摘要：在卷煙產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，為了保證煙品的質(zhì)量，各類檢測技術(shù)如機械接觸式、光電非接觸式、微波檢測技術(shù)、核能力檢測技術(shù)、機器視覺技術(shù)等等。本文主要介紹機器視覺在煙草生產(chǎn)過程中的應(yīng)用。

目前，中國煙草機械卷接設(shè)備卷接速度已由3000支/分鐘提高到10000支/分鐘，實現(xiàn)了從低速到高速的跨越。卷接設(shè)備隨卷接速度的大幅提升，齒輪傳動配合的速度在不斷加快，圓柱固持和螺紋鎖固等技術(shù)得到更廣泛的應(yīng)用。同時，由于生產(chǎn)速度加快，產(chǎn)品檢測能力急需大幅提高，對各類檢測技術(shù)提出了更高的要求。

視覺檢測技術(shù)是精密測試技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)最具有發(fā)展?jié)摿Φ男录夹g(shù)，它綜合運用了電子學(xué)、光電探測、圖象處理和計算機技術(shù)，將機器視覺引入到工業(yè)檢測中，實現(xiàn)對物體（產(chǎn)品或零件）三維尺寸或位置的快速測量，具有非接觸、速度快、柔性好等突出優(yōu)點，在現(xiàn)代制造業(yè)中有著重要的應(yīng)用前景。本文主要介紹機器視覺在煙草生產(chǎn)過程中的應(yīng)用。

一、煙絲異物剔除方面的應(yīng)用

通過機器視覺在煙葉初加工的打葉復(fù)烤絲、葉絲和梗絲的制絲生產(chǎn)線上來去除霉變煙葉、金屬、塑料、紙張、黑色橡膠、玻璃紙、麻繩、線狀物、不同結(jié)構(gòu)的非煙草物體等。

剔除系統(tǒng)由四個主要部件組成，包括進料輸送機、視頻組件、回收箱和電控柜。通過這四個組件協(xié)調(diào)工作，對煙葉中的異物進行識別、分揀與剔除。系統(tǒng)采用先進的計算機控制技術(shù)、實時數(shù)字圖像處理技術(shù)、模式識別技術(shù)、人工智能技術(shù)以及復(fù)雜可靠的機械設(shè)備。通過應(yīng)用線陣CCD技術(shù)，采集5m/s～7m/s速度從皮帶機輸出端平拋出的單層煙葉流圖像，進而進行圖像分析，做出相應(yīng)判斷，快速電磁閥氣吹系統(tǒng)保證了從判斷到剔除的實時性和準(zhǔn)確性。圖像處理采取4臺計算機并行工作方式，一次完成全部4臺像機的配方采樣工作，建好一個樣本只需要操作一次，時間一般不超過6分鐘它對提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高企業(yè)的市場競爭能力具有十分重要的意義。

二、小包外觀檢測上的應(yīng)用

產(chǎn)品質(zhì)量就是企業(yè)的生命，卷煙包裝是識別卷煙品牌最直接的標(biāo)志，包含了工藝設(shè)計、材料、印刷等多方面的因素，卷煙包裝的質(zhì)量對于實現(xiàn)卷煙產(chǎn)品價值和使用價值上顯得尤為重要。在煙包產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量，在機器視覺應(yīng)用之前我們一般均采用人工抽檢方式，通過肉眼進行在線檢測，然而此種檢測方式市場回饋很多問題，不合格產(chǎn)品形形色色。為了解決此類問題，應(yīng)用機器視覺的小包外觀檢測系統(tǒng)應(yīng)運而生，眾多煙包常見的問題都能被很好檢測，譬如：露白、口花、翹邊、白包、反包等。

現(xiàn)有小包外觀檢測方面的應(yīng)用也經(jīng)歷了多個階段，從黑白檢測到彩色檢測,從智能檢測到PC集成,隨著機器視覺技術(shù)的發(fā)展,各方面檢測能力也有很明顯的提高。現(xiàn)在外觀檢測系統(tǒng)一般由:高分辨率彩色工業(yè)鏡頭、圖像采集卡、工控機、PLC控制單元、機器視覺LED光源、檢測軟件等組成。

