摘要：在卷煙產品生產過程中，為了保證煙品的質量，各類檢測技術如機械接觸式、光電非接觸式、微波檢測技術、核能力檢測技術、機器視覺技術等等。本文主要介紹機器視覺在煙草生產過程中的應用。

目前，中國煙草機械卷接設備卷接速度已由3000支/分鐘提高到10000支/分鐘，實現了從低速到高速的跨越。卷接設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得到更廣泛的應用。同時，由于生產速度加快，產品檢測能力急需大幅提高，對各類檢測技術提出了更高的要求。

視覺檢測技術是精密測試技術領域內最具有發展潛力的新技術，它綜合運用了電子學、光電探測、圖象處理和計算機技術，將機器視覺引入到工業檢測中，實現對物體（產品或零件）三維尺寸或位置的快速測量，具有非接觸、速度快、柔性好等突出優點，在現代制造業中有著重要的應用前景。本文主要介紹機器視覺在煙草生產過程中的應用。

一、煙絲異物剔除方面的應用

通過機器視覺在煙葉初加工的打葉復烤絲、葉絲和梗絲的制絲生產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、不同結構的非煙草物體等。

剔除系統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。通過這四個組件協調工作，對煙葉中的異物進行識別、分揀與剔除。系統采用先進的計算機控制技術、實時數字圖像處理技術、模式識別技術、人工智能技術以及復雜可靠的機械設備。通過應用線陣CCD技術，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，做出相應判斷，快速電磁閥氣吹系統保證了從判斷到剔除的實時性和準確性。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分鐘它對提高產品質量，提高企業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用

產品質量就是企業的生命，卷煙包裝是識別卷煙品牌最直接的標志，包含了工藝設計、材料、印刷等多方面的因素，卷煙包裝的質量對于實現卷煙產品價值和使用價值上顯得尤為重要。在煙包產品生產過程中，為了保證產品的質量，在機器視覺應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，不合格產品形形色色。為了解決此類問題，應用機器視覺的小包外觀檢測系統應運而生，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。

現有小包外觀檢測方面的應用也經歷了多個階段，從黑白檢測到彩色檢測,從智能檢測到PC集成,隨著機器視覺技術的發展,各方面檢測能力也有很明顯的提高。現在外觀檢測系統一般由:高分辨率彩色工業鏡頭、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。

高像素的工業相機將煙包拍攝并轉換成數字圖像信號,傳送給專用的圖像處理系統,根據像素分布和亮度、顏色等信息,轉變成數字化信號,圖像系統對這些信號進行各種運算來抽取目標的特征,然后根據結果來控制剔除閥或報警裝置的動作。實現在高速的運轉機器上的全面質量監控,做到每個產品都經受嚴格的檢查,確保有外觀缺陷的產品流入市場,影響消費者利益。

三、條包外觀檢測上的應用

條包外觀檢測系統的出現保證了條包產品外皮和玻璃紙的包裝質量，通過對條包多個面的在線檢測，顯示相應數據從而判斷被檢測產品的質量好壞，如果產品質量有問題，則可以準確無誤地將不合格品剔除。

條包外觀檢測系統硬件結構的選擇，為了保證圖像的質量和采集速度，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計。條包的外觀尺寸一般為290mm*900m*50mm，要求檢測條包的四個側端面和一個正端面。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。按照曝光時間內物體運動不超過1pixel的原則，在現場根據傳輸帶的速度進行實際的設置。

該方面的應用主要難點在于，通過六個相機同步檢測煙條5個面，數據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用

煙支檢測系統是香煙包裝機中不可缺少的包裝質量控制部件,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。煙支外形的檢測應用主要是為了保證煙支盤紙在生產過程中能夠準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量。

高速的卷接機生產速度達到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。盡管現有很多CCD相機已經有了很大的進步，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，提高檢測速度是關鍵，CMOS相機技術經過近幾年的發展，速度和檢測能力都已經有很明顯的提高，最高速達到1000幀/S，煙支外形方面的檢測才成為可能。

五、機器人方面的應用

隨著科技的進步，機器人技術已經在多個行業廣泛應用，煙草業的拆垛、堆垛很多也都已經采用機器人。

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，從而進行相關的動作，機器視覺的應用避免了很多可能產生的誤檢測，提高了機器人的執行能力，也為進一步的智能應用提供了更大的可能。

結語

本文探討了基于機器視覺的外觀檢測系統在煙草行業中的各種應用中的相關技術。機器視覺技術成熟應用于煙草行業多個生產過程，性能良好，節省大量人力、物力，其應用前景極為廣闊。隨著煙草行業提質降耗工作的全面實施，視覺外觀檢測系統的進一步開發應用必將推動煙草行業的整體發展。