一种烟丝异物检测剔除装置系统设计

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1、一种烟丝异物检测剔除装置系统设计　　摘要：介绍了应用于烟草工业的制丝和打叶复烤生产线中的烟丝除杂设备，包括系统的结构、工作原理及硬件设计，该系统运用机器视觉原理，采用独创的新一代图像处理算法，综合异物的颜色、形状、纹理等多项特征参数，以卓越的效率和精度剔除高速传送的叶片中掺杂的异物，免除繁琐的手工劳动，最大限度地提高了烟草的纯净度。　　关键词：烟丝除杂；硬件设计；机器视觉；图像处理；纯净度　　Abstract：Itintroducesatobaccoremovingapparatusdevicewhi

2、chisappliedinthetobaccocutting，leafthreshing？andre-dryingproductionlines，includingsystemstructure，workingprinciple，hardwareandsoftwaredesign.The？system？adopts？machine？vision？technology，usingoriginalnewgenerationimageprocessingalgorithmthatcombinessevera

3、lcharacteristicparametersofforeignmaterials，suchascolors，shapesandtextures，toachievethepurposeofeliminatingforeignmaterialsdopedintobaccowhiledeliveringatahighspeedontheconveyorbeltsuperiorlyefficientlyandwith？highaccuracy，thus，avoidstediousmanuallabora

4、ndmaximizesthepurityoftobacco.　　Keywords：tobaccoimpurityremoval；hardwaredesign；machinevision；imageprocessingalgorithm；thepurityoftobacco8　　0引言　　随着工业自动化技术的迅速发展，自动化检测与控制系统逐步替代我国传统产业[1-2]。烟叶中含有的杂物，燃烧过程中会产生有害物质，且对产品品质产生影响，在线异物剔除已经成为烟丝生产线上不可或缺的工序。早期，烟草行业采用抛落

5、抽风等方式将与片烟悬浮速度相差较大的杂物剔除[3-4]，难免存在误差，而且对于悬浮速度相近的杂物难以剔除。另一种方法是采用金属探测仪检测和剔除金属异物，人工辅助剔除其他异物，费时费力，且剔除率受人为影响比较大。少数卷烟厂引进国外烟草异物剔除设备，但价格昂贵且配件更换困难，售后服务不到位。在图像获取和采集及处理之间增加图像增强功能目前已有较多研究，例如PCNN[5-6]、Retinex[7-10]、直方图均衡、同态滤波[11-12]等算法。但上述算法的实时性都较差，不适合应用在烟草异物剔除系统中。本文所

6、设计的烟丝除杂设备基于图像处理，在制丝和打叶复烤生产线中广泛应用，为企业节约开支，成为卷烟品质控制的重要设备之一，对于提高我国烟草行业的国际竞争力也有重要意义。　　1总体结构　　异物检测剔除装置主要由进料输送机、视频系统、气流平衡柜、电控系统等四个主要部件组成。这四个组件协调工作，主输送带上的烟叶经鼓风机系统对叶片进行摊薄，上下摄像机对烟叶进行图像采集，传给图像处理平台做分析、识别，剔除阀对其中的异物进行分拣、剔除。整体用不锈钢制造，易于清洁、保养。　　2硬件设计8　　2.1基于棱镜分光的彩色高速线阵

7、相机　　相机是异物剔除装置的眼睛，是非常重要的关键器件。本设备采用的基于棱镜分光的彩色高速线阵工业相机，能有效保证所采集图片的质量，从而为检测和剔除提供可靠的保障。　　此类相机核心感光器件由分光棱镜和3片CCD组成[13]，相对于传统的加装拜尔滤镜的单片CCD相机来说，棱镜分光3CCD相机能把入射光分解成红绿蓝三种色光，由3片CCD分别独立负责其中一种色光的成像，色彩还原性、亮度和清晰度都比单CCD好，所以成像效果更好。一般只有高端工业级相机才会采用此技术。　　此外，高速线阵相机与通常用的面阵CCD不

8、同的是：线阵CCD图像扫描输出的是一条线上的像素，而不是一个面上的像素。当物体在CCD下不停的移动时，这些线就组合成一个延绵不断的面。采用线阵CCD的另一个好处是扫描频率很高，达到11KHz（即每秒钟11000条扫描线），即使对于高速运动中的物料，也能形成高分辨率的图像。而通常使用的面阵CCD扫描频率为25/30Hz，远低于线阵CCD的扫描频率，并且在物体高速运动时，面阵CCD还可能会导致图像模糊，使图像处理单元无法准确识别异物。　　本设备使用的基于棱镜