專利名稱：一種自由下落式煙葉分選裝置及煙葉分選方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種自由下落式煙葉分選裝置及煙葉分選方法。
背景技術(shù)：
目前在香煙生產(chǎn)中，主要是采用人工精選的方式以保證產(chǎn)品質(zhì)量。片煙的人工精選エ藝是利用人工對片煙中的“青、霉、雜”等不合格的煙葉和雜物進(jìn)行手工剔除。不合格的煙葉和雜物在片煙中的含量很低，就是造成現(xiàn)有的選用模式人工用量大、作業(yè)效率低的主要原因。這種手工剔除的模式一方面造成人員配置龐大、管理困難，另一方面人工成本巨大和人員穩(wěn)定問題也成了制約高品質(zhì)卷煙發(fā)展的主要威脅。因此，亟需一種高效的、減少人工投入量的、穩(wěn)定的煙葉分選裝置及方式來替換現(xiàn)有的人工篩選模式，這也成為產(chǎn)能増加的關(guān)鍵。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供ー種自由下落式煙葉分選裝置及煙葉分選方法，該自由下落式煙葉分選裝置及煙葉分選方法分選效率高、自動化程度高。發(fā)明的技術(shù)解決方案如下:ー種自由下落式的煙葉分選裝置，其特征在于，包括輸送裝置、框架(I)、滑槽
(4)、拒收料槽(2)、允收料槽(8)、攝像裝置、背景輥出)、圖像識別模塊和吹氣剔除裝置；滑槽(4)、拒收料槽(2)、允收料槽(8)和攝像裝置均安裝在框架(I)上；輸送裝置與滑槽( 4)的入口相連，背景輥(6)設(shè)置在滑槽(4)的出口下方；攝像裝置位于背景輥出)的側(cè)部，且攝像裝置的進(jìn)光ロ正對背景輥出)；允收料槽(8)設(shè)置在背景輥(6)下方，拒收料槽(2)設(shè)置在背景輥(6)下方的側(cè)部兩側(cè)；剔除裝置包括吹嘴(14)與控制該吹嘴(14)氣路通斷的電磁閥(13)，電磁閥
(13)與氣源相通；吹嘴(14)設(shè)置在背景輥(6)與拒收料槽⑵上ロ之間的側(cè)部；吹嘴(14)吹氣時，將煙葉吹至拒收料槽(2)中；吹嘴(14)不吹氣時，煙葉自由墜落至允收料槽(8)中；攝像裝置輸出捕獲的煙葉圖像信息到圖像識別模塊，電磁閥(13)受控于圖像識別模塊的輸出信號。背景輥(6)為兩個且橫向并排設(shè)置；攝像裝置為兩套并分設(shè)在2個背景輥(6)的兩側(cè)，2套攝像裝置的進(jìn)光ロ分別正對2個背景輥(6)，每ー套攝像裝置都含有數(shù)字?jǐn)z像機
(9)和位于攝像裝置前端的LED光源(11)。 兩套攝像裝置為第一攝像裝置(3)和第二攝像裝置(5)，第一攝像裝置(3)整體為L形，且在轉(zhuǎn)折處設(shè)有反光鏡；第二攝像裝置(5)整體為直線形。攝像裝置上設(shè)有用于從外部引進(jìn)氣流的進(jìn)氣管道接ロ。用于阻止灰塵、煙葉和雜物從光線入口進(jìn)入自由下落式的煙葉分選裝置工作時，背景輥(6)在電機的驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)。
