儀的實際應(yīng)用中，動態(tài)校準(zhǔn)中參考質(zhì)檢人員對在制品的抽樣水分檢驗數(shù)據(jù)，按照分組分類將烘箱標(biāo)準(zhǔn)值與對應(yīng)的現(xiàn)場水分儀顯示值對比，取差值的平均值作為依據(jù)，在零位上做相應(yīng)的動態(tài)修正，其數(shù)據(jù)量一般為5個左右。但是煙草分組加工技術(shù)在單個工藝點，比如松散回潮、加料、葉絲干燥和煙絲摻配中形成了比以往全配方加工模式多了不同的物料，物料的形式和特點各異，更具個性化，水分儀的特征曲線也要做單獨標(biāo)定，隨著外界的變化，比如溫度、濕度，還要需要對水分儀進行動態(tài)校準(zhǔn)。而動態(tài)校準(zhǔn)依賴采樣的有效性和統(tǒng)計的樣品量，樣品量越大操作工作量大?？梢娫诜纸M加工工藝中動態(tài)校準(zhǔn)的工作量是十分大的，同時也明顯存在滯后性，而且當(dāng)天不生產(chǎn)的分組得不到校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，不能檢查其對應(yīng)的校準(zhǔn)曲線，容易存在測量風(fēng)險。隨著葉組儲拒和預(yù)配拒的增加，單分組的加工存在間歇特征，這樣水分儀的動態(tài)校準(zhǔn)將失去校準(zhǔn)的數(shù)據(jù)依據(jù)。綜上所述，傳統(tǒng)算法上動態(tài)校準(zhǔn)各個通道的保持獨立性和滯后性，比如對l號通道的校準(zhǔn)并不會在更換通道后保證水分儀的精確度，這樣就大大降低了水分孑義的可靠性，增加水分儀動態(tài)校準(zhǔn)的復(fù)雜性；雖然在實際使用中將零位接近的物料合并共用一個校準(zhǔn)曲線是合情合理的工程應(yīng)用，但是這樣必然犧牲了一部分分組的精度，即使如此一個工藝點仍然保留五個到十個的通道，動態(tài)校準(zhǔn)的工作量仍然是龐大的，而且通道的無關(guān)性導(dǎo)致在校準(zhǔn)管理中很難理清頭緒，管理非常困難。分組加工工藝技術(shù)的推廣應(yīng)用急需更先進、更準(zhǔn)確且能夠?qū)崟r進行的水分儀校準(zhǔn)方法的配合。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有水分校準(zhǔn)方法不適用香煙分組加工本專利采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)上述發(fā)明目的。本發(fā)明提供了一種香煙分組加工工藝中在線水分^f義的校準(zhǔn)方法，針對香煙制造流水線中每個工藝點的水分儀進行校準(zhǔn)，包括以下步驟①利用工藝點物料制作平衡樣品，然后用水分儀靜態(tài)測量并記錄顯示值，同時用烘箱法檢測相對應(yīng)的樣品含水率，通過最小二乘法計算校準(zhǔn)曲線Yj二AX+bi的參數(shù)r和bi，其中Yi為校準(zhǔn)值，X為水分4義測量值，斜率r為工藝點的加工特性，bi為工藝點的分組當(dāng)天的個性，i為分組序號；⑦進行實際測量，并在每個分組中抽樣，采用烘箱法測量的bi誤差，并取誤差的平均值修正bi;③記錄每天的每個分組的bi，形成歷史數(shù)據(jù)庫；在上述現(xiàn)有的校準(zhǔn)方法的基礎(chǔ)上做進一步的改良，包括以下步驟④進行一致性維護，選擇歷史數(shù)據(jù)庫中一天的bi為bij，計算同一分組不同時間bi與bij的誤差并取誤差平均值"，將同一分組bi全部統(tǒng)一為by,校準(zhǔn)曲線變更為Y^sX+bij+p，其中為bij工藝點的分組的個性，/S為外界條件對水分4義的綜合影響，j為一致性維護的次數(shù)；⑤運4于水分4義進行測量；⑥不分組進行抽樣，采用烘箱法測量的A誤差，并取誤差的平均值修正p。從上述方法可見在線水分儀在使用中需要標(biāo)定校準(zhǔn)曲線，每一個工藝點的一個分組對應(yīng)一個校準(zhǔn)，彼此相對獨立，在動態(tài)校準(zhǔn)時根據(jù)需要逐一修改，分組加工中需要添加更多的通道，就以往校準(zhǔn)法難以在新模式中有效應(yīng)用。本發(fā)明改良后的校準(zhǔn)方法增加了p變量，從而將各自獨立的校準(zhǔn)曲線聯(lián)系起來，在曰常動態(tài)校準(zhǔn)時只要調(diào)節(jié)yS變量即可完成對所有曲線的修改，大大降低了抽樣的樣品量，提高校準(zhǔn)效率和精度，實現(xiàn)了線水分儀在分組加工工藝中的實時校準(zhǔn)。