单支剔除体系中上位机软件构设与实现

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1、单支剔除体系中上位机软件构设与实现1绪论1.1课题的研究背景与意义据《中国烟草行业分析报告》统计，2012年1季度，全国烟草行业卷烟产销同比增长，卷烟产品结构持续提升，行业重点品牌保持了较好发展态势。1-3月，全国卷烟的产量大7229.9亿支，同比增长6.06%。1-3月，行业总共销售卷烟7330.5亿支（约合1466.1万箱），同比增长3.3%。销售收入累计为3659.5亿元，同比增长18.0%。我国作为烟草行业卷烟产销的大国，每天在生产出数以亿支合格卷烟的同时也会生产出许多不合格的烟支，包括空头、缺滤嘴、烟支重量超限、烟支软

2、点、烟支硬点、轻紧头等，其中数量最多的是空头烟支。据统计，空头烟支在不合格烟支中占到的比例要超过70%。以西昌卷烟厂为例，该厂卷接机在正常生产过程中的废品率为1%左右，如果假定设备的有效作业率达到80%，一组卷烟机每天两个班，按15小时工作时间来计算，所产生的废品烟超过46800支，其中空头烟达到32760支以上。四组长城机组每天因烟支空松所造成的损失就要超过13万支，折合2.6大箱，可见损失很大。2012年春节期间，高档卷烟市场供不应求，销量节节攀高。生产相同重量烟支时，由于高档卷烟烟丝的填充值较低，所以高档卷烟的空头率比其他

3、卷烟要高。根据上海卷烟厂2002年卷烟空头率数据分析，发现同样是PROTOS70型卷烟机生产的卷烟，中华牌卷烟空头率平均水平为0.7%，远远高于红双喜牌卷烟空头率0.2%的平均水平。在生产过程中，为降低空头率，操作人员通常采取降低卷烟机速度的方法，但是这样也降低了生产有效作业率。同时，我们还发现，每个星期刚幵始生产时，中华牌卷烟空头率较低，约为0.4%，而后，随着生产时间的增加，空头率逐步上升到0.7%左右。1.2研究现状及存在的问题早年，烟支的空头检测通常是由人工完成的，效率低下，劳动强度大，而且人工在高强度的工作情况下出现漏

4、检，误检的概率相当高，造成大量的空头烟支流入市场，影响烟草企业的形象。近些年，烟支空头的检测方式逐步实现了自动化，主要的方式有：机械式、光电式、电容式和基于机器视觉的检测方式。烟支在完成卷接后进入下烟库，下烟库的示意图如图1.1所示。烟支在下烟库内有序的下降，同时推杆带动三块推烟板将下烟库最底层的烟支推入模盒。右侧推烟板将最底层的一排7支烟推入模盒的最下层，中间推烟板将最底层的一排6支烟推入模盒的中间一层，左侧推烟板将最底层的一排7支烟推入模盒的最上层。这样，经过下烟库的模盒在离开左侧推烟板后的停顿时，该模盒内就装满了20支烟。

5、模盒经过下烟库后，到达空头烟支检测装置处，如图1.2所示。2软件的需求分析和总体设计2.1单支副除系统的结构及工作过程结合单支检测的需求、烟支生产过程、机器视觉的检测手段，设计如图2.1所示的基于机器视觉的单支剔除系统。该系统由图像采集单元、剔除单元、主控单元和人机交互单元组成。其中图像采集单元包括20个电子内窥镜相机、3个8路图像采集卡和LED光源；控制单元包括一个360度旋转编码器，一台工控机（即上位机）和一块10控制卡（即下位机)；副除单元由储气罐、喷气口和高速电磁阀组成；人机交互单元釆用主流的触摸式LCD屏。系统的检测过

6、程如下：下位机根据编码器信号判断烟支是否更新了一层，如果烟支下降了一层，下位机立刻通知上位机幵始捕捉图像。上位机控制电子内窥镜采集图像，内窥镜把采集的视频信号送至图像采集卡，采集卡把模拟视频信号转换为数字信号传送给上位机。上位机对图像进行分析和算法处理，若检测到空头烟支则传送给下位机剔除命令和相关参数。下位机根据副除命令和参数驱动电磁阀工作，当空头烟支到达剔除位置后开启电磁阀进行剔除操作。2.2上位机软件的需求分析2.2.1功能需求分析上位机的主要功能是为用户提供良好的人机交互界面，实时地检测烟支是否为空头，并发出剔除信号给下位

7、机。因此上位机软件需具备以下几项主要功能：程序启动后需要能够自行检查是否存在3张图像采集卡，图像采集卡初始化是否成功以及是否连接好下位机等。若以上检查未通过，则弹出消息框显示相应的错误信息。软件停止工作，人工处理后再次启动程序，完成自检功能。无论是下位机发信号给上位机触发相机拍照，还是上位机给下位机发送别除命令，都会涉及到上位机和下位机的通信问题，所以要求上位机具有通信功含泛。根据烟厂的需求，上位机软件需要记录每天各个班次单支剔除设备所处理的烟支总数，以及检测出来的空头烟支数，并统计每天的处理情况。最好软件还能够保存与查询当天空

8、头烟支的图片。人机交互界面主要包括有主界面、参数设置界面、历史记录界面、调试界面和图像处理界面。主界面上能够控制检测流程的启停，提供菜单选项；同时在主界面上需要显示20个通道的图像和图像处理的结果。图像处理的结果分为三种，它们分别为合格烟支，不合格烟支和下烟道无