CCD影像檢測預警系統在卷煙工業企業中運用分析

摘要：文章主要從技術層面針對CCD影像檢測預警系統進行分析，明確了CCD影像檢測的工作過程及工作原理，指出了影響檢測的因素，并基于此項系統應用建立相應的預警系統架構，進而對其在卷煙工業企業中的運用加以闡述，以期實現企業發展水平的快速提升，創造更多經濟與社會效益。

關鍵詞：CCD影像檢測預警系統；卷煙工業企業；運用研究

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2023.03.042

中圖分類號：TP 391.41" " " " " " " "文獻標示碼：A" " " " " " " "文章編碼：1672-7274（2023）03-0-03

Application of CCD Image Detection and Early Warning System in Cigarette Industry Enterprises

ZHANG Xiushi1， YAO Dong1， ZHAO Lu1， LIU Kun1， ZHAO Jia2

（1. Fuyang Cigarette Factory of Anhui China Tobacco Industry Co.， Ltd.， Fuyang 236020， China; 2. Changsha Infotech Technology， LLC.， Changsha 410000， China）

Abstract： This paper mainly analyzes the CCD image detection and early warning system from the technical level， clarifies the working process and working principle of CCD image， puts forward the factors that affect the detection， and establishes the corresponding early warning system architecture based on this system application， and then expounds its application in cigarette industry enterprises. By promoting its application in cigarette industrial enterprises， we can realize the rapid improvement of enterprise development level and provide more economic and social benefits for them.

Key words： CCD image detection and early warning system; cigarette industry enterprises; applied research

近年來，隨著卷煙工業生產“上技術、上水平、創一流”的戰略目標的提出，卷煙工業企業建立了更為嚴格的質量管理控制體系，而卷煙的外觀質量控制就是其中的關鍵一環。當前，卷煙工業企業在進行產品外觀檢測的過程中，逐漸利用CCD影像檢測預警系統代替了傳統的視頻監控系統，實現了生產質量控制技術的再造升級，推動了卷煙工業企業生產線朝著智能化、自動化的方向發展。

1" CCD影像檢測概述

1.1 CCD簡介及工作過程

CCD本身是指一種電荷耦合的器件，目前CCD被廣泛地用于數字攝影、天文成像以及光學遙感探測等領域。作為一種非接觸式的圖像傳感器件，近年來CCD越來越多地被應用于工業生產監測當中[1]。CCD的工作過程可以簡單地概括為光電轉換、電荷存儲、電荷轉移以及電荷檢測四個部分。借助于CCD圖像傳感器可以將光信號轉變為電信號，然后生成可被識別和檢測的像素圖形，為后續視覺檢測工作的開展提供重要載體。

1.2 CCD影像檢測工作原理

相比于傳統的視頻監控，CCD影像檢測最大的特點就是用機器代替人眼來進行產品外觀的測量和判斷。CCD影像檢測的工作原理就是通過CCD圖像攝取設備對檢測對象進行畫面捕捉，然后將其轉換為圖像信號，并將生成的圖像信號發送到專用的圖像處理系統當中[2]。圖像處理系統會根據圖像信號中的像素分布、亮度以及色彩等信息，再將其轉化為數字信號，圖像處理系統對這些數字信號加以識別和判斷，提取相應的目標特征，比如產品的長度、面積等，然后根據系統中預設的范圍和條件，進行自動的識別，判斷產品是否合格。

1.3 CCD影像檢測的應用

CCD影像檢測在防止缺陷產品交付方面有著非常重要的應用價值，已經成為工業生產領域用于工業產品檢測與識別的高新技術。CCD影像檢測通過機器視覺進行檢測，在一定程度上提高了生產檢測的自動化以及智能化程度，以機器視覺來代替人工視覺，能夠最大限度地減少人為誤差，提高工業生產檢測的效率和準確性。在信息科技飛速發展的時代，以CCD機器視覺影像檢測為代表的高新技術在工業生產中的應用越來越廣泛，尤其是在應對日益復雜的生產線和大批量的工業產品時，CCD機器視覺影像檢測必將會取代人工成為新一代自動化檢測與識別技術的標桿。

