一種基于機(jī)器視覺剔除煙梗中煙拐的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型屬于煙草加工中的物料檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及在煙梗加工過程中剔 除煙拐的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 煙梗即煙葉之粗硬葉脈，是煙絲的主要原料之一，生長在煙桿上支撐著煙葉，是煙 葉的組成部分，約占葉重的25%~30%，而煙拐就是煙葉上煙梗與煙桿的連接部位。經(jīng)過打 葉風(fēng)分后的煙梗被加工成粗細(xì)、長短不一的條狀物，因此可以說煙拐實際上就是煙梗的一 部分，或者說煙拐必然包括一小段煙梗。煙梗的截面形狀呈近U形狀，行業(yè)內(nèi)一般將其最大 寬度稱為煙梗直徑，煙梗沿長度方向的直徑基本保持一致，條狀煙梗中有一端為煙梗與煙 桿的連接部位的即為行業(yè)內(nèi)通常講的煙拐，也叫梗拐，煙拐在長度方向的直徑逐漸變寬，呈 梯形狀，俗稱大小頭，其兩端的直徑存在明顯的差異，大頭直徑一般大于l〇mm，且約為小頭 直徑的1.5~2倍。煙拐結(jié)構(gòu)堅硬，趨木質(zhì)化，潤梗工序中不易潤透，進(jìn)入壓梗工序會造成壓 輥頻繁堵料，且切絲后不易膨脹，直接影響卷煙產(chǎn)品的質(zhì)量，因此一般將煙拐視為雜物，需 要剔除。
[0003] 目前，煙草行業(yè)內(nèi)剔除煙拐的設(shè)備均為純機(jī)械式，主要有振動篩和滾筒篩兩種型 式，其篩分煙梗和煙拐的原理均基于上述兩者間物理尺寸上的差異，通過篩網(wǎng)孔或一組并 行排列的鋼管間形成的縫隙將煙梗和煙拐篩分開，并通過各自的輸送通道完成分離過程。 存在的問題有兩點，首先是篩網(wǎng)孔或管間縫隙容易堵塞，影響篩分效果，雖然發(fā)展至今有些 設(shè)備廠家增設(shè)了自動清理裝置，但效果仍然不理想;其次是存在過篩和漏篩現(xiàn)象，即不該篩 下來的煙拐被篩下來，而該篩下來煙梗卻沒篩下來，設(shè)備不能達(dá)到預(yù)想的設(shè)計要求，主要原 因是煙拐和煙梗的大小、形狀千姿百態(tài)，很難用一種固定的網(wǎng)孔或縫隙大小去完全適應(yīng)，雖 然也有廠家將網(wǎng)孔或縫隙大小設(shè)計成可調(diào)式的，但實際意義不大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本實用新型的目的是解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提出一種基于機(jī)器視覺的剔 除煙拐的方法及裝置，以提高煙拐剔除的效果及可靠性。
[0005] 本實用新型的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：
[0006] -種基于機(jī)器視覺剔除煙梗中煙拐的裝置，本實用新型特征在于，所述裝置包括 振動輸送機(jī)、與振動輸送機(jī)銜接的高速皮帶機(jī)、設(shè)置在高速皮帶機(jī)后段的剔除系統(tǒng)；其中， 剔除系統(tǒng)包括圖像獲取裝置、照明光源、背景光源、圖像處理系統(tǒng)、位于高速皮帶機(jī)后端的 剔除閥、煙梗通道、煙拐通道；圖像獲取裝置;其中照明光源與背景光源分別位于物料面的 上下兩側(cè)，兩根照明光源分別置于圖像獲取裝置掃描線的左右兩側(cè)，并成30~45度傾角聚 光在物料面的掃描線上。