一種基于前述的自由下落式的煙葉分選裝置的煙葉分選方法，使煙葉從輸送裝置掉落在滑槽(4)上，經(jīng)滑槽加速下滑至檢測區(qū)域，采用C⑶攝像裝置拍攝經(jīng)過檢測區(qū)域的煙葉圖像；由圖像識別模塊對煙葉圖像進(jìn)行處理和識別，若識別出當(dāng)前煙葉為未不合格煙葉，則啟動吹氣剔除裝置中的電磁閥，通過吹嘴(14)將當(dāng)前煙葉吹至拒收料槽(2)中；否則，吹嘴(14)不吹氣時，煙葉自由墜落至允收料槽⑶中，從而實現(xiàn)煙葉的分選；攝像裝置上設(shè)有進(jìn)氣管道接ロ，從外部引進(jìn)氣流，在攝像裝置入ロ處形成向外的氣流，阻止雜物從攝像裝置入口進(jìn)入，以避免在機器工作時雜物對攝像裝置的干擾。有益效果:本發(fā)明的自由下落式煙葉分選裝置及煙葉分選方法，應(yīng)用于煙葉精選過程中，用于將待選煙葉內(nèi)含有“青、霉、莖、雜”的煙片自動剔除，是ー種智能識別的解決方案。本發(fā)明利用煙葉在一定初速度情況下自由下落的原理，在煙葉自由下落的過程中，設(shè)置ー個自由下落軌道(即通道)。當(dāng)煙葉離開軌道下落至一定距離時，分布在軌道兩偵_智能檢測裝置就會工作，對這一位置的煙葉進(jìn)行檢測，對其中的“青、霉、莖、雜”的煙葉進(jìn)行標(biāo)記，并將信號傳遞給吹氣剔除裝置，當(dāng)不合格的煙葉和雜質(zhì)下落至氣嘴高度吋，吹氣剔除裝置的電磁閥就會工作。不合格的煙葉和雜質(zhì)沿著吹嘴的氣流方向拋物線進(jìn)入拒收料槽內(nèi)，沿著拒收料槽滑落至不合格品輸送皮帶機上。合格的煙葉則沿著下落軌道的軌跡進(jìn)入允收料槽內(nèi)，沿著允收料槽滑落至合格品輸送皮帶機上。在所述的智能檢測裝置中，為保證檢測部分嚴(yán)格的密封性，采用增壓除塵的方式，保證光源部分的清潔，減少環(huán)境中的塵埃對檢測裝置的干擾。在所述的拒收料槽中，采用負(fù)壓的方式除去不合格煙葉中的雜質(zhì)和灰塵。綜上所述，本發(fā)明是ー種利用自由下落為原理的智能檢測裝置及方法，效率較之人工方法有很大的提高，能夠有效地、高速地剔除煙葉中的不合格品和雜質(zhì)；剔除精準(zhǔn)，帶出的合格煙葉量少；降低了工人的勞動強度和時間，減少了人員的配置；利用高壓氣體剔除不合格品和雜質(zhì)，對物料無影響；采用高壓除塵和嚴(yán)格的密封性，保證了視覺系統(tǒng)的判斷、處理能力；采用視覺影像原理進(jìn)行檢測和識別，適用于煙草行業(yè)。采用本發(fā)明的煙葉分選裝置及方法后，可以有效解決煙葉中不合格品和雜物過多的問題，從而提高了生產(chǎn)率，實現(xiàn)對煙葉高效的加工，原理簡單、制造方便、性能可靠。
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意2為本發(fā)明的剔除裝置中的噴嘴、電磁閥的分布、排列圖；圖3為圖2中A-A剖視4為本發(fā)明中第一攝像裝置3的結(jié)構(gòu)5為煙葉通過該自由下落式的煙葉分選裝置中的示意圖。
具體實施例方式以下將結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進(jìn)ー步詳細(xì)說明:實施例1:如圖1-5，ー種自由下落式的煙葉分選裝置，其特征在于，包括輸送裝置、框架1、滑槽4、拒收料槽2、允收料槽8、攝像裝置、背景輥6、圖像識別模塊和吹氣剔除裝置；滑槽
