基于智能相机的残烟丝异物智能剔除系统的研究

付航 李果 许成 袁兴 朱云霞 闻平

摘 要：卷烟企业在生产加工过程中，有大量缺陷的烟支、烟包会被检测出来，烟支中的烟丝则要回收利用，通过残烟回收装置处理后的烟丝可再得以利用，尽可能减少原材料的浪费，目前国内常见的残烟处理方法有刀剖分解法、胶棒摔打法、水湿处理法，但所有的方法都不能避免烟纸的破碎混合到回收的烟丝中，如何提高烟丝纯净度成了生产企业的首要问题。残烟丝异物智能剔除系统就是专门用于检测残烟丝中烟纸、烟嘴等杂物的系统，该系统通过智能相机实时在线检测残烟丝，通过软件分析判断并剔除烟纸等杂物，提升残烟丝的回收利用率。

关键词：智能相机 图像处理 残烟丝回收处理

中图分类号：TP274.3 文献标识码：A 文章编号：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

卷烟企业在生产加工过程中，大量有缺陷的烟支、烟包会被检测出来，烟支中的烟丝则要回收利用，通过残烟回收装置处理后的烟丝可再得以利用，尽可能减少原材料的浪费，目前国内常见的残烟处理方法有刀剖分解法、胶棒摔打法、水湿处理法，但所有的方法都不能避免烟纸的破碎混合到回收的烟丝中，因此如何提高烟丝纯净度成了生产企业的首要问题。

残烟丝异物智能剔除系统采用图像处理与识别方法，根据物体颜色、形状、纹理、图案等多方面性状特征，在线识别残烟丝中的异物，如：烟纸屑、嘴棒丝团等，并实时剔除异物，提高烟丝品质。

1 残烟丝异物智能剔除系统和智能相机简介

1.1 残烟丝异物智能剔除系统

残烟丝异物智能剔除系统是现代工业发展的高科技产物，该系统集图像学、光学、软件、机械、电气等功能系统，系统通过图像软件算法处理，来检测识别烟草中的杂物，并高速驱动高速气阀剔除相应的杂物，整体提升烟草工业的食品级水准的发展。

残烟丝异物智能剔除系统通过高速总线将图像采集处理系统、软件算法系统、高速驱动气阀系统、电气系统等功能系统高速通讯，从而满足残烟丝杂物高速有效的检测剔除功能。该系统中核心是高速智能相机，智能相机能实时采集图像，并通过自身软件算法实时判断杂物及其图像定位，通过总线将信息传递给控制执行系统，驱动高速阀将杂物剔除。图1是残烟丝异物智能剔除系统图。

1.2 智能相机

智能相机（Smart Camera）并不是一台简单的相机，而是一种高度集成化的微小型机器视觉系统。它将图像的采集、处理与通信功能集成于单一相机内，从而提供了具有多功能、模块化、高可靠性、易于实现的机器视觉解决方案。同时，由于应用了最新的DSP、FPGA及大容量存储技术，其智能化程度不断提高，可满足多种机器视觉的应用需求。

智能相机具有如下特点：

（1）结构紧凑、集成度高、性能稳定、故障率低，运算能力等同于PC。

（2）工作过程可完全脱离PC机，与生产线上其他设备连接方便。

（3）提供开基本的图像处理库，能进行源码级的二次开发。

（4）增益可调，可控电子快门，全局曝光，快门时间可软件设置。

自带多路数字I/O、100 MB以太网、RS232口接口。

2 智能相机在残烟丝异物智能剔除系统的原理与应用

2.1 智能相机在残烟丝异物智能剔除系统的原理

残烟丝异物智能剔除系统主要包含智能相机图像处理系统、高速阀驱动系统、电气系统。智能相机实时在线采集残烟丝图像，通过智能相机软件算法平台实时分析残烟丝中的杂物信息，通过总线将杂物位置信息传递给剔除处理单元，剔除系统根据智能相机处理信息将杂物剔除。图2是残烟丝异物智能剔除系统整体框架图。

为了提升检测效果，提升图像的色差比对效果，在相机检测中应用蓝色光源，蓝色光源打到残烟丝检测面，将残烟丝与杂物色差拉大，提升检测效果。图3是图像检测框架图。

在剔除系统中引入带先导功能的高速剔除阀，该类阀具有相应高速、剔除响应快、密封性能好等优势。剔除控制系统采用高速运算可编程控制系统，能提升通讯运算效率，提升剔除的效率与准确度。

2.2 智能相机在残烟丝异物智能剔除的实际应用

残烟丝异物智能剔除系统通过智能相机实时采集图像，通过蓝色光源将残烟丝与杂物色差拉大，智能相机通过软件算法平台实时计算杂物信息，分析出杂物位置、杂物分类等信息，通过高速总线将信息传递给剔除高速控制系统，剔除高速控制系统实时启动相应的高速阀，将杂物剔除。

智能相机因其具有高速稳定的图像处理系统，能简化图像后续开发周期，在残烟丝异物智能剔除系统具有较好的应用效果，大大提升了残烟丝回收质量。图4残烟丝异物智能剔除系统实际应用效果比对图。

3 结语

现在烟草工业随着现代工业的发展得到了飞速的发展，残烟丝异物智能剔除系统就是烟草工业设备发展的高科技产品系统，该系统通过图像软件处理实时剔除残烟丝杂物，提升了烟草工业的食品级水准。

残烟丝异物智能剔除系统包含智能相机系统、高速阀剔除系统、电气控制系统，智能相机通过软件平台实时采集残烟丝图像，通过软件算法实时分析杂物信息，通过光源系统拉大色差，通过高速阀实时剔除杂物，提升了残烟丝的回收质量，提升了烟草系统工艺水平。

参考文献

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