基于智能相機(jī)的殘煙絲異物智能剔除系統(tǒng)的研究

付航 李果 許成 袁興 朱云霞 聞平

摘 要：卷煙企業(yè)在生產(chǎn)加工過(guò)程中，有大量缺陷的煙支、煙包會(huì)被檢測(cè)出來(lái)，煙支中的煙絲則要回收利用，通過(guò)殘煙回收裝置處理后的煙絲可再得以利用，盡可能減少原材料的浪費(fèi)，目前國(guó)內(nèi)常見(jiàn)的殘煙處理方法有刀剖分解法、膠棒摔打法、水濕處理法，但所有的方法都不能避免煙紙的破碎混合到回收的煙絲中，如何提高煙絲純凈度成了生產(chǎn)企業(yè)的首要問(wèn)題。殘煙絲異物智能剔除系統(tǒng)就是專(zhuān)門(mén)用于檢測(cè)殘煙絲中煙紙、煙嘴等雜物的系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過(guò)智能相機(jī)實(shí)時(shí)在線檢測(cè)殘煙絲，通過(guò)軟件分析判斷并剔除煙紙等雜物，提升殘煙絲的回收利用率。

關(guān)鍵詞：智能相機(jī) 圖像處理 殘煙絲回收處理

中圖分類(lèi)號(hào)：TP274.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）03（c）-0008-03

Abstract：Cigarette companies in the process of production and processing，a large number of defects YanZhi， cigarette package will be detected，YanZhi of tobacco will be recycled，through the smoke residue recycling equipment after treatment of tobacco to be used，as far as possible to reduce the waste of raw materials， at present domestic common smoke residue treatment methods are knife cutting decomposition method， the glue stick break method， wet processing method，but all the methods can avoid the fractured mixed into the recycling of tobacco of cigarette paper，how to improve the tobacco purity has become the chief problem of production enterprises. Remnants of tobacco foreign intelligence to eliminate system is used to detect residual tobacco ZhongYan paper， cigarette holder of other systems， such as the system through the intelligent camera real-time online detection of tobacco，judgement through the analysis of the software and eliminate cigarette paper and other sundry， promote recyclingof residual of tobacco.

Key Words：Smart Camera； Image processing； Tobacco recycling system

卷煙企業(yè)在生產(chǎn)加工過(guò)程中，大量有缺陷的煙支、煙包會(huì)被檢測(cè)出來(lái)，煙支中的煙絲則要回收利用，通過(guò)殘煙回收裝置處理后的煙絲可再得以利用，盡可能減少原材料的浪費(fèi)，目前國(guó)內(nèi)常見(jiàn)的殘煙處理方法有刀剖分解法、膠棒摔打法、水濕處理法，但所有的方法都不能避免煙紙的破碎混合到回收的煙絲中，因此如何提高煙絲純凈度成了生產(chǎn)企業(yè)的首要問(wèn)題。

殘煙絲異物智能剔除系統(tǒng)采用圖像處理與識(shí)別方法，根據(jù)物體顏色、形狀、紋理、圖案等多方面性狀特征，在線識(shí)別殘煙絲中的異物，如：煙紙屑、嘴棒絲團(tuán)等，并實(shí)時(shí)剔除異物，提高煙絲品質(zhì)。

1 殘煙絲異物智能剔除系統(tǒng)和智能相機(jī)簡(jiǎn)介

1.1 殘煙絲異物智能剔除系統(tǒng)

殘煙絲異物智能剔除系統(tǒng)是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的高科技產(chǎn)物，該系統(tǒng)集圖像學(xué)、光學(xué)、軟件、機(jī)械、電氣等功能系統(tǒng)，系統(tǒng)通過(guò)圖像軟件算法處理，來(lái)檢測(cè)識(shí)別煙草中的雜物，并高速驅(qū)動(dòng)高速氣閥剔除相應(yīng)的雜物，整體提升煙草工業(yè)的食品級(jí)水準(zhǔn)的發(fā)展。

殘煙絲異物智能剔除系統(tǒng)通過(guò)高速總線將圖像采集處理系統(tǒng)、軟件算法系統(tǒng)、高速驅(qū)動(dòng)氣閥系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等功能系統(tǒng)高速通訊，從而滿足殘煙絲雜物高速有效的檢測(cè)剔除功能。該系統(tǒng)中核心是高速智能相機(jī)，智能相機(jī)能實(shí)時(shí)采集圖像，并通過(guò)自身軟件算法實(shí)時(shí)判斷雜物及其圖像定位，通過(guò)總線將信息傳遞給控制執(zhí)行系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)高速閥將雜物剔除。圖1是殘煙絲異物智能剔除系統(tǒng)圖。

1.2 智能相機(jī)