在校準(zhǔn)之后，一般的日常使用過程中，只需在每天運行水分儀進行測量的過程中，實時不分組進行抽樣，采用烘箱法測量的p誤差，并取誤差的平均值修正p，步驟⑦。使用上十分簡單方便，工作量大大減少。上述的一致性維護無需每天進行，隔一段時間進行一次，其原因是bg無需每天進行維護，而且每天維護對提高校準(zhǔn)精度的意義不大。一般是相隔幾天，累計一定數(shù)據(jù)量之后才進行一次一次性維護，這樣可以進一步提高校準(zhǔn)的精度，主要包4舌以下步驟⑧在每天測量之后，在每個分組中抽樣，采用烘箱法測量的bij誤差，并取誤差的平均值修正bij，在歷史數(shù)據(jù)庫中記錄bij;在水分儀運行相隔5至30天進行一次一致性維護，選擇歷史數(shù)據(jù)庫中一天hj統(tǒng)一同一分組的、。為了很好的利用歷史數(shù)據(jù)，在一般工作過程中在上述步驟⑦、中在每個分組中抽樣4至20個數(shù)據(jù)。由于抽取的數(shù)量較大，采用烘箱法不能及時的對水分儀進行實時校準(zhǔn)，不過這些數(shù)據(jù)對非實時校準(zhǔn)起到重要的作用，如步驟⑨中進行的一致性維護就是基于這些數(shù)據(jù)。在水分儀日常使用過程中進行值的p修正無需進行分組采樣，所以在步驟、⑦中只需不分組進行抽樣4至20個數(shù)據(jù)即可，可以通過烘箱法對水分4義進^亍實時的》》正。本發(fā)明方法將同一個工藝點的所有校準(zhǔn)曲線由原來的相對獨立變成了相互關(guān)聯(lián)，對于加工量相對少呈現(xiàn)間歇性生產(chǎn)的分組無論在什么時候生產(chǎn)，都可以保證與其他分組相同的精確度和工作的可靠性。使各個分組的烘箱數(shù)據(jù)就可以達到數(shù)據(jù)復(fù)用的效果，相當(dāng)于增加了樣品量，增強了數(shù)據(jù)的有效利用和動態(tài)校準(zhǔn)的可靠性，使各個校準(zhǔn)曲線可以保證相同的精確度，從而提高水分儀的測量精度。提供方便的動態(tài)校準(zhǔn)，日常維護以值為唯一參變量，簡化工作量。圖1為香煙制造工藝中的分組加工工藝流程圖；圖2為本發(fā)明方法的校準(zhǔn)流程圖。具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細描述。香煙的分組加工技術(shù)是指針對不同品質(zhì)、不同類型、不同特性的原料，依據(jù)工序評價論證結(jié)果，結(jié)合產(chǎn)品設(shè)計要求和單等級原料感官評價結(jié)果，有針對性地制定合適的加工工藝參數(shù)、工藝路線、加工方式，提升在線加工工藝的水平的中式巻煙特色工藝技術(shù)。制絲生產(chǎn)線分組加工工藝主要包括葉片的分組加工、葉絲的分組加工和葉絲的混配等。如圖i所示，具有多個單個工藝點，比如+>散回潮、加^K葉絲干燥和煙絲摻配，形成了比以往全配方加工模式多了許多不同的物料，物料的形式和特點各異，更具個性化，首先要對水分儀的特征曲線單獨進行靜態(tài)標(biāo)定，根據(jù)檢測原理水分儀的每個才交準(zhǔn)曲線分別對應(yīng)一個分組配方。從理論上分析，在一個工藝點中，各個分組配方對應(yīng)的校準(zhǔn)曲線有Y，=a，X+b對應(yīng)系數(shù)矩陣為令b,=bn+1^，，1).Y|=aiX+bu+b12Y2=a2X:+b2l+b2Y;=a;X+b:,+b;,對應(yīng)系數(shù)矩陣為<a2b21b2a;b;1b;-由于在水分波動范圍很小的情況下，各個通道保持相同的斜率仍然可以保證含水率的檢測精確度，水分儀的實際應(yīng)用中，相同工藝點中不同的分組配方對應(yīng)校準(zhǔn)曲線經(jīng)常采用相同的斜率，同時將系數(shù)按以下要求整合令「/=bl2=b2==a，=■Y,=xX+bn+/Y2=xX+b2l+p對應(yīng)系數(shù)矩陣為<b2l從系數(shù)矩陣可以看得出，原來各自獨立無關(guān)的通il^征出明顯的個性和共性，這也符合測量儀器誤差理論和水分儀測量原理，校準(zhǔn)曲線系數(shù)矩陣的意義分別為Y,^X+b,'表征了水分儀對工藝點物料的特征曲線，^h率/c為工藝點的加工特性，bn為工藝點的分組物料的個性，p表征了外界條件對水分儀的綜合影響，為測量系統(tǒng)的隨初」i吳差，對各個分組的一致的。=1^十"對應(yīng)傳統(tǒng)意義上的零位。水分儀算法改變后，從系數(shù)矩陣中可以看到參變量/變?yōu)槲ㄒ?，只要?進行修正即可，動態(tài)校準(zhǔn)變得更加方便。