4、拒收料槽2、允收料槽8和攝像裝置均安裝在框架I上；輸送裝置與滑槽4的入口相連，背景輥6設(shè)置在滑槽4的出口下方；攝像裝置位于背景輥6的側(cè)部，且攝像裝置的進(jìn)光ロ正對背景輥6 ;允收料槽8設(shè)置在背景輥6下方，拒收料槽2設(shè)置在背景輥6下方的側(cè)部兩側(cè)；剔除裝置包括吹嘴14與控制該吹嘴14氣路通斷的電磁閥13，電磁閥13與氣源相通；吹嘴14設(shè)置在背景輥6與拒收料槽2上ロ之間的側(cè)部；吹嘴14吹氣時，將煙葉吹至拒收料槽2中；吹嘴14不吹氣時，煙葉自由墜落至允收料槽8中；攝像裝置輸出捕獲的煙葉圖像信息到圖像識別模塊，電磁閥13受控于圖像識別模塊的輸出信號。背景輥6為兩個且橫向并排設(shè)置；攝像裝置為兩套并分設(shè)在2個背景輥6的兩側(cè)，2套攝像裝置的進(jìn)光ロ分別正對2個背景輥6，每ー套攝像裝置都含有數(shù)字?jǐn)z像機9和位于攝像裝置前端的LED光源11。攝像裝置上設(shè)有用于從外部引進(jìn)氣流的進(jìn)氣管道接ロ。用于阻止灰塵、煙葉和雜物從光線入口進(jìn)入一種基于前述的自由下落式的煙葉分選裝置的煙葉分選方法，使煙葉從輸送裝置掉落在滑槽4上，經(jīng)滑槽加速下滑至檢測區(qū)域，采用CXD攝像裝置拍攝經(jīng)過檢測區(qū)域的煙葉圖像；由圖像識別模塊對煙葉圖像進(jìn)行處理和識別，若識別出當(dāng)前煙葉為未不合格煙葉，則啟動吹氣剔除裝置中的電磁閥，通過吹嘴14將當(dāng)前煙葉吹至拒收料槽2中；否則，吹嘴14不吹氣時，煙葉自由墜落至允收料槽8中，從而實現(xiàn)煙葉的分選；攝像裝置上設(shè)有進(jìn)氣管道接ロ，從外部引進(jìn)氣流，在攝像裝置入ロ處形成向外的氣流，阻止雜物從攝像裝置入口進(jìn)入，以避免在機器工作時雜物對攝像裝置的干擾。如圖1所示，本發(fā)明的ー種自由下落式的煙葉分選裝置包括輸送裝置(圖中未示意出來)、框架1、拒收料槽2、第一攝像裝置3、滑槽4、第二攝像裝置5、背景輥6、氣包7、允收料槽8和圖像識別模塊。被檢測的煙葉通過皮帶輸送機運送到滑槽4入ロ的上方，煙葉在一定的初速度下，沿著滑槽4上特定的軌跡作自由落體運動。當(dāng)煙葉離開滑槽4的出口，自由下落一定高度，到達(dá)檢測點位置，分布在檢測點兩側(cè)的圖像檢測裝置，即第一攝像裝置3與第二攝像裝置5開始工作。通過檢測點檢測和識別后的煙葉，分為兩部分，一部分為合格品，另一部分為不合格品和雜物。合格的煙葉沿著滑槽4上的軌跡落入允收料槽8內(nèi)，再沿著允收料槽8滑入輸送皮帶機，送入下ーエ序。不合格的煙葉和雜物，被檢測和識別后，自由下落至氣包7位置時，氣包7上的電磁閥13開始工作，不合格品和雜物沿著吹嘴14的氣流方向拋物線進(jìn)入到拒收料槽2內(nèi)，再沿著拒收料槽2滑至輸送皮帶機上，送入下ーエ序。整個剔除機構(gòu)由電磁閥、吹嘴、鋁型材構(gòu)成的氣包組成，氣包或者叫氣腔，形成壓縮空氣的存儲容器，電磁閥是受控器件，在需要時打開可釋放壓縮空氣，吹嘴決定了壓縮空氣吹出時的氣流束形狀和角度)框架I底部有橡膠的支腳，可起緩沖作用，并且能夠調(diào)節(jié)一定的高度，從而保證框架I上相應(yīng)的安裝位置在定位精確。拒收料槽2上設(shè)有 氣流疏散網(wǎng)孔和吸氣ロ，即在氣包7噴嘴噴出的氣流進(jìn)入拒收料槽后，為防止其對除塵的影響而設(shè)置的出氣ロ ；吸氣ロ是運用負(fù)壓的原理，將不合格煙葉中的灰塵和部分雜質(zhì)清除。拒收料槽可在兩側(cè)的料槽支柱上水平調(diào)節(jié)位置。