[0007] 根據(jù)上述裝置剔除煙梗中煙拐的方法包括如下步驟：
[0008] 第一步、煙梗離散:通過振動輸送機(jī)的作用首先使煙梗均勻鋪滿槽寬方向，同時在 槽體長度方向得到初步攤鋪，接近單層化狀態(tài);經(jīng)過初步攤鋪的煙梗進(jìn)入高速皮帶機(jī)后得 到加速，最終使煙梗在帶面上呈現(xiàn)完全離散化狀態(tài)；
[0009] 第二步、采集圖像:經(jīng)過上述步驟處理后的煙梗，在通過圖像獲取裝置下方時被采 集煙梗原始圖像并傳輸給圖像處理系統(tǒng)；
[0010] 第三步、圖像處理:采集到的煙梗原始圖像經(jīng)過二值化和煙拐識別處理后，將剔除 信號發(fā)給剔除閥；
[0011]第四步、剔除處理:剔除信號通過圖像處理系統(tǒng)發(fā)出指令給剔除閥，將混雜在煙梗 中的煙拐剔除，剔除下來的煙拐進(jìn)入煙拐通道，而煙梗則進(jìn)入煙梗通道。
[0012] 其中第三步圖像處理包含以下步驟：
[0013] a、二值化處理:將原始圖像進(jìn)行二值化處理得到二值化圖像；
[0014] b、二值化圖像進(jìn)行壓縮運(yùn)算:首先將圖像的行像素數(shù)據(jù)兩兩進(jìn)行與運(yùn)算將圖像壓 縮為1/2,然后將經(jīng)過首次壓縮的圖像的相鄰兩行和兩列像素數(shù)據(jù)4個為一組進(jìn)行合并，將4 個像素數(shù)據(jù)累加得到一個新的像素數(shù)據(jù)，這樣數(shù)據(jù)又壓縮為原來的1/4,經(jīng)過兩次壓縮運(yùn)算 后圖像數(shù)據(jù)壓縮為原二值化圖像的1/8;
[0015] c、對壓縮圖像進(jìn)行篩子運(yùn)算：用一個ηΧη的篩子，以一個壓縮后的像素大小為步 長遍歷整個圖像。每移動一步將篩子覆蓋區(qū)域內(nèi)的像素數(shù)據(jù)累加得到m，比較m和閥值k的大 小，當(dāng)m 2 k時，判定該位置為煙拐，將當(dāng)前位置記錄在剔除控制矩陣表內(nèi)；
[0016] d、產(chǎn)生煙拐剔除信號：利用剔除控制矩陣表和剔除閥的位置對應(yīng)關(guān)系，產(chǎn)生煙拐 剔除信號。
[0017] 本實用新型中ηΧη篩子的個數(shù)η可以由公式：
向上取整得到，式中w為煙拐的平 均寬度、s為相機(jī)的線分辨率，閥值k取η值的0.8至0.9倍，所以通過調(diào)整w值的大小，可以控 制篩子的識別效果。
[0018]本實用新型所述高速皮帶機(jī)的輸送速度范圍為3m/s~7m/s，并且可變頻調(diào)速。所 述掃描線的長度等于高速皮帶機(jī)的皮帶寬度，掃描線與高速皮帶機(jī)的出料輥的水平距離B 為 10mm ~30mm。
[0019]本實用新型通過對二值化圖像進(jìn)行寬度方向1/4壓縮和高度方向1/2壓縮后，利用 篩子方法快速檢測煙拐位置，檢測方法快速、高效、實時性強(qiáng)，可以滿足在線識別剔除的實 時性要求。通過調(diào)整煙拐平均寬度參數(shù)w可以改變篩子的個數(shù)，調(diào)整剔除效果，彌補(bǔ)了現(xiàn)有 純機(jī)械剔除技術(shù)的不足。
【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0021 ]圖2為本實用新型二值化圖像行像素兩兩與運(yùn)算示意圖；
[0022] 圖3為本實用新型二值化圖像兩行和兩列像素合并示意圖；
[0023] 圖4為本實用新型篩子檢測運(yùn)算示意圖；圖中1-非煙拐，2-煙拐。