由于現(xiàn)有水分儀并未支持如此算法，但是現(xiàn)有的計算機系統(tǒng)完成可以實現(xiàn)，只要將水分儀校準(zhǔn)曲線對應(yīng)的系數(shù)矩陣建立在上位機，在配方釋放的同時將斜率f和零位bi=bu+,上傳到相應(yīng)的水分儀即可。新算法改變了傳統(tǒng)水分儀校準(zhǔn)分為靜態(tài)標(biāo)定和動態(tài)校準(zhǔn)兩部分的流程，將靜態(tài)檢定(確定斜率^和bu)和動態(tài)調(diào)整(相同條件下各個曲線確定bn)合并成水分儀的自學(xué)習(xí)過程，日常維護改為對"調(diào)整的動態(tài)校準(zhǔn)過程。如圖2所示，下面舉例說明上述計算過程。首先對水分儀進行靜態(tài)標(biāo)定，即運用最小二乘法確定"在同一個工藝點將不同分組物料制作成平衡樣品，然后用水分^f義靜態(tài)測量并記錄顯示值Xl,x2，..Xi,同時用烘箱法檢測相對應(yīng)的樣品含水率y。y2...yi,利用最小二乘法將水分儀顯示值和烘箱標(biāo)準(zhǔn)值做擬合1^=/^+&;(i=l...n)其中i為分組序號，每一個分組(牌號)則對應(yīng)一個校準(zhǔn)曲線，通過擬合曲線方程對水分儀進行靜態(tài)標(biāo)定。水分儀經(jīng)過靜態(tài)標(biāo)定后，在使用過程還需要動態(tài)校準(zhǔn)。在水分儀的實際應(yīng)用中，質(zhì)檢人員對在生產(chǎn)過程中的分組物料制品進行抽樣檢驗水分?jǐn)?shù)據(jù)，按照分組將烘箱標(biāo)準(zhǔn)值與對應(yīng)的現(xiàn)場水分儀顯示值對比，取差值的平均值作為依據(jù)，在零位上做相應(yīng)的動態(tài)修正。如在第一分組工作過程中，挑選四組物料制品進行檢驗，對h的動態(tài)校準(zhǔn)過程如下表所示<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>動態(tài)校準(zhǔn)b產(chǎn)b廠誤差均值，即b產(chǎn)brK).52。如上所述，分別對每一個分組物料的th進行動態(tài)，并將每天校準(zhǔn)過程記錄下來形成歷史數(shù)據(jù)庫，以上為現(xiàn)有技術(shù)中的計算過程，其他分組的動態(tài)校準(zhǔn)和記錄，在此不再進行累述。接下來對已經(jīng)記錄的歷史數(shù)據(jù)進行一致性維護，以下選取六天的數(shù)據(jù)進行說明，如下表(表中誤差指上述動態(tài)校準(zhǔn)誤差均值)<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>進行第一次一致性維護，將歷史數(shù)據(jù)庫中bi的統(tǒng)一為第一天的bi(下表加粗顯示部分)，即上述理論分析中的bn，并重新計算誤差，如第二天l分組的誤差為0.15-0.47+0.52=0.20,第三天l分組的誤差為0.33-0.47+0.52=0.38,依次類推:<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>抽取ba和誤差，整理上ii^格為如下格式:<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>令-值=-誤差均值，并對誤差進行修正誤差=原誤差-p值，修正后的誤差列表如下<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>從對比第一個表格和最后一個表格可見，采用A進行修正之后，大大縮小了誤差值，在后續(xù)每天的測量中，不分牌號進行統(tǒng)計，計算誤差，取得平均誤差作為"修正值。參變量p變?yōu)槲ㄒ?，只要對p進行修正即可，動態(tài)校準(zhǔn)變得更加方便。上述校準(zhǔn)過程現(xiàn)有的計算機系統(tǒng)完成可以實現(xiàn)，只要將水分儀校準(zhǔn)曲線對應(yīng)的系數(shù)矩陣建立在上位機，在配方釋放的同時將斜率r和零位bpbn+"上傳到相應(yīng)的水分儀即可，即X=KX+b,,+"。在每天的測量中計算;^直進行;f交準(zhǔn)如下表所示<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>本發(fā)明設(shè)計的校準(zhǔn)方法改變了傳統(tǒng)水分儀校準(zhǔn)分為靜態(tài)標(biāo)定和動態(tài)校準(zhǔn)兩部分的流程，將靜態(tài)檢定(確定斜率r和bi)和動態(tài)調(diào)整(相同條件下各個曲線確定bi,)合并成水分儀的自學(xué)習(xí)過程，日常維護改為對y9調(diào)整的動態(tài)校準(zhǔn)過程。