如圖4所示，第一攝像裝置3放置在拒收料槽2的正上方，此裝置內(nèi)部設(shè)有數(shù)字?jǐn)z像機9、反光鏡10和照明光源11 ;相機底部的安裝固定板上裝有透光玻璃(透光玻璃主要防止異物和灰塵進(jìn)入，保護(hù)攝像裝置中的鏡頭和感光芯片)；反光鏡10和LED照明光源11均對準(zhǔn)自由下落的煙葉；反射光線和入射光線成90°夾角；反光鏡10的反射光路上設(shè)有數(shù)字?jǐn)z像機9 ;數(shù)字?jǐn)z像機9的信號輸出端與圖像識別處理模塊16的信號采集端連接；照明光源11包括I號LED燈和II號LED燈，它們分別放置在反光鏡10至下落煙葉入射光線的兩側(cè)，即照明光源11為反光鏡10提供照明，使下落的煙葉清晰可見；兩組光源關(guān)于入射光線對稱布置，使得照明光線對檢測點的煙葉成最合適的角度；反光鏡10將照明光源照射到的煙葉情況反射到數(shù)字?jǐn)z像機9的鏡頭內(nèi)，數(shù)字?jǐn)z像機9完成煙葉圖片的拍攝，并傳輸?shù)綀D像識別處理模塊16進(jìn)行分析、處理、計算，得出煙葉是否合格、有無雜物以及不合格的煙葉和雜物的具體位置等信息。第一攝像裝置3和第二攝像裝置5上有進(jìn)氣管道接ロ，從外部引進(jìn)氣流，在光源的入口處形成向外的氣流，阻止灰塵、煙葉和雜物從光線入口進(jìn)入，在機器工作時，可減少灰塵和煙葉等因素的對透光玻璃的影響，減小了外界干擾，從而保證了視覺的判斷力?；?設(shè)置在第一攝像裝置3、第二攝像裝置5和背景輥6的正上方，滑槽4的兩側(cè)板上設(shè)有槽ロ，用來放置不銹鋼滑槽軌跡托板；整個滑槽4是ー個模塊化的整體，可以再框架I上水平和豎直調(diào)節(jié)，安裝方便，維護(hù)簡単。背景輥用于當(dāng)檢測區(qū)沒有煙葉通過時或煙葉間有空隙時，攝像裝置拍攝到的是背景輥反射光形成的背景本底。背景輥被設(shè)計成圓柱形，可以滾動，這樣偶爾落到背景輥上的灰塵和煙葉就不會停留在背景輥上。背景輥6，由I號背景輥和II號背景輥組成，設(shè)置在滑槽4的正下方；1號背景輥的中心設(shè)置在第二攝像裝置5中數(shù)字?jǐn)z像機9至檢測點煙葉的反射光線的延長線上；11號背景輥的中心設(shè)置在第一攝像裝置3中反光鏡10至檢測點煙葉的反射光線的延長線上；兩個背景輥是相互獨立的，由兩個相同的電機提供動力，保持相同的速度作勻速轉(zhuǎn)動，背景輥上有特殊顔料的涂層，保證煙葉和雜物的清楚可見。使用2套攝像機對煙葉正反面進(jìn)行拍攝，可獲得煙葉的正反面圖像，任意一面有不合格的瑕疵也可檢測出來。如圖2、3所示，在一側(cè)攝像裝置5的正下方安裝有剔除裝置。剔除裝置由氣腔、電磁閥、噴嘴組成。電磁閥13和噴嘴14固定在電磁閥安裝板上，電磁閥13在安裝板上呈ー字型排布，電磁閥13和噴嘴14上的氣孔數(shù)量相等且 對應(yīng),噴嘴14通過電磁閥14與儲存壓縮空氣的氣腔連通，噴嘴14對準(zhǔn)自由下落的煙葉和雜物，電磁閥13的受控端與圖像識別處理模塊的電磁閥驅(qū)動模塊連接，噴嘴14水平放置，噴嘴14的長度略大于滑槽4的有效寬度，保證通過滑槽之后的煙葉和雜物都有噴嘴14上的孔與之對應(yīng)。