【具體實施方式】
[0024] 下面結(jié)合說明書附圖和實施例對本實用新型實施方式進(jìn)行說明。
[0025]見圖1，一種基于機(jī)器視覺剔除煙梗中煙拐的裝置，本實用新型特征在于，所述裝 置包括振動輸送機(jī)1、與振動輸送機(jī)1銜接的高速皮帶機(jī)2、設(shè)置在高速皮帶機(jī)2后段的剔除 系統(tǒng)3;其中，剔除系統(tǒng)3包括圖像獲取裝置4、照明光源5、背景光源6、圖像處理系統(tǒng)7、位于 高速皮帶機(jī)2后端的剔除閥8、煙梗通道9、煙拐通道10;圖像獲取裝置4;其中照明光源5與背 景光源6分別位于物料面的上下兩側(cè)，兩根照明光源5分別置于圖像獲取裝置4掃描線的左 右兩側(cè)，并成30~45度傾角聚光在物料面的掃描線上。
[0026]如圖1所示，本實用新型根據(jù)上述裝置剔除煙梗中煙拐的方法實施方式包括如下 步驟：
[0027]第一步、煙梗離散:通過振動輸送機(jī)1的作用首先使煙梗均勻鋪滿槽寬方向，同時 在槽體長度方向得到初步攤鋪，接近單層化狀態(tài);經(jīng)過初步攤鋪的煙梗進(jìn)入高速皮帶機(jī)2后 得到加速，最終在帶面上呈現(xiàn)完全離散化狀態(tài)；
[0028]第二步、采集圖像:經(jīng)過上述步驟處理后的煙梗，呈水平拋物狀進(jìn)入剔除系統(tǒng)3,在 通過圖像獲取裝置4下方時，借助照明光源5、背景光源6,圖像獲取裝置4采集煙梗原始圖像 并傳輸給圖像處理系統(tǒng)7;
[0029]第三步、圖像處理:采集到的煙梗原始圖像經(jīng)過二值化和煙拐識別處理后，將剔除 信號發(fā)給剔除閥8;
[0030] 第四步、剔除處理:剔除信號通過圖像處理系統(tǒng)7發(fā)出指令給剔除閥8,將混雜在煙 梗中的煙拐剔除，剔除下來的煙拐進(jìn)入煙拐通道10，而煙梗則進(jìn)入煙梗通道9。
[0031] 其中第三步圖像處理包含以下步驟：
[0032] a、二值化處理:將原始圖像進(jìn)行二值化處理得到二值化圖像；
[0033] b、二值化圖像進(jìn)行壓縮運(yùn)算:如圖2所示，首先將圖像的行像素數(shù)據(jù)兩兩進(jìn)行與運(yùn) 算將圖像壓縮為1/2,然后如圖3所示，將經(jīng)過首次壓縮的圖像的相鄰兩行和兩列像素數(shù)據(jù)4 個為一組進(jìn)行合并，將4個像素數(shù)據(jù)累加得到一個新的像素數(shù)據(jù)，這樣數(shù)據(jù)又壓縮為原來的 1/4,經(jīng)過兩次壓縮運(yùn)算后圖像數(shù)據(jù)壓縮為原二值化圖像的1/8;
[0034] c、如圖4所示，對壓縮圖像進(jìn)行篩子運(yùn)算：用一個ηΧη的篩子，以一個壓縮后的像 素大小為步長遍歷整個圖像。每移動一步將篩子覆蓋區(qū)域內(nèi)的像素數(shù)據(jù)累加得到m，比較m 和閥值k的大小，當(dāng)m 2 k時，判定該位置為煙拐，將當(dāng)前位置記錄在剔除控制矩陣表內(nèi)；
[0035] d、產(chǎn)生煙拐剔除信號：利用剔除控制矩陣表和剔除閥的位置對應(yīng)關(guān)系，產(chǎn)生煙拐 剔除信號。
[0036] 本實用新型中ηΧη篩子的個數(shù)η可以由公式：
向上取整得到，式中w為煙拐的平 均寬度、s為相機(jī)的線分辨率，閥值k取η值的0.8至0.9倍，所以通過調(diào)整w值的大小，可以控 制篩子的識別效果。
