用于电子香烟质量控制的成像 |
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| 申请号 | CN201480005678.7 | 申请日 | 2014-01-22 | 公开(公告)号 | CN104937399B | 公开(公告)日 | 2017-10-27 |
| 申请人 | SIS资源有限公司; | 发明人 | 艾亚尔·法勒; 伯纳德·贾斯特; | ||||
| 摘要 | 使用成像仪器来对 电子 香烟(“ 电子烟 ”)的装配和 质量 进行测试和校验。红外(“IR”)成像可识别出在使用过程中电子香烟中的 温度 是否均匀。借助成像，通过识别温度异常高或不均匀的 位置 来识别潜在的灼烧位置。该温度信息可用于对电子香烟的功率进行校准。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于电子香烟的质量控制的方法，包括： |
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| 说明书全文 | 用于电子香烟质量控制的成像[0001] 优先权 [0002] 本申请要求于2013年1月22日提交的名称为“用于电子香烟的均匀性和正确装配的红外成像”的美国临时申请No.61/755,008的优先权，其全部内容通过引用并入本文。 背景技术[0003] 电子香烟(“电子烟”或“电子烟卷”)是通过产生无论是实体感觉、整体外观、有时甚至是味道(即，烟草香味、薄荷味、所添加的尼古丁等)都相似的烟雾替代物来模拟烟草烟卷吸烟的装置。电子香烟可包括电池部以及烟弹雾化器(cartomizer)部分(即“烟弹”)。电子香烟的电池部包括控制器和为装置供电的电池，并且烟弹雾化器部分产生可替代香烟烟雾的气溶胶雾(即，电子烟雾或蒸汽)。具体地，烟弹雾化器可使用热能、超声波能量或其他手段将“电子液体”溶液(例如，基于丙二醇或甘油，并包括口味和香料成分)雾化/蒸发成气溶胶雾。雾化物可类似于经喷雾器或加湿器汽化的供吸入溶液。烟弹雾化器可包括、或者可称为雾化器，并且可通过加热电子液体以生成雾/蒸汽/电子烟雾的加热元件来引起雾化。加热元件为了适当地加热电子液体会变得相当热，并且这取决于电子香烟的持续使用时间。电子香烟内的过多的热量会引起电子香烟的内部部件的灼烧。例如，当装有液体的烟弹变空时(例如，该液体发生汽化或蒸发时，这作为电子香烟吸烟过程的一部分)，会发生灼烧。灼烧会在吸烟时导致味道不佳或不悦感，并且电子香烟的吸食者可能无法预测何时会发生灼烧。对从电池供应到烟弹的功率进行校准可以减小灼烧的可能性。 附图说明 [0004] 参照附图和说明书可更好地理解该系统和方法。参照附图对非限制性的和非穷尽的实施例进行了描述。附图中的部件不一定是按比例的，而应当将重点放在图示本发明的原理上。在附图中，不同的视图中相同的参考标号指示相应的零件。 [0005] 图1是电子香烟的示意图。 [0006] 图2是电子香烟的烟弹的一部分的示意图。 [0007] 图3是电子香烟的线圈和芯部的示意图。 [0008] 图4是对电子香烟进行成像的实施例的示意图。 [0009] 图5是成像过程的示意图。 [0010] 图6是校准过程的示意图。 具体实施方式[0011] 本文中所描述的系统和方法阐明了一种电子香烟(“电子烟”)测试系统和方法。具体地，可使用成像来确定烟弹中的各部件(例如线圈)的温度分布。极高的温度或温度的不均匀性可表征烟弹的潜在问题，并且可用于对烟弹进行校准。校准可包括减少供给烟弹的功率以确定温度或均匀性是否得到改善。然后可确定最佳的功率水平。 [0012] 通过对以下附图及详细描述的查阅，本领域技术人员将显而易见其他的系统、方法、特征和优点。所有这种附加的系统、方法、特征和优点均包含在本说明书内，处于本发明的范围内，并且由所附权利要求书来保护。本章节的内容不应当视为是对各权利要求的限制。其他方面及优点将在下文进行讨论。 [0013] 下面，将参考附图来对本发明的主题进行充分描述，其中附图构成本文的一部分并通过图示的方式来显示特定的示例性实施例。