自動化檢測技術在煙草物流入庫端的研究與應用

胥國芳，姜漢棟，李瀟飏

（湖北中煙工業有限責任公司，湖北武漢 430040）

0 引言

檢驗貨物是倉儲業務中的一個重要環節，在生產型企業中物料入庫的質量直接影響后續的出庫轉運和生產質量。入庫檢測主要分為數量檢驗、外觀質量檢驗和包裝檢驗，即復核貨物數量是否與入庫憑證相符，貨物質量是否符合規定的要求，貨物包裝能否保證在儲存和運輸過程中的安全。

（1）按照傳統的檢驗方法，數量檢驗分為3 種形式，即計件、檢斤、檢尺求積。

（2）外觀檢驗是指通過人的感覺器官檢查商品外觀質量的檢查過程，主要檢查貨物的自然屬性是否因物理及化學反應而造成負面的改變，是否受潮、沾污，商品有無損傷及商品包裝的牢固程度。

（3）包裝檢驗一般是采用眼看、手摸的方法進行檢查、驗收。

1 煙葉高架庫基本情況

湖北中煙武漢卷煙廠自2018 年易地技改正式投產使用以來，智能物流在新廠內得到廣泛使用，廠內6 個大規模的智能高架庫（煙葉高架庫、煙絲高架庫、輔料高架庫、成品高架庫、濾棒高架庫、輔料高架庫），采用KUKA 機器手、豐田環形穿梭車、德馬泰克堆垛機、范德蘭德分揀線等一系列進口先進設備，實現了廠內智能物流。本文針對煙葉庫在使用過程中出現的一系列問題，通過在人的感官檢查的基礎上添加一系列智能入庫檢測，如可視化檢測、外形檢測、微波水分檢測等，分析自動化檢測入庫的重要性，生產、設備維護和產品質量均有明顯提升。

武漢卷煙廠煙葉庫一共有13 500 個貨位，按年產225 萬箱卷煙（9000 箱/d）來計算，每天所需實托盤1442 個、存儲時間為9.36 d。在這種高效物料流動的情況下，入庫的檢測更為重要，而傳統的入庫檢測方法已經不能滿足生產的需求。因此，煙葉庫的入庫檢測添加了可視化檢測、外形檢測、微波水分檢測等項目，以實現自動化入庫檢測系統。

2 入庫自動化檢測系統

2.1 煙包外觀可視化檢測

2.1.1 煙箱和托盤規格的審核

檢測操作首先需要明確檢測標準，必須要統一紙箱規格。為此，經協商明確紙箱及托盤的標準規格，紙箱為136 mm×72 mm×725 mm（長×寬×高），托盤外形為1200 mm×800 mm×150 mm（圖1）。

圖1 煙箱三維示意

2.1.2 煙箱入庫標準及檢測要求

（1）對于扎帶的數量、打結情況，要求如下：①扎帶數量不小于3 個，無斷裂情況；②無人工打結塊；③扎帶距離端面最近不小于50 mm（距離可以人工更改）。

（2）對于紙箱的貨叉作業端面，要求如下：①在紙箱的貨叉作業端面檢測無脫落、散落的扎帶；②對紙箱的翹邊情況進行分析和識別，無翹邊；③對紙箱的掉皮情況進行分析和識別，掉皮長度不大于100 mm、面積不大于10 000 mm2，無破損穿透現象。

2.1.3 安裝視頻檢測裝置后設置標準樣本

安裝后對入庫的煙包進行拍照取樣，篩選出幾組具有代表性的標準煙包照片作為樣本。在嚴格遵守煙箱入庫標準要求下，這樣既可以更加直觀地顯現出檢測效果，也提高了異形煙包的剔除率，做到準確識別、精確剔除。