[0037]本實用新型中高速皮帶機(jī)2的輸送速度范圍為3m/s~7m/s，并且可變頻調(diào)速，通過 調(diào)整高速皮帶機(jī)2的速度來保證煙梗的離散效果。圖像獲取裝置4掃描線的長度等于高速皮 帶機(jī)2的皮帶寬度，確保圖像獲取裝置4可以采集到所有煙梗的原始圖像，掃描線與高速皮 帶機(jī)2的出料輥的水平距離B為10mm~30mm，確保煙梗在離開高速皮帶機(jī)2的瞬間即被圖像 獲取裝置4采集到圖像。
[0038]如上所述，僅為本實用新型的具體實施例，不能以此限定本實用新型的范圍，即依 本實用新型專利申請保護(hù)范圍所作的等同變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本實用新型涵蓋的范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種基于機(jī)器視覺剔除煙梗中煙拐的裝置，其特征在于，所述裝置包括振動輸送機(jī) (1)、與振動輸送機(jī)（1)銜接的高速皮帶機(jī)(2)、設(shè)置在高速皮帶機(jī)(2)后段的剔除系統(tǒng)(3); 其中，剔除系統(tǒng)(3)包括圖像獲取裝置(4)、照明光源(5)、背景光源(6)、圖像處理系統(tǒng)(7)、 位于高速皮帶機(jī)(2)后端的剔除閥（8)、煙梗通道(9)、煙拐通道（10);圖像獲取裝置(4);其 中照明光源（5)與背景光源(6)分別位于物料面的上下兩側(cè)，兩根照明光源(5)分別置于圖 像獲取裝置(4)掃描線的左右兩側(cè)，并成30~45度傾角聚光在物料面的掃描線上。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于機(jī)器視覺剔除煙梗中煙拐的裝置，其特征在于，所述 高速皮帶機(jī)(2)的輸送速度范圍為3m/s~7m/s，采用可變頻調(diào)速。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于機(jī)器視覺剔除煙梗中煙拐的裝置，其特征在于，所述 掃描線的長度等于高速皮帶機(jī)(2)的皮帶寬度，掃描線與高速皮帶機(jī)(2)的出料輥的水平距 離B為10mm~30mm。
【專利摘要】一種基于機(jī)器視覺剔除煙梗中煙拐的裝置，其特征在于，所述裝置包括振動輸送機(jī)(1)、高速皮帶機(jī)(2)、剔除系統(tǒng)(3)；其中，剔除系統(tǒng)(3)包括圖像獲取裝置(4)、照明光源(5)、背景光源(6)、圖像處理系統(tǒng)(7)、剔除閥(8)、煙梗通道(9)、煙拐通道(10)；本實用新型的有益效果是：可以控制篩子的識別效果；所述高速皮帶機(jī)的輸送速度范圍為3m/s～7m/s，并且可變頻調(diào)速；通過對二值化圖像進(jìn)行寬度方向1/4壓縮和高度方向1/2壓縮后，利用篩子方法快速檢測煙拐位置，檢測方法快速、高效、實時性強(qiáng)，可以滿足在線識別剔除的實時性要求。通過調(diào)整煙拐平均寬度參數(shù)w可以改變篩子的個數(shù)，調(diào)整剔除效果，彌補(bǔ)了現(xiàn)有純機(jī)械剔除技術(shù)的不足。
【IPC分類】B07C5/36, B07C5/04, B07C5/02
【公開號】CN205165209
【申請?zhí)枴緾N201520979406
【發(fā)明人】楊曉華, 張俊榮, 李江樂, 卯彥, 張云, 李艷華, 楊雄標(biāo), 楊松, 張云東
【申請人】云南昆船設(shè)計研究院
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年12月1日