1.4 影響CCD影像檢測的因素

在應用CCD影像檢測系統進行有關產品外觀與質量檢測識別的過程中，需要重點關注以下幾個因素。首先是照明，這是影響CCD影像檢測系統數據輸入質量和應用效果的關鍵因素。目前在CCD影像檢測識別領域，還沒有統一且通用的視覺照明設備，因此必須要結合實際的生產情況和檢測需求，選擇合適的照明設備。其次是光源，從大的分類上來說，光源分為可見光和不可見光。在CCD影像檢測系統當中大多使用可見光，可見光包括熒光燈、水銀燈、鈉燈[3]等，在應用CCD影像檢測系統時，如果這一類的可見光源不能保持穩定，會對圖像質量產生一定的影響。

2" 基于CCD影像檢測技術的預警系統架構

2.1 CCD影像檢測預警系統概述

基于CCD影像識別以及PLC技術可以建立起相應的CCD影像檢測預警系統，這一系統主要用于對產品的外觀進行智能化和自動化的檢驗與識別，檢出外觀質量不合格不達標的部分[4]。CCD影像檢測預警系統依托CCD圖像傳感器來對相應的目標產品進行圖片的集中采集，經由圖片處理系統進行識別和數據處理，根據系統中預設的預警模型，來對其中不合格的部分發出預警推送信息，并且進行分類統計，生產技術人員可以根據相應的預警分析結果及時加以處理。

2.2 CCD影像檢測預警系統架構

CCD影像檢測預警系統整體架構可以分為三部分，即數據采集層、數據存儲層、業務應用層，其系統架構如圖1所示。

2.2.1 數據采集層

在數據采集層，主要是借助數采上位機來提供相應的邊緣服務，依托PLC技術，對設備層的各類CCD檢測設備提供數據采集服務，以實現對生產線或者車間所有設備的現場化、動態化數據采集和上傳。在這個過程中需要根據設備層CCD檢測設備的數量來配置相應的接口，以實現對CCD檢測系統狀態以及各類CCD圖片等數據的實時采集[5]。同時依托標準化的數據通信接口，來完成數據過濾、數據清洗、數據配置以及數據分發，為后續的標準化模型配置奠定重要基礎。

2.2.2 數據存儲層

CCD影像檢測預警系統的數據存儲層，通過與數據采集層建立相應的數據存儲接口，確保數據采集層所采集的實時數據或者歷史數據能夠及時上傳到業務數據庫、實時數據庫或者大數據平臺，進而實現數據應用和數據分發。

2.2.3 業務應用層

CCD影像檢測預警系統的業務應用層，其實也就是我們平常所說的預警平臺。在業務應用層，利用數據存儲層中所集中存儲的有關CCD檢測設備的實時數據和歷史數據，對其進行進一步的數據分析和統計，依托OPC技術、大數據分析技術、圖像識別技術以及復雜報表技術等關鍵技術[6]，根據事先設定的預警模型，通過對CCD檢測圖像有關數據的實時對比處理，及時發現產品的缺陷，然后發出預警推送信息，有關人員在經過判定后，再進行下一步的預警處理。通過有效的預警，能夠更好地實現對產品質量和外觀的控制，有利于分層預警機制以及閉環處理機制的建立。