bij無需每天進行維護，而且每天維護對提高校準(zhǔn)精度的意義不大。一般是相隔幾天，累計一定數(shù)據(jù)量之后才進行一次一次性維護，這樣可以進一步提高校準(zhǔn)的精度。在每天測量之后，在每個分組中抽樣，采用烘箱法測量的bij誤差，并取誤差的平均值修正bij，在歷史數(shù)據(jù)庫中記錄bij。每個分組中抽樣4至20個數(shù)據(jù)。由于抽取的數(shù)量較大，采用烘箱法不能及時的對水分儀進行實時校準(zhǔn)，這些數(shù)據(jù)對非實時校準(zhǔn)起到重要的作用，一般在水分儀運行相隔5至30天進行一次一致性維護，選擇歷史數(shù)據(jù)庫中一天bij統(tǒng)一同一分組的、。每次校準(zhǔn)j增力口1，并進4亍"i己錄。權(quán)利要求1.一種香煙分組加工工藝中在線水分儀的校準(zhǔn)方法，針對香煙制造流水線中每個工藝點的水分儀進行校準(zhǔn)，包括以下步驟①利用工藝點物料制作平衡樣品，然后用水分儀靜態(tài)測量并記錄顯示值，同時用烘箱法檢測相對應(yīng)的樣品含水率，通過最小二乘法計算校準(zhǔn)曲線Yi＝κX+bi的參數(shù)κ和bi，其中Yi為每個分組的校準(zhǔn)值，X為水分儀測量值，斜率κ為工藝點的加工特性，bi為工藝點的分組當(dāng)天的個性，i為分組序號；②進行實際測量，并在每個分組中抽樣，采用烘箱法測量的bi誤差，并取誤差的平均值修正bi；③記錄每天的每個分組的bi，形成歷史數(shù)據(jù)庫；其特征在于還包括以下步驟④進行一致性維護，選擇歷史數(shù)據(jù)庫中一天的bi為bij，計算同一分組不同時間bi與bij的誤差并取誤差平均值β，將同一分組bi全部統(tǒng)一為bij，校準(zhǔn)曲線變更為Yi＝κX+bij+β，其中為bij工藝點的分組的個性，β為外界條件對水分儀的綜合影響，j為一致性維護的次數(shù)；⑤運行水分儀進行測量；⑥不分組進行抽樣，采用烘箱法測量的β誤差，并取誤差的平均值修正β。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的校準(zhǔn)方法，其特征是在校準(zhǔn)之后還包括以下步驟@在每天運行水分儀進行測量的過程中，實時不分組進行抽樣，采用烘箱法測量的"誤差，并取誤差的平均值修正p。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的校準(zhǔn)方法，其特征是還包括以下步驟⑧在每天測量之后，在每個分組中抽樣，采用烘箱法測量的bij誤差，并取誤差的平均值修正bij，在歷史數(shù)據(jù)庫中記錄bij;⑨在水分儀運行相隔5至30天進行一次一致性維護，選擇歷史數(shù)據(jù)庫中一天bij統(tǒng)一同一分組的bij。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的校準(zhǔn)方法，其特征是在步驟⑦、⑧中在每個分組中抽樣4至20個數(shù)據(jù)。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的校準(zhǔn)方法，其特征是在步驟、⑦中不分組進行抽樣4至20個數(shù)據(jù)。全文摘要本發(fā)明涉及測量設(shè)備的校準(zhǔn)方法領(lǐng)域，所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有水分校準(zhǔn)方法不適用香煙分組加工工藝的缺點，提供一種能夠在工作過程中快速準(zhǔn)確對水分儀進行校準(zhǔn)的方法。本發(fā)明改良后的校準(zhǔn)方法增加了β變量，從而將各自獨立的校準(zhǔn)曲線聯(lián)系起來，在日常動態(tài)校準(zhǔn)時只要調(diào)節(jié)β變量即可完成對所有曲線的修改，大大降低了抽樣的樣品量，提高校準(zhǔn)效率和精度，實現(xiàn)了線水分儀在分組加工工藝中的實時校準(zhǔn)。文檔編號G01N5/04GK101408492SQ200810030398公開日2009年4月15日申請日期2008年8月26日優(yōu)先權(quán)日2008年8月26日發(fā)明者馮志斌,吳桂周,田志雄申請人:廣東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司