噴嘴14的氣流吹出方向與煙葉和雜物自由下落的方向垂直，即水平方向，這是根據(jù)噴嘴14的氣流吹出方向拋物線的滑落軌跡計算得到的，可以保證不合格的煙葉和雜物被噴嘴14吹到拒收料槽內(nèi)的滑道上，沿著滑道滑落到次品回收皮帶機上，次品回收皮帶機在圖中沒有示意出來。電磁閥13得到電磁閥驅(qū)動模塊的開啟信息之后，再由不合格的煙葉和雜物處對應(yīng)的電磁閥13立即啟動，吹走不合格的煙葉和雜物。所述的圖像識別處理模塊包括數(shù)字?jǐn)z像機9和圖像處理模塊，圖像處理模塊分別于人機交換系統(tǒng)和電磁閥驅(qū)動模塊相連，電磁閥驅(qū)動模塊與各個電磁閥13相連。所述的數(shù)字化攝像機9為數(shù)字式線陣CXD相機；圖像處理模塊為FPGA+DSP圖像處理硬件平臺。人機交換系統(tǒng)包括顯示屏和輸入鍵盤，待檢測煙葉的信息可通過鍵盤輸入，而顯示屏上則顯示輸入的各種煙葉的信息，如顔色、形狀、大小等等。首先通過鍵盤輸入合格的煙葉需要滿足的參數(shù)值，再將一部分合格煙葉的信息傳輸?shù)街悄芑瘓D像處理模塊，圖像處理模塊分析這些合格煙葉的特征參數(shù)，而后將這些特征參數(shù)傳輸?shù)饺藱C交換系統(tǒng)內(nèi)。通過實際合格煙葉的特征參數(shù)值不斷地修正、調(diào)整人機交換系統(tǒng)內(nèi)的合格的煙葉參數(shù)值，直到得到理想的合格煙葉的參數(shù)值，再將其固定在人機交換系統(tǒng)內(nèi)。同時，智能化圖像處理模塊內(nèi)也存儲了最后得到的理想的合格煙葉的參數(shù)值。所述的數(shù)字化攝像機9將采集到的煙葉圖像傳給圖像處理模塊，圖像處理模塊根據(jù)顏色、形狀、大小等特征參數(shù)，與之前存儲在圖像處理模塊內(nèi)的理想的合格品的參數(shù)值作比較，準(zhǔn)確地識別不合格的煙葉和雜物，并驅(qū)動電磁閥驅(qū)動模塊，電磁閥驅(qū)動模塊在接到圖像處理模塊的信號后，自動精確的驅(qū)動對應(yīng)的電磁閥13工作，對其進(jìn)行剔除。圖像處理部分屬于現(xiàn)有技術(shù)。圖5為煙葉通過該自由下落式的煙葉分選裝置中的示意圖，背景輥是可旋轉(zhuǎn)的，在一側(cè)端面固定有電機，圖1是從外往里看的視圖，背景輥的圓柱背景部分被電機遮住了，而圖5是設(shè)備的剖視圖，能夠看到背景輥的圓柱端面。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本裝置工作原理的前提下，還可以做出若干的改進(jìn)和優(yōu)化，這些改進(jìn)和優(yōu)化也應(yīng)視為在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種自由下落式的煙葉分選裝置，其特征在于，包括輸送裝置、框架(I)、滑槽(4)、拒收料槽(2)、允收料槽(8)、攝像裝置、背景輥￠)、圖像識別模塊和吹氣剔除裝置；滑槽(4)、拒收料槽(2)、允收料槽(8)和攝像裝置均安裝在框架(I)上； 輸送裝置與滑槽(4)的入口相連，背景輥(6)設(shè)置在滑槽(4)的出口下方；攝像裝置位于背景輥出)的側(cè)部，且攝像裝置的進(jìn)光ロ正對背景輥出)；允收料槽(8)設(shè)置在背景輥(6)下方，拒收料槽(2)設(shè)置在背景輥(6)下方的側(cè)部兩側(cè)； 