智能相機(jī)（Smart Camera）并不是一臺(tái)簡(jiǎn)單的相機(jī)，而是一種高度集成化的微小型機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)。它將圖像的采集、處理與通信功能集成于單一相機(jī)內(nèi)，從而提供了具有多功能、模塊化、高可靠性、易于實(shí)現(xiàn)的機(jī)器視覺(jué)解決方案。同時(shí)，由于應(yīng)用了最新的DSP、FPGA及大容量存儲(chǔ)技術(shù)，其智能化程度不斷提高，可滿足多種機(jī)器視覺(jué)的應(yīng)用需求。

智能相機(jī)具有如下特點(diǎn)：

（1）結(jié)構(gòu)緊湊、集成度高、性能穩(wěn)定、故障率低，運(yùn)算能力等同于PC。

（2）工作過(guò)程可完全脫離PC機(jī)，與生產(chǎn)線上其他設(shè)備連接方便。

（3）提供開(kāi)基本的圖像處理庫(kù)，能進(jìn)行源碼級(jí)的二次開(kāi)發(fā)。

（4）增益可調(diào)，可控電子快門(mén)，全局曝光，快門(mén)時(shí)間可軟件設(shè)置。

自帶多路數(shù)字I/O、100 MB以太網(wǎng)、RS232口接口。

2 智能相機(jī)在殘煙絲異物智能剔除系統(tǒng)的原理與應(yīng)用

2.1 智能相機(jī)在殘煙絲異物智能剔除系統(tǒng)的原理

殘煙絲異物智能剔除系統(tǒng)主要包含智能相機(jī)圖像處理系統(tǒng)、高速閥驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)。智能相機(jī)實(shí)時(shí)在線采集殘煙絲圖像，通過(guò)智能相機(jī)軟件算法平臺(tái)實(shí)時(shí)分析殘煙絲中的雜物信息，通過(guò)總線將雜物位置信息傳遞給剔除處理單元，剔除系統(tǒng)根據(jù)智能相機(jī)處理信息將雜物剔除。圖2是殘煙絲異物智能剔除系統(tǒng)整體框架圖。

為了提升檢測(cè)效果，提升圖像的色差比對(duì)效果，在相機(jī)檢測(cè)中應(yīng)用藍(lán)色光源，藍(lán)色光源打到殘煙絲檢測(cè)面，將殘煙絲與雜物色差拉大，提升檢測(cè)效果。圖3是圖像檢測(cè)框架圖。

在剔除系統(tǒng)中引入帶先導(dǎo)功能的高速剔除閥，該類(lèi)閥具有相應(yīng)高速、剔除響應(yīng)快、密封性能好等優(yōu)勢(shì)。剔除控制系統(tǒng)采用高速運(yùn)算可編程控制系統(tǒng)，能提升通訊運(yùn)算效率，提升剔除的效率與準(zhǔn)確度。

2.2 智能相機(jī)在殘煙絲異物智能剔除的實(shí)際應(yīng)用

殘煙絲異物智能剔除系統(tǒng)通過(guò)智能相機(jī)實(shí)時(shí)采集圖像，通過(guò)藍(lán)色光源將殘煙絲與雜物色差拉大，智能相機(jī)通過(guò)軟件算法平臺(tái)實(shí)時(shí)計(jì)算雜物信息，分析出雜物位置、雜物分類(lèi)等信息，通過(guò)高速總線將信息傳遞給剔除高速控制系統(tǒng)，剔除高速控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)啟動(dòng)相應(yīng)的高速閥，將雜物剔除。

智能相機(jī)因其具有高速穩(wěn)定的圖像處理系統(tǒng)，能簡(jiǎn)化圖像后續(xù)開(kāi)發(fā)周期，在殘煙絲異物智能剔除系統(tǒng)具有較好的應(yīng)用效果，大大提升了殘煙絲回收質(zhì)量。圖4殘煙絲異物智能剔除系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用效果比對(duì)圖。

3 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)在煙草工業(yè)隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展得到了飛速的發(fā)展，殘煙絲異物智能剔除系統(tǒng)就是煙草工業(yè)設(shè)備發(fā)展的高科技產(chǎn)品系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過(guò)圖像軟件處理實(shí)時(shí)剔除殘煙絲雜物，提升了煙草工業(yè)的食品級(jí)水準(zhǔn)。

殘煙絲異物智能剔除系統(tǒng)包含智能相機(jī)系統(tǒng)、高速閥剔除系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)，智能相機(jī)通過(guò)軟件平臺(tái)實(shí)時(shí)采集殘煙絲圖像，通過(guò)軟件算法實(shí)時(shí)分析雜物信息，通過(guò)光源系統(tǒng)拉大色差，通過(guò)高速閥實(shí)時(shí)剔除雜物，提升了殘煙絲的回收質(zhì)量，提升了煙草系統(tǒng)工藝水平。

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