煙草異物在線檢測與實時剔除系統(tǒng)的研究與應用.pdf

1、煙草行業(yè)作為一個特殊的產(chǎn)業(yè)，為世界經(jīng)濟的發(fā)展做出了巨大貢獻，成為了各國經(jīng)濟財政收入的重要來源。然而，隨著人們生活水平的不斷提高，人們對自身健康狀況的關注日益加強，吸煙有害健康這一思想已深入人心，如何降低煙草對人的危害程度，提高香煙的品質與質量，已經(jīng)成為煙草行業(yè)長足發(fā)展的首選途徑。在世界經(jīng)濟一體化進程逐步推進的今天，對利潤豐厚的煙草行業(yè)，更成為世界各國的各大煙草公司追逐的焦點。要想在日益激烈的市場競爭中獲取勝利，必須提高公司產(chǎn)品的競爭力。

2、提高煙草產(chǎn)品的質量，減少對人的傷害，最重要的環(huán)節(jié)就是在煙草生產(chǎn)過程中的異物剔除問題。 在傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝中，異物剔除這一環(huán)節(jié)是通過人們手工來完成，這種方式效率低下，而且可靠性極低。為了提高企業(yè)競爭力，不少大型煙草企業(yè)都想使用高自動化的異物剔除設備來完成異物的自動剔除。然而，目前這種大型的高自動化的異物剔除設備在我國國內還沒有研制與開發(fā)的成功經(jīng)驗，更不可能有滿意的產(chǎn)品以供選擇，獲取的唯一途徑便是通過進口。但是引進這種高技術含量的設備

3、除了價格昂貴，技術支持困難等因數(shù)外，而且更重要的是受知識產(chǎn)權的限制，根本不可能引進到與國外同期水平的該類產(chǎn)品，因而，也不可能與國外煙草企業(yè)進行平等的競爭。因此，研制出具有我國自主知識產(chǎn)權的異物剔除設備具有十分深遠的意義。 由重慶大學和昆明船舶集團公司聯(lián)合研制的煙草異物在線檢測與實時剔除系統(tǒng)就是在國家計委專項基金的支持下，結合了國內外同行研制與開發(fā)的經(jīng)驗，自行獨立研制的具有自主知識產(chǎn)權的異物剔除設備。該系統(tǒng)的工作原理為：由高性能彩

4、色線陣CCD攝像機獲取高速運動的煙草物流圖像，通過實時測控軟件的處理，完成異物識別與異物相對位置信息的獲取，最后將異物位置信息發(fā)送給執(zhí)行機構，由執(zhí)行機構來完成異物剔除的最終目的。該系統(tǒng)的關鍵是要解決大數(shù)據(jù)量處理的實時性和對多種異物不同批次煙葉的準確判別這兩個問題。在通用操作系統(tǒng)Windows2000中解決工業(yè)用高實時性問題不是一件容易的事情，筆者在結合相應軟件開發(fā)包的基礎上，實現(xiàn)對物理內存的直接訪問和操作，完成系統(tǒng)的實時性要求。針對不同

5、的煙草和大量不可預知的異物，設計了浮動閾值和自適應機敏閾值判別方法，同時結合各種不同的色彩空間進行處理，完成對多達18種異物的精確識別和剔除。 本系統(tǒng)原理樣機在缺少風壓護送系統(tǒng)的作用下實現(xiàn)了光、機、電、氣以及計算機控制的一體化聯(lián)調，實現(xiàn)了自動送料、物料均散、高速輸送(5m/s)、動態(tài)圖像采集、高速數(shù)據(jù)傳輸、異物識別、異物剔除等功能。原理樣機在傳送帶速度為5m/s左右時，用煙草中可能混合的各種異物進行測試，結果表明：基本上能對各種

6、異物進行識別和剔除。原理樣機在異物單獨測試的情形下，對30mm×30mm異物的綜合識別率為78.7％，剔除率為62.4％，驗證了本系統(tǒng)設計方案的可行性。 在大異物30mm×30mm處理與識別時，本系統(tǒng)能夠達到較高的技術水平，但在小異物的識別與處理上，與實際產(chǎn)品的指標還有一定距離。經(jīng)過后期的數(shù)據(jù)分析和討論，找到了提高識別精度的辦法，作為后期研制的主要切入點。首先，提高線陣CCD的工作性能，采用棱鏡分光實現(xiàn)R、G、B三色同時感光，徹