摘要：在卷煙產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中，為了保證煙品的質(zhì)量，各類(lèi)檢測(cè)技術(shù)如機(jī)械接觸式、光電非接觸式、微波檢測(cè)技術(shù)、核能力檢測(cè)技術(shù)、機(jī)器視覺(jué)技術(shù)等等。本文主要介紹機(jī)器視覺(jué)在煙草生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用。
　　關(guān)鍵詞：機(jī)器視覺(jué)；煙草；檢測(cè)技術(shù)
　　目前，中國(guó)煙草機(jī)械卷接設(shè)備卷接速度已由3000支/分鐘提高到10000支/分鐘，實(shí)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(dòng)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(shí)，由于生產(chǎn)速度加快，產(chǎn)品檢測(cè)能力急需大幅提高，對(duì)各類(lèi)檢測(cè)技術(shù)提出了更高的要求。視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)是精密測(cè)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(yùn)用了電子學(xué)、光電探測(cè)、圖象處理和計(jì)算機(jī)技術(shù)，將機(jī)器視覺(jué)引入到工業(yè)檢測(cè)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)物體（產(chǎn)品或零件）三維尺寸或位置的快速測(cè)量，具有非接觸、速度快、柔性好等突出優(yōu)點(diǎn)，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(jī)器視覺(jué)在煙草生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用。
　　一、小包外觀檢測(cè)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(shí)別卷煙品牌最直接的標(biāo)志，包含了工藝設(shè)計(jì)、材料、印刷等多方面的因素，卷煙包裝的質(zhì)量對(duì)于實(shí)現(xiàn)卷煙產(chǎn)品價(jià)值和使用價(jià)值上顯得尤為重要。在煙包產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中，為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量，在機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用之前我們一般均采用人工抽檢方式，通過(guò)肉眼進(jìn)行在線檢測(cè)，然而此種檢測(cè)方式市場(chǎng)回饋很多問(wèn)題，不合格產(chǎn)品形形色色。為了解決此類(lèi)問(wèn)題，應(yīng)用機(jī)器視覺(jué)的小包外觀檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，眾多煙包常見(jiàn)的問(wèn)題都能被很好檢測(cè)，譬如：露白、口花、翹邊、白包、反包等。
　　現(xiàn)有小包外觀檢測(cè)方面的應(yīng)用也經(jīng)歷了多個(gè)階段，從黑白檢測(cè)到彩色檢測(cè)，從智能檢測(cè)到PC集成，隨著機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的發(fā)展，各方面檢測(cè)能力也有很明顯的提高�，F(xiàn)在外觀檢測(cè)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(jī)、PLC控制單元、機(jī)器視覺(jué)LED光源、檢測(cè)軟件等組成。

                                                             
　　高像素的工業(yè)相機(jī)將煙包拍攝并轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像信號(hào)，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(hào)，圖像系統(tǒng)對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行各種運(yùn)算來(lái)抽取目標(biāo)的特征，然后根據(jù)結(jié)果來(lái)控制剔除閥或報(bào)警裝置的動(dòng)作。實(shí)現(xiàn)在高速的運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)器上的全面質(zhì)量監(jiān)控，做到每個(gè)產(chǎn)品都經(jīng)受?chē)?yán)格的檢查，確保有外觀缺陷的產(chǎn)品流入市場(chǎng)，影響消費(fèi)者利益。
　　二、條包外觀檢測(cè)上的應(yīng)用：
　　條包外觀檢測(cè)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(guò)對(duì)條包多個(gè)面的在線檢測(cè)，顯示相應(yīng)數(shù)據(jù)從而判斷被檢測(cè)產(chǎn)品的質(zhì)量好壞，如果產(chǎn)品質(zhì)量有問(wèn)題，則可以準(zhǔn)確無(wú)誤地將不合格品剔除。