然而，本发明的主题可以各种不同的形式来体现，并因此旨在将所涵盖或要求保护的主题解释为不受本文所阐述的任何示例性实施例的限制；示例性实施例仅出于说明性目的而提供。同样，意图在于针对所要求保护或所涵盖的主题的合理广泛的范围。除其他事项外，例如，主题可以实施为方法、装置、部件或系统。因此，实施例例如可采用硬件、软件、固件或它们的任意组合(而不是软件自身)的形式。因此，下文的详细描述并不旨在具有限制性的意义。 [0014] 在整个说明书和权利要求书中，术语可能具有经上下文的解释或暗示而超出了明确规定含义的略带出入的含义。同样，本文所使用的措辞“在一个实施例中”不一定是指相同的实施例，而本文所使用的措辞“在另一实施例中”不一定是指不同的实施例。这例如旨在表明所要求保护的主题包括示例性实施例的全部或一部分的组合。 [0015] 通常，术语可以至少部分地根据在上下文中的使用来理解。例如，诸如本文所使用的术语“和”、“或”或“和/或”可包括多种含义，这至少部分地取决于使用了该术语的上下文。通常，如果使用“或”来关联列表，例如A、B或C，那么这旨在表示这里将A、B和C用于包含意义，并且这里将A、B或C用于排除意义。此外，本文所使用的术语“一个或多个”(其至少部分取决于上下文)可用于在单数意义上描述任何特征、结构或特性，或者可用于在复数意义上描述特征、结构或特性的组合。再次，类似地，例如术语“一”，“一种”或“所述”可理解为表达单数用法或表达复数用法，这至少部分取决于上下文。另外，术语“基于”可理解为不一定意图表达排除式要素组合，相反也可以允许存在不必明确说明的附加要素，再次地，这至少部分取决于上下文。 [0016] 图1是电子香烟的示意图。由电子香烟产生的“烟”是通过用雾化器112将电子液体110转化成雾或一些蒸气的方式来制造的。电子液体110可存储在液体容器中。烟弹雾化器 113可包括雾化器112和电子液体110。烟弹雾化器113在本公开的全文中也称为烟弹，并且可以是一次性的。电子液体110在室温下可具有高粘度，以实现更长的保质期并减少泄漏； 然而，这种高粘度会降低雾化率。电子液体110通过使用者(即，吸烟者或消费者或吸入者)的吸入动作所产生的空气流108来雾化。为了将粘度降低到能够雾化的水平，可通过加热元件111来施加外部热量，该加热元件111可包括加热线圈以及浸泡在电子液体110中或包括一部分电子液体110的芯部。在图2-4中显示了示例性的加热元件。具体地，在一个实施例中，加热元件111可以是线圈，其包围着芯部以便对芯部上的液体进行加热。在吸入动作发生时通过加热致使局部粘度降低，这实现了吸入动作所引起的空气流108中的雾化。电子液体110可以经由流经加热元件111的电流来加热，并随后通过电子香烟而雾化并蒸发，并且包含了能产生吸烟感觉的口味和气味。由于空气流108(来自吸入的空气)流过空气流传感器104，使得控制器102启动。传感器104可以通过传感器两端的压降来启动，并且可以直接将电池106切换为接通，或者作为控制器102的输入，其之后将电池106切换为上电。尽管控制器102示出为与电子香烟分离，但是它也可以是电子香烟的一部分(例如，与电池106在一起)。电池106可以是分离的/可拆卸的组件。电池106可以包括可执行控制并由其发起通信的一个或多个电子芯片。该芯片可与烟弹雾化器113相连，该筒雾化器可替换或更换(例如，当想要新的/不同的电子液体时)。 [0017] 电子香烟可包括两个部分。第一部分通常仅称为电池或电池部(即，电池外壳)，并且包括电池单元、空气流传感器和控制器。第二部分是烟弹(即，烟弹雾化器113)，其包括烟雾及香味生成所需的电子液体。在其他的实施例中，也可以是更多个或更少个部分。电池外壳的气流管以及烟弹的气流管使吸烟者能够通过电子香烟来进行抽吸并且激活电池部内部的空气流传感器。这会触发控制器，并且导致烟弹内的线圈变热，使烟弹内的液体蒸发并产生烟雾(即，蒸汽)。电池部可命令烟弹启动，此后线圈由电池侧所施加的功率来加热(可以使用PWM方案(脉宽调制方案)来控制加热配置)。 [0018] 虽然图1中未示出，但电子香烟可以包括用于向加热元件111输送功率并且用于对电池106进行充电的连接部(即，连接器或电连接部)。