經過比對挑選，確定了規范煙包入庫的效果圖片，在規范的煙包上方可以清楚地看到有4 根均勻分布的打包帶，且沒有打結的情況；在側面未見翹腳、破損的情況（圖2）。

圖2 煙箱入庫效果圖

通過對比研究可知，異形煙包存在有明顯破損、褶皺，問題在于側面較多發生，所以需要更加關注煙包側面的紙箱（圖3）。

圖3 有缺陷的異形煙包

2.1.4 檢測功能

問題煙包經過上封面、兩側面時，拍下檢測照片（圖4）。

圖4 煙包檢測界面

（1）對于問題主要存在的煙包兩側面，采用多種檢測判斷技術，如缺陷檢查、邊緣檢測、翹腳檢測等。實際測試結果表明，上述3 種檢測方式配合使用時效果最佳。檢測方法的設置如圖5 所示，按照選擇主界面的“檢查參數設置”—“選擇設置參數”—“啟用設置”的順序設置。設置異形煙包檢測后效果，按照需檢測范圍拖動鼠標即可更改檢測范圍，從而提高檢測效果及異形煙包的剔除率（圖6）。

圖5 煙包檢查參數設置

圖6 調整煙包的檢測范圍

（2）對于問題發生不多的上側面，可以減少檢測判斷技術，這樣會降低煙包檢測的誤剔除率，避免正常煙包被退出庫，減少人工二次檢查重復性工作，節約人力物力的浪費。這在一定程度可以降低技術檢測門檻，可以更大限度地合理使用檢測功能。

另外，檢測煙包時還會記錄煙包不良品數目、計算不良品剔除率，同時對缺陷進行分類、保存缺陷照片。該系統可以查詢到一年以內的圖像，便于對上游部門進行意見反饋。

2.2 煙包外形檢測

外形檢測是一種簡單有效的外形尺寸檢測手段，根據煙箱外觀的長寬高尺寸，在外形檢測支架相對應的位置安裝光電傳感器裝置進行探測，如果有煙箱尺寸超出標準范圍，則由倉儲控制系統（Warehouse Controll System，WCS）直接將該煙包剔除到剔除口站臺，絲毫不影響后面的煙包正常進行檢測申請。剔除口的煙包則由人工進行檢查并更換煙箱外包裝后，重新上線檢測。

在實施煙包外形檢測后，堆垛機叉取煙包、煙包放入貨位和煙包出庫運行的故障率大幅下降，輥道輸送機和鏈條輸送機也減少了外力作用的磨損。

2.3 在線微波水分檢測

微波水分檢測是在煙葉庫入庫口檢測煙包水分異常和煙葉是否霉變等異常情況，主要由發送和接收兩個傳感器來完成：傳感器通過微波發射接收系統向被測介質發射微波信號，電磁能在穿過被測介質時，介質中的水分子會吸收電磁場中的能量。而這部分被吸收的能量與水分子含量有線性關系，不同的電磁頻段、在不同的含水率和介質間其特性都不同，通過同時發射多段不同頻率的頻譜，結合數據模型和特殊算法就能確定被測介質的水分含量與密度。同時，可以根據水分值識別出霉變煙包并剔除。

武漢卷煙廠煙葉庫是保證制絲車間葉片處理段物料持續供應的關鍵一環，煙葉庫物流系統的正常運行不僅能保障制絲生產線的正常生產，還會對切片回潮后的煙葉質量產生一定影響。物流煙葉庫中的煙包水分值主要通過入庫時微波讀取的方式獲取，在煙包出庫過程中，不同年份、等級的煙包按照葉組配方等級排序后進入葉片處理段時（圖7），回潮控制系統將微波讀取的煙包水分值作為依據進行定量加水。由于水分誤差帶來的波動性，對回潮機控制系統的要求增高，出口水分的穩定性不能得到有效控制，直接影響回潮出口煙葉的質量。因此，通過多渠道獲取煙包的真實水分并按照其高低進行排序后出庫，對于提高出口水分的穩定性、減少操作人員工作量以及降低回潮機的控制難度，具有重要意義。

圖7 煙包出庫水分值

3 結論

煙包入庫檢測直接影響著設備的故障率和生產效率。在增加入庫檢測裝置之前，每月因紙箱破損、打包帶脫落、煙包尺寸超標等原因造成的設備故障在25 起左右。安裝煙包入庫檢測后，杜絕不合格煙包的入庫，使因煙包原因造成的設備故障率降為零，保證物流設備穩定有序的運行。