2.3 CCD影像檢測預警系統中的關鍵技術

在CCD影像檢測預警系統當中，會應用到一些關鍵技術，主要包括OPC、圖像識別、復雜報表等技術。首先來看OPC技術，它是用于給工業控制系統應用程序之間的通信建立接口的一個標準，進而在工業控制領域提供一種標準化的數據訪問機制，通過軟硬件的分離，來確保數據交換的順暢性和透明性，使得工業控制設備與控制軟件之間有更加統一的數據存儲規范。過去在對工業控制設備進行數據信息存取時，對應的每一個應用軟件都要編寫單獨的接口函數，隨著生產設備的不斷升級轉化，給軟件開發商帶來了非常大的挑戰，一旦出現接口不一致的情況，那么就很難建立起高效的數據采集、存儲和應用系統[7]。而OPC技術的運用則很好地解決了這一難題，使設備間的通信和數據傳遞都更為簡單，依托OPC技術的CCD影像檢測預警系統也更具可靠性、可操作性和高效性。圖像識別技術是人工智能領域的一項關鍵技術，對相關圖像該技術依據其主要特征進行對象識別。在CCD影像檢測預警系統當中，先通過計算機生成不同的圖像識別模型，如卷煙模型，在進行系統分析和處理時，就可以對形狀、模式、曲線等和模型進行對比進而完成自動化的識別與評價。在CCD影像檢測預警系統的業務層，復雜報表技術起到非常關鍵的作用。要對數據存儲層的有關數據進行統計和分析，不能是簡單的數據累加，否則所得到的數據預警模型缺乏精準性，這時就需要利用復雜報表技術對海量的生產數據進行科學采樣運算，通過數據抽取方式完成數據挖掘和數據分析工作。

3" CCD影像檢測預警系統在卷煙工業企業中的運用

3.1 概述

CCD影像檢測預警系統在卷煙工業企業中具有十分重要的應用價值。在卷煙工業企業生產過程中，CCD影像檢測預警系統可以輔助進行卷煙制造的生產質量控制與管理，主要用于對煙支、小包煙以及條裝煙、箱裝煙的質量外觀進行檢測。依托CCD影像檢測預警系統，能夠更好地實現對卷煙產品的質量控制，防止出現大的產品質量問題，同時在預警系統上建立分級預警機制以及閉環處理機制，能夠切實提升卷煙生產車間以及相關職能部門質量管控的實效性，提高卷煙生產工藝質量控制管理的智能化、自動化、精益化水平，助力卷煙工業企業達成提質增效、爭創一流的發展目標[8]。

3.2 系統功能架構

在卷煙生產制造的過程中，CCD影像檢測預警系統主要用于進行工藝質量的監測和管控，在此目標下構建基于卷煙生產的預警系統。該系統主要包括診斷與預警、預報警監視服務、終端預報警監視、中控報警監視、工藝預警分析、告警處理及跟蹤、預報警統計分析這幾部分。在執行影像檢測預警業務時，首先由卷煙生產車間、工藝部門和技術部門共同進行診斷和預警模型的搭建，之后再利用數據采集系統對卷煙生產相關的工藝質量數據進行收集和反饋，根據采集的數據在服務器上部署相應的預報警服務，通過數據掃描方式進行報警監視。如果報警監視發現異常，就會產生警報并生成工藝質量預報警記錄，然后以短信或者是其他方式進行警告分發，相關責任人接收到預警信息之后，立即進行警告處理；如果需要轉下級處理，還要及時進行轉達，直到警告解除。警告解除之后，還要進行處理效果的驗證，CCD影像檢測預警系統在進行實時數據采集的過程中會自動完成驗證。最后通過警告分析和跟蹤，可以生成相應的預警統計分析經驗庫和數據庫，為卷煙生產工藝優化和改進提供重要的信息支撐。

4" 結束語

綜上，CCD影像檢測預警系統具有較強的可操作性、可靠性，將其應用于工業生產當中，能夠切實提升工業產品質量控制效率和水平，幫助企業建立和完善工藝質量預防管控系統，使企業在糾偏檢測工作中取得良好實效。■

參考文獻

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[3] 楊浩，張平澤，吳志鋒，等．線陣CCD在收放卷糾偏檢測中的應用[J]．福建電腦，2022，38（8）：22-24.

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