基于物联感知的卷烟工艺数据融合与统计分析研究

卷烟工艺数据是一组包含烟支质量、圆周、通风度、烟支吸阻等综合反映卷烟的物理质量和烟支工艺质量的物测数据。烟支吸阻是消费者对于烟支感官的一项重要指标。烟支吸阻的稳定性会对整体烟支的理化指标稳定性产生很大影响;同时,烟支吸阻也受多种因素影响。针对烟支吸阻形成因素多变、稳定性控制多样的问题,从卷烟工艺数据角度出发,确定工艺数据中数据变化规律及数据特征间相互影响的强弱关系;运用斯皮尔曼系数分析数据特征间的线性相关程度,通过随机森林方法分析数据特征之间的非线性相关程度,确认了影响烟支吸阻的关键工艺参数为单支圆周值、质量偏差平均值和内部目标质量。该研究为公司后续建设信息物理系统(CPS)的进一步数据采集规划提供参考,为公司后期构建的智能化控制模型提供参数输入。     

基于DSP的烟支在线检测及调整系统

针对高速卷接机组检测电路结构复杂,检测和调整相对滞后的问题,基于烟支质量检测的基本原理,设计开发了基于DSP的烟支质量检测及智能调整系统。本文讨论了该系统硬件和软件的设计思想及系统的组成结构,对该系统的各个模块的功能及实现方法进行了详尽的描述。通过对高速卷接机组工作过程进行在线检测,实现对烟支质量的控制及不合格烟支的剔除,做到实时智能处理,保证了烟支的质量。     

基于机器视觉的烟支检测系统的设计

针对卷烟包装线上出现的空头和缺支问题,提出了一种基于机器视觉技术的烟支在线检测系统软硬件设计,给出了关键的电路原理图及软件流程,并对实际测试中的一些问题进行了分析。系统利用OV7620及FIFO缓存技术实现了图像的实时采集,并采用数字图像处理的方法对烟支图像进行分析,实现了空头及缺支的自动检测。     

基于模板距离分布的烟支中心点搜索策略

基于采用模板匹配的方法实现烟支识别与计数的思想,研究识别前烟支中心点搜索策略的一种优化方法.首先依据烟支图像的特点,分析烟支模板中心点的距离分布;在此基础上通过在烟支图像中粗粒度标志出可能的烟支边界,考察非边界点到距其最近边界间的距离,将其与模板距离分布相结合,得到烟支图像中像素点的6种距离分布;按照6种距离分布划分各像素点作为烟支中心点的可能性大小及识别优先级;最后按照识别优先级由大至小依次搜索烟支中心点.实验表明,该方法对孤立烟支的中心点定位和连通烟支的中心点定位同样有效,与全局遍历法相比,能提高烟支识别与计数的精确性.     

基于级联卷积网络的烟支外观检测系统

针对烟支在生产过程中可能出现的黑点、油渍、刺破、夹沫、褶皱、缺嘴、烟支长短不一等缺陷,提出一种基于深度学习的烟支图像对比分析方法。对烟支中的水松纸区域,基于级联卷积网络,搭建了一种满足现场需求的最佳权重分布的神经网络分类模型;对烟支中的卷烟纸区域,采用高低值的模型比对算法,两者相结合大幅提高了烟支检测的实时性和准确性;同时引入了多尺度的时空特征,利用图像序列实现了帧间前后烟支缺陷信息的关联标记,将剔除轮的烟支剔除率降低了约2/3。在自建烟支数据集的基础上,搭建的分类模型准确率较ResNet-18提高了8.64个百分点,较紧固件缺陷自动检测（ADDF）算法和自动织物缺陷检测（AFDD）算法提高了7个百分点以上。     

烟支重量控制与紧头位置调整

针对烟支重量控制系统不易调整的问题,介绍了烟支重量控制系统的结构和工作原理,阐述了重量控制系统的检查与调整方法,对重量控制系统的维修保养方法,以及如何调整烟支紧头位置,进行了较为详细的说明,为正确使用和维护烟支重量控制系统,减少烟支空头数量,提供了较好的途径。     

基于烟丝颜色模型与烟支模板构造的烟支识别计数

为获得对烟支的高精度识别与计数,通过对烟丝颜色的实验和分析得到烟丝颜色的分布特性,在此基础上分别构造基于HSI颜色空间和RGB颜色空间的烟丝颜色模型,并利用RGB颜色空间中对应的特征向量分割烟支的内部与外部区域．根据烟支图像的特征构造烟支模板,给出基于该模板的烟支识别与计数的算法．该方法通过搜索匹配对分割出的目标区域是否为烟支进行识别与判定．实验结果表明,该算法的识别精度高,能适应一定范围的光学环境变化,鲁棒性得到增强．     