具体地，可通过电池部和烟弹之间的金属连接器来输送功率，金属连接器例如在下文参照图3-4所显示并描述的那些连接部。可基于所测量的电子香烟的温度来对功率(即，电流或电)进行校准。在一个实施例中，成像器120可采集加热元件111的图像以确定加热元件中的温度是否超过了最高温度，或确定加热元件中的温度分布是否不够均匀(即，存在热点)。在一个实施例中，当空气流处于与所标注的空气流108相反的方向时从成像器120采集图像，由此使得位于电池那端(例如，传感器 104附近)的泵或真空器以与所标注的空气流108相反的方向吸入空气。这个实施例在图4中示出，并将参照图4(即，空气流416)来进行进一步描述。另外，下文还将参照图4对成像器 120进行进一步描述(即，成像器410可以与成像器120相同或相似)。分析器122可对得到的图像进行分析以识别任何潜在的问题性状态(过高的温度或温度不均匀)。在一个实施例中，这种识别可用于校准功率，这是因为有问题性状态存在就需要对功率略微降低。可以将功率降低到直到成像过程显示出问题性状态得以减少或消除为止。 [0019] 虽然未显示，但是电子香烟可在烟弹中包括非易失性存储器或存储芯片。存储芯片可存储关于烟弹雾化器的信息，包括传输给控制器102或电池106以设置传递给烟弹的功率的校准信息。具体地，校准信息可被读取并传送至控制器(其代表性地位于电池上)，其中该控制器会在吸烟过程中将功率方案应用于烟弹。这是必需的，因为(一次性的)烟弹可交替使用在不同的电池部之间，并且需要将校准信息传送到每个电池部以用于为该特别烟弹设定合适的功率方案。在另一个实施例中，烟弹可包括通讯芯片，该通讯芯片与电池进行通讯(例如，通过作为电池部的一部分的或者位于电子香烟之外的控制器，该控制器例如是与电子香烟进行通讯的使用者的智能手机或者其他计算装置)。在另一种一次性电子香烟的实施例中(例如，烟弹和电池部两者均是一次性的并且可以是一体单元)，校准测试可发生在生产/装配过程中，以便在那时使用校准数据来设定/调节功率方案，这可省去对校准数据进行存储和/或通讯的需要。在备选的实施例中，烟弹可标注有校准信息，使用者可利用该校准信息来建立功率方案。 [0020] 图2是电子香烟的烟弹的一部分的示意图。图2显示了环绕着浸有电子液体的芯部的加热线圈202。加热线圈由电池供能，并且然后将来自线圈的热量用来至少部分地蒸发电子液体(以产生“烟雾”)。图像204显示了芯部和线圈的示例性热量分布(即热图像)。加热线圈应当低于最高温度并且线圈各处的温度分布应当是均匀的。热图像应当显示出线圈上以及芯部的相应部分上的大致均匀的热量分布。在一个实施例中，可用“热点”来表示不均匀性。芯部上的更高温热点更易于灼烧，并且当诱发灼烧的状态出现时(例如，当液体流动在一定程度上受限时)，若热量传递得更均匀(即热量/温度分布均匀)则可以减少灼烧。若线圈的一定区域内的温度比所测量温度的平均值高得多，则该加热线圈中会存在一些不均匀性。 [0021] 图3是电子香烟的线圈和芯部的示意图。图3显示了环绕芯部的线圈。芯部可包括或至少部分地浸有电子液体，当对线圈供能时电子液体被加热。通过两个连接导线来对线圈供能，该连接导线通过导线之间的压接部来与加热线圈相连。如上所述，热图像可表征线圈和/或芯部是否在最高温度以下以及温度是否均匀。在备选的实施例中，也可以对例如压接部和连接导线的电子香烟的其他部件进行成像，以检测温度。 [0022] 图4是对电子香烟进行成像的实施例的示意图。芯部402如图3所示地被线圈404环绕，并且连接着导线406,408。成像器410可以是图1的成像器120。成像器410可以与分析器(例如图1中的分析器122)相连，用以对热图像进行分析。热成像方向412可以从加热线圈404的顶部开始，从朝向电池部的烟嘴那端向下。从该角度成像可形成加热线圈404和芯部 402两者的热图像。在成像过程中，真空泵414可位于朝向电池部的端部上，这形成了从电池部(未示出)流向芯部402和加热线圈404的空气流416。在一个实施例中，分析器对加热线圈 404的热图像进行分析以确定线圈没有超出最高温度并确定热分布是均匀的。在备选的实施例中，对不同的部件可使用不同的成像角度。 [0023] 成像器410或120可以是红外测量器，例如红外热成像器(“IRT”)、热成像器或热摄像仪。得到的图像可称作温度映射图或热谱图。由于所有物体发出的射线的量都随着温度而增加，因此热谱图实现了对温度变化的视觉描绘。在备选的实施例中，成像器可以是包括红外滤光器的光学传感器/相机/记录器。光学记录造价更便宜但是温度测量不如红外热成像那么精确。 [0024] 图5是成像过程的示意图。如图所示，可在装配过程中利用成像过程来检查部件或校准部件。可基于热成像来识别部件中的缺陷，或者适当的校准会改善电子香烟的运行。在框502中，电子香烟被装配成包括烟弹(其具有线圈、芯部，以及电子液体容器)。在一个实施例中，成像是针对完全装配好的电子香烟或者至少完全装配好的烟弹来进行，但是在备选的实施例中，可以针对不同的部件(例如，可在烟弹装配之前测试线圈自身)来单独测试。在框504中，将来自电子液体容器的电子液体添加至烟弹的芯部。随后，在框506中，对线圈施加电能。在框508中，自线圈供能之后，采集组件的一个或多个热图像。如参照图4所描述的那样，热图像可以是从烟弹的烟嘴处采集的线圈和芯部的图像。在框510中，对热图像进行分析以确定部件(例如线圈)的温度。可具有用于与热图像进行比较的预设最高温度和预设均匀性阈值。在一个例子中，温度均匀性可以要求线圈各处的温度变化不超过X度，其中X的值可以是预设的。当超过预设的最高温度或者分析显示温度不均匀时，那么烟弹则存在问题性状态，这表示部件故障或需要如下文参照图6所描述那样地进行校准。 [0025] 图6是校准过程的示意图。具体地，可使用热成像来对烟弹进行校准。校准可为烟弹设定最高的功率使用。在备选的实施例中，校准可用于确定：特定烟弹可能要求更有限的使用(例如，在连续使用后断开一段时间)。在框602中，校准过程可从分析器的输入状态开始。在一个实施例中，输入状态可包括最高温度(在任意位置处)以及所需的温度均匀性(例如，有限的温度变化)。这些输入状态用于对特定烟弹进行分析以确定是否需要对该烟弹的功率使用进行校准或调解以得到最佳使用。在框604中，电子香烟与泵相连，以模拟吸入动作。在一个实施例中，真空泵位于与烟弹相对的端部(例如电池部)上，以便穿过电子香烟来“吸入”空气。在框606中，该吸入动作的模拟启动了电子香烟，并且成像器采集对成像区域(例如，加热线圈)的温度进行映射的图像。在框608中，分析器将该温度映射图与输入状态进行比较以确定任何潜在的问题性状态。在框612中，若识别不到问题性状态，则满足输入状态。但是，在框610中，如果没有满足输入状态则对功率参数进行修改。在一个实施例中，功率参数的修改包括减少提供给烟弹的功率。在功率略微减少之后，可采集另一个图像并如框606-608所示的那样将图像进行比较，并且如果输入状态仍不满足，则重复略微减少功率并且检查热图像的过程。在框614中，当在框612中满足输入状态后，建立用于进行校准的功率参数(即满足输入状态的最新功率值)。随后，在框616中，用烟弹记录该参数以用于未来使用。 [0026] 校准可以是PWM方案。在备选的实施例中，校准可修改占空比(打开时间％与关闭时间％之比)，由此校准可包括会周期性地切断功率的关闭时间。例如，特定烟弹可被限制为：在需要周期性的关闭之前仅能连续使用15分钟。这可以是对上文参照图6描述的功率水平的校准的替代项或附加项。校准功率方案还可包括作为电池电量(即电压)的函数的动态变化的方案参数，或者任何其他复杂的功率管理方案。 [0027] 本文中描述的对实施例的图示旨在提供对各种实施例的结构的一般性理解。该图示并不旨在作为对利用了本文所描述的方法或结构的装置或系统的所有要素或特征的完整描述。通过查看本公开内容，本领域技术人员显而易见许多其他实施例。可根据本公内容推导出其他实施例并进行利用，从而在不偏离本公内容范围的情况下作出结构和逻辑上的替换和改变。此外，图示仅仅是代表性的并且没有按比例绘制。图示中某些比例可能被放大，而其他比例可能被最缩小。因此，本公开内容和附图应当看做是说明性的而不是限制性的。 |
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