基于智能相機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)加工過程中，有大量缺陷的煙支、煙包會被檢測出來，煙支中的煙絲則要回收利用，通過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，目前國內(nèi)常見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)的首要問題。殘煙絲異物智能剔除系統(tǒng)就是專門用于檢測殘煙絲中煙紙、煙嘴等雜物的系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過智能相機實時在線檢測殘煙絲，通過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。

關鍵詞：智能相機 圖像處理 殘煙絲回收處理

中圖分類號：TP274.3 文獻標識碼：A 文章編號：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)加工過程中，大量有缺陷的煙支、煙包會被檢測出來，煙支中的煙絲則要回收利用，通過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，目前國內(nèi)常見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)的首要問題。

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

1 殘煙絲異物智能剔除系統(tǒng)和智能相機簡介

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、光學、軟件、機械、電氣等功能系統(tǒng)，系統(tǒng)通過圖像軟件算法處理，來檢測識別煙草中的雜物，并高速驅(qū)動高速氣閥剔除相應的雜物，整體提升煙草工業(yè)的食品級水準的發(fā)展。

殘煙絲異物智能剔除系統(tǒng)通過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剔除功能。該系統(tǒng)中核心是高速智能相機，智能相機能實時采集圖像，并通過自身軟件算法實時判斷雜物及其圖像定位，通過總線將信息傳遞給控制執(zhí)行系統(tǒng)，驅(qū)動高速閥將雜物剔除。圖1是殘煙絲異物智能剔除系統(tǒng)圖。

1.2 智能相機

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

智能相機具有如下特點：

（1）結構緊湊、集成度高、性能穩(wěn)定、故障率低，運算能力等同于PC。

（2）工作過程可完全脫離PC機，與生產(chǎn)線上其他設備連接方便。

（3）提供開基本的圖像處理庫，能進行源碼級的二次開發(fā)。

（4）增益可調(diào)，可控電子快門，全局曝光，快門時間可軟件設置。

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

2 智能相機在殘煙絲異物智能剔除系統(tǒng)的原理與應用

2.1 智能相機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)主要包含智能相機圖像處理系統(tǒng)、高速閥驅(qū)動系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)。智能相機實時在線采集殘煙絲圖像，通過智能相機軟件算法平臺實時分析殘煙絲中的雜物信息，通過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。

為了提升檢測效果，提升圖像的色差比對效果，在相機檢測中應用藍色光源，藍色光源打到殘煙絲檢測面，將殘煙絲與雜物色差拉大，提升檢測效果。圖3是圖像檢測框架圖。

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

2.2 智能相機在殘煙絲異物智能剔除的實際應用

殘煙絲異物智能剔除系統(tǒng)通過智能相機實時采集圖像，通過藍色光源將殘煙絲與雜物色差拉大，智能相機通過軟件算法平臺實時計算雜物信息，分析出雜物位置、雜物分類等信息，通過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)實時啟動相應的高速閥，將雜物剔除。

智能相機因其具有高速穩(wěn)定的圖像處理系統(tǒng)，能簡化圖像后續(xù)開發(fā)周期，在殘煙絲異物智能剔除系統(tǒng)具有較好的應用效果，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)實際應用效果比對圖。

3 結語

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)設備發(fā)展的高科技產(chǎn)品系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過圖像軟件處理實時剔除殘煙絲雜物，提升了煙草工業(yè)的食品級水準。

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

參考文獻

[1] 殘煙絲異物智能剔除系統(tǒng)技術手冊[Z].南京：南京大樹智能科股份有限公司，2013：30-50.

[2] 陽憲慧.現(xiàn)場總線技術及其應用[M].北京：清華大學出版社，1999：108-130.

[3] 王慶友.圖像傳感器應用技術[M].北京：電子工業(yè)出版社，2003.

[4] 郭梯云.數(shù)據(jù)傳輸[M].北京：人民郵電出版社，1998：198-206.

[5] 阮秋琦.數(shù)字圖像處理基礎[M].北京：清華大學出版社， 2009.

[6] 康耐視智能相機技術手冊[Z].北京：康耐視（中國）有限公司，2013.