煙草異物在線檢測與實時剔除系統(tǒng)的研究與應(yīng)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(guān)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(zhì)與質(zhì)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(zhì)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(shè)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(shè)備在我國國內(nèi)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(shù)含量的設(shè)備

3、除了價格昂貴，技術(shù)支持困難等因數(shù)外，而且更重要的是受知識產(chǎn)權(quán)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(quán)的異物剔除設(shè)備具有十分深遠的意義。 由重慶大學(xué)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(jié)合了國內(nèi)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(quán)的異物剔除設(shè)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(gòu)，由執(zhí)行機構(gòu)來完成異物剔除的最終目的。該系統(tǒng)的關(guān)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(zhǔn)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(jié)合相應(yīng)軟件開發(fā)包的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)對物理內(nèi)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(yù)知的異物，設(shè)計了浮動閾值和自適應(yīng)機敏閾值判別方法，同時結(jié)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(fēng)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(diào)，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(jié)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(shè)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(shù)水平，但在小異物的識別與處理上，與實際產(chǎn)品的指標(biāo)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