　　條包外觀檢測(cè)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(duì)光電傳感器、相機(jī)、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(jì)。條包的外觀尺寸一般為290mm*900m*50mm，要求檢測(cè)條包的四個(gè)側(cè)端面和一個(gè)正端面。由于煙包為運(yùn)動(dòng)物體，必須選用逐行掃描相機(jī)，防止隔行掃描相機(jī)造成的奇偶場(chǎng)重影問(wèn)題。按照曝光時(shí)間內(nèi)物體運(yùn)動(dòng)不超過(guò)1pixel的原則，在現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)傳輸帶的速度進(jìn)行實(shí)際的設(shè)置。
　　該方面的應(yīng)用主要難點(diǎn)在于，通過(guò)六個(gè)相機(jī)同步檢測(cè)煙條5個(gè)面，數(shù)據(jù)量和實(shí)時(shí)性很難保證，然而通過(guò)采用PCBASE方式將采集卡與相機(jī)分離，明顯提高了系統(tǒng)檢測(cè)能力，也解決了所面臨的問(wèn)題。
　　              
　　                                                                                     條包外觀檢測(cè)過(guò)程簡(jiǎn)圖
　　三、煙支外形方面的檢測(cè)應(yīng)用：
　　煙支檢測(cè)系統(tǒng)是香煙包裝機(jī)中不可缺少的包裝質(zhì)量控制部件,它檢測(cè)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(cè)應(yīng)用主要是為了保證煙支盤(pán)紙?jiān)谏�產(chǎn)過(guò)程中能夠準(zhǔn)確完好的覆蓋煙支表面，鋼印位置無(wú)偏差，從而保證單支煙品的質(zhì)量。
　　高速的卷接機(jī)生產(chǎn)速度達(dá)到10000支/分以上，各類(lèi)檢測(cè)手段則只有達(dá)到更高的檢測(cè)速度才能滿足。盡管現(xiàn)有很多CCD相機(jī)已經(jīng)有了很大的進(jìn)步，但是檢測(cè)能力絕對(duì)達(dá)不到10000次/分。尋找新的機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)方式，提高檢測(cè)速度是關(guān)鍵，CMOS相機(jī)技術(shù)經(jīng)過(guò)近幾年的發(fā)展，速度和檢測(cè)能力都已經(jīng)有很明顯的提高，最高速達(dá)到1000幀/S，煙支外形方面的檢測(cè)才成為可能。
　　四、煙絲異物剔除方面的應(yīng)用：
　　通過(guò)機(jī)器視覺(jué)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(lái)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(gè)主要部件組成，包括進(jìn)料輸送機(jī)、視頻組件、回收箱和電控柜。通過(guò)這四個(gè)組件協(xié)調(diào)工作，對(duì)煙葉中的異物進(jìn)行識(shí)別、分揀與剔除。系統(tǒng)采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、實(shí)時(shí)數(shù)字圖像處理技術(shù)、模式識(shí)別技術(shù)、人工智能技術(shù)以及復(fù)雜可靠的機(jī)械設(shè)備。通過(guò)應(yīng)用線陣CCD技術(shù)，采集5m/s～7m/s速度從皮帶機(jī)輸出端平拋出的單層煙葉流圖像，進(jìn)而進(jìn)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(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。圖像處理采取4臺(tái)計(jì)算機(jī)并行工作方式，一次完成全部4臺(tái)像機(jī)的配方采樣工作，建好一個(gè)樣本只需要操作一次，時(shí)間一般不超過(guò)6分鐘它對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力具有十分重要的意義。
　       
　　五、機(jī)器人方面的應(yīng)用
　　隨著科技的進(jìn)步，機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)在多個(gè)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(jī)器人。
　　機(jī)器人通過(guò)多種電容、電感、光電等傳感器信號(hào)來(lái)判斷物體的存在，從而進(jìn)行相關(guān)的動(dòng)作，機(jī)器視覺(jué)的應(yīng)用避免了很多可能產(chǎn)生的誤檢測(cè)，提高了機(jī)器人的執(zhí)行能力，也為進(jìn)一步的智能應(yīng)用提供了更大的可能。
　　結(jié)語(yǔ)
　　本文探討了基于機(jī)器視覺(jué)的外觀檢測(cè)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(jī)器視覺(jué)技術(shù)成熟應(yīng)用于煙草行業(yè)多個(gè)生產(chǎn)過(guò)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(shí)施，視覺(jué)外觀檢測(cè)系統(tǒng)的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)應(yīng)用必將推動(dòng)煙草行業(yè)的整體發(fā)展。