高像素的工業(yè)相機將煙包拍攝并轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像信號,傳送給專用的圖像處理系統(tǒng),根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息,轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號,圖像系統(tǒng)對這些信號進行各種運算來抽取目標(biāo)的特征,然后根據(jù)結(jié)果來控制剔除閥或報警裝置的動作。實現(xiàn)在高速的運轉(zhuǎn)機器上的全面質(zhì)量監(jiān)控,做到每個產(chǎn)品都經(jīng)受嚴格的檢查,確保有外觀缺陷的產(chǎn)品流入市場,影響消費者利益。

三、條包外觀檢測上的應(yīng)用

條包外觀檢測系統(tǒng)的出現(xiàn)保證了條包產(chǎn)品外皮和玻璃紙的包裝質(zhì)量，通過對條包多個面的在線檢測，顯示相應(yīng)數(shù)據(jù)從而判斷被檢測產(chǎn)品的質(zhì)量好壞，如果產(chǎn)品質(zhì)量有問題，則可以準(zhǔn)確無誤地將不合格品剔除。

條包外觀檢測系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)的選擇，為了保證圖像的質(zhì)量和采集速度，必須對光電傳感器、相機、光源、圖像采集卡以及它們的安裝位置做綜合考慮和設(shè)計。條包的外觀尺寸一般為290mm*900m*50mm，要求檢測條包的四個側(cè)端面和一個正端面。由于煙包為運動物體，必須選用逐行掃描相機，防止隔行掃描相機造成的奇偶場重影問題。按照曝光時間內(nèi)物體運動不超過1pixel的原則，在現(xiàn)場根據(jù)傳輸帶的速度進行實際的設(shè)置。

該方面的應(yīng)用主要難點在于，通過六個相機同步檢測煙條5個面，數(shù)據(jù)量和實時性很難保證，然而通過采用PCBASE方式將采集卡與相機分離，明顯提高了系統(tǒng)檢測能力，也解決了所面臨的問題。

四、煙支外形方面的檢測應(yīng)用

煙支檢測系統(tǒng)是香煙包裝機中不可缺少的包裝質(zhì)量控制部件,它檢測香煙小包中缺支、缺嘴、空頭、反支等情況,確保香煙出廠的品質(zhì)。煙支外形的檢測應(yīng)用主要是為了保證煙支盤紙在生產(chǎn)過程中能夠準(zhǔn)確完好的覆蓋煙支表面，鋼印位置無偏差，從而保證單支煙品的質(zhì)量。

高速的卷接機生產(chǎn)速度達到10000支/分以上，各類檢測手段則只有達到更高的檢測速度才能滿足。盡管現(xiàn)有很多CCD相機已經(jīng)有了很大的進步，但是檢測能力絕對達不到10000次/分。尋找新的機器視覺檢測方式，提高檢測速度是關(guān)鍵，CMOS相機技術(shù)經(jīng)過近幾年的發(fā)展，速度和檢測能力都已經(jīng)有很明顯的提高，最高速達到1000幀/S，煙支外形方面的檢測才成為可能。

五、機器人方面的應(yīng)用

隨著科技的進步，機器人技術(shù)已經(jīng)在多個行業(yè)廣泛應(yīng)用，煙草業(yè)的拆垛、堆垛很多也都已經(jīng)采用機器人。

機器人通過多種電容、電感、光電等傳感器信號來判斷物體的存在，從而進行相關(guān)的動作，機器視覺的應(yīng)用避免了很多可能產(chǎn)生的誤檢測，提高了機器人的執(zhí)行能力，也為進一步的智能應(yīng)用提供了更大的可能。

結(jié)語

本文探討了基于機器視覺的外觀檢測系統(tǒng)在煙草行業(yè)中的各種應(yīng)用中的相關(guān)技術(shù)。機器視覺技術(shù)成熟應(yīng)用于煙草行業(yè)多個生產(chǎn)過程，性能良好，節(jié)省大量人力、物力，其應(yīng)用前景極為廣闊。隨著煙草行業(yè)提質(zhì)降耗工作的全面實施，視覺外觀檢測系統(tǒng)的進一步開發(fā)應(yīng)用必將推動煙草行業(yè)的整體發(fā)展。