剔除裝置包括吹嘴(14)與控制該吹嘴(14)氣路通斷的電磁閥(13)，電磁閥(13)與氣源相通；吹嘴(14)設(shè)置在背景輥(6)與拒收料槽⑵上ロ之間的側(cè)部；吹嘴(14)吹氣時，將煙葉吹至拒收料槽(2)中；吹嘴(14)不吹氣時，煙葉自由墜落至允收料槽(8)中；攝像裝置輸出捕獲的煙葉圖像信息到圖像識別模塊，電磁閥(13)受控于圖像識別模塊的輸出信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自由下落式的煙葉分選裝置，其特征在于，背景輥出)為兩個且橫向并排設(shè)置；攝像裝置為兩套并分設(shè)在2個背景輥￠)的兩側(cè)，2套攝像裝置的進(jìn)光ロ分別正對2個背景輥￠)，每ー套攝像裝置都含有數(shù)字?jǐn)z像機(9)和位于攝像裝置前端的LED 光源(11)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自由下落式的煙葉分選裝置，其特征在干，兩套攝像裝置為第一攝像裝置(3)和第二攝像裝 置(5)，第一攝像裝置(3)整體為L形，且在轉(zhuǎn)折處設(shè)有反光鏡；第二攝像裝置(5)整體為直線形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的自由下落式的煙葉分選裝置，其特征在于，攝像裝置上設(shè)有用于從外部引進(jìn)氣流的進(jìn)氣管道接ロ。
5.一種基于權(quán)利要求4所述的自由下落式的煙葉分選裝置的煙葉分選方法，其特征在于，使煙葉從輸送裝置掉落在滑槽(4)上，經(jīng)滑槽加速下滑至檢測區(qū)域，采用C⑶攝像裝置拍攝經(jīng)過檢測區(qū)域的煙葉圖像；由圖像識別模塊對煙葉圖像進(jìn)行處理和識別，若識別出當(dāng)前煙葉為未不合格煙葉，則啟動吹氣剔除裝置中的電磁閥，通過吹嘴(14)將當(dāng)前煙葉吹至拒收料槽⑵中；否則，吹嘴(14)不吹氣時，煙葉自由墜落至允收料槽⑶中，從而實現(xiàn)煙葉的分選； 攝像裝置上設(shè)有進(jìn)氣管道接ロ，從外部引進(jìn)氣流，在攝像裝置入口處形成向外的氣流，阻止雜物從攝像裝置入口進(jìn)入，以避免在機器工作時雜物對攝像裝置的干擾。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種自由下落式煙葉分選裝置及煙葉分選方法，該方法為使煙葉從輸送裝置掉落在滑槽(4)上，經(jīng)滑槽加速下滑至檢測區(qū)域，采用CCD攝像裝置拍攝經(jīng)過檢測區(qū)域的煙葉圖像；由圖像識別模塊對煙葉圖像進(jìn)行處理和識別，若識別出當(dāng)前煙葉為未不合格煙葉，則啟動吹氣剔除裝置中的電磁閥，通過吹嘴(14)將當(dāng)前煙葉吹至拒收料槽(2)中；否則，吹嘴(14)不吹氣時，煙葉自由墜落至允收料槽(8)中，從而實現(xiàn)煙葉的分選。該自由下落式煙葉分選裝置及煙葉分選方法分選效率高、自動化程度高。
文檔編號B07C5/34GK103084339SQ20121058169
公開日2013年5月8日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者劉斌, 毛偉俊, 杭建軍, 鐘科軍, 朱效群, 譚新良, 席建平, 張輝, 施小偉 申請人:湖南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司