煙草異物在線檢測與實(shí)時(shí)剔除系統(tǒng)的研究與應(yīng)用.pdf

1、煙草行業(yè)作為一個(gè)特殊的產(chǎn)業(yè)，為世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)，成為了各國經(jīng)濟(jì)財(cái)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(qiáng)，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(jì)一體化進(jìn)程逐步推進(jìn)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(diǎn)。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(yàn)，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(jìn)口。但是引進(jìn)這種高技術(shù)含量的設(shè)備

3、除了價(jià)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(jìn)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(jìn)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(yuǎn)的意義。 由重慶大學(xué)和昆明船舶集團(tuán)公司聯(lián)合研制的煙草異物在線檢測與實(shí)時(shí)剔除系統(tǒng)就是在國家計(jì)委專項(xiàng)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(yàn)，自行獨(dú)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(jī)獲取高速運(yùn)動的煙草物流圖像，通過實(shí)時(shí)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(jī)構(gòu)，由執(zhí)行機(jī)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(shí)時(shí)性和對多種異物不同批次煙葉的準(zhǔn)確判別這兩個(gè)問題。在通用操作系統(tǒng)Windows2000中解決工業(yè)用高實(shí)時(shí)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(shí)現(xiàn)對物理內(nèi)存的直接訪問和操作，完成系統(tǒng)的實(shí)時(shí)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(jì)了浮動閾值和自適應(yīng)機(jī)敏閾值判別方法，同時(shí)結(jié)合各種不同的色彩空間進(jìn)行處理，完成對多達(dá)18種異物的精確識別和剔除。 本系統(tǒng)原理樣機(jī)在缺少風(fēng)壓護(hù)送系統(tǒng)的作用下實(shí)現(xiàn)了光、機(jī)、電、氣以及計(jì)算機(jī)控制的一體化聯(lián)調(diào)，實(shí)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(jī)在傳送帶速度為5m/s左右時(shí)，用煙草中可能混合的各種異物進(jìn)行測試，結(jié)果表明：基本上能對各種

6、異物進(jìn)行識別和剔除。原理樣機(jī)在異物單獨(dú)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(yàn)證了本系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的可行性。 在大異物30mm×30mm處理與識別時(shí)，本系統(tǒng)能夠達(dá)到較高的技術(shù)水平，但在小異物的識別與處理上，與實(shí)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(diǎn)。首先，提高線陣CCD的工作性能，采用棱鏡分光實(shí)現(xiàn)R、G、B三色同時(shí)感光，徹