基于旋转编码模板匹配的烟支计数识别

根据烟支的几何特征构造烟支模板，采用一种旋转编码方案将此二维模板映射成为整数集上的一个整数．利用旋转编码描述烟支的属性，通过属性变换得到每组属性的标准编码值．在模板匹配过程中，对模板覆盖下的图像部分作同样的旋转编码及属性变换，得到每组属性的实际编码值．各组属性的标准编码值和实际编码值间的差异将作为制定烟支识别条件的主要依据．实验表明，该方法可解决连通烟支或残缺烟支的计数识别问题，计数精度达到应用需求．     

一种密集堆放的烟支计数修正方法

大量密集堆放的烟支的二值截面图像中存在较多的连通区域，为其识别与计数带来了困难。基于模板匹配的方法对烟支进行识别时存在模板中心点定位偏差导致计数不准的问题，本文针对此问题提出了一种识别后的修正方法。烟支具有类圆形几何结构，因此可利用圆间位置关系理论分析烟支间的位置关系，并定义平稳态住置关系。修正的过程便
便是使烟支的非平稳态住置关系向平稳态位置关系转化的过程。修正后的烟支图像中多计烟支被去除，可达到对计数结果进行修正的目的。     

变频技术在烟库摆动电机速度控制上的应用

近年来,在烟草行业中为保证烟支质量,降低烟支空头率,卷烟机HCF部分烟库摆动轴的摆动速度的控制方式逐渐成为研究重点。文中应用先进的自动控制理念,成功地将变频调速技术应用到电机速度控制中,可实现两种速度控制方式：一种是烟库摆动电机的速度与主机速度跟随,即自适应匹配速度;另一种是根据生产工艺人为设定匹配速度。文中提出的匹配速度控制方法,可解决摆动驱动电机定速问题,成功实现了摆动速度随机性,有效降低烟支空头率与装盘中的掉烟、乱烟现象。     

滤棒库自动化立体仓储控制系统设计与实现

随着现代物流的崛起,自动化立体仓库以其存储速度快、自动化程度高等优势,迅速在多个领域中得到了应用,尤其在烟草企业得到了大力推广。以龙岩烟草工业有限责任公司为研究对象,借助文献法、数据分析法深度研究滤棒库自动化立体仓储控制系统的设计与实现情况,并进行了效果检验。从最终的运行效果来看,所设计的滤棒库自动化立体仓储控制系统的执行能力为125.2 PL/H。该设计不但超过了龙岩烟草工业有限责任有限公司原先仓储控制系统的执行能力,而且还超过了目标值110 PLH,整体上提高了滤棒盒出人库的效率。     

烟叶复烤生产线排潮率的软测量工程实现研究

烟叶复烤生产线加热区的排潮率是反映烟叶中含水多少的关键参数之一,但难以直接在线测量。为此,本论文将软测量技术应用于烟叶的复烤过程,以实现排潮率的在线软测量。论文采用多冗线一降回归分析法,建立了排湖率的软测量模型并对拟合和预测结果进行了分析,农叫其软测量模型具有较好的预测效果。同时,将排潮率的软测量模型与力控6．0组态软件相结合,实现了烟叶复烤生产线干燥区的实时监控。     

基于类桁架的多工况下平面Prager结构拓扑优化

为开展多工况下曲面结构的拓扑优化,采用两向正交类桁架连续体材料模型和有限元分析方法,以杆件在结点位置的密度和方向为优化设计变量进行结构优化。根据有限元分析结果,采用满应力准则法优化各单一工况下的材料分布。按照多工况与各单工况下材料的方向刚度最大值的差值最小为原则,优化多工况下的杆件方向和密度分布。将杆件竖直位置的质心连线作为拓扑优化的平面Prager结构,以3个算例表明该方法的有效性。     

联合收割机清粮筛的运动仿真与优化

清粮筛筛面的运动状态是影响清粮性能的关键因素.为了优化清粮筛机构的工作参数(结构参数和运动参数),提高清粮性能,运用CAD/CAE运动学仿真软件对清粮筛进行了3D建模和运动仿真分析,考察了筛面加速度的变化规律.仿真结果表明:在相同的变动比例下,筛面的加速度对连杆长度的变化最为敏感;曲柄的转速对筛面的加速度也有重要的影响.因此选择连杆长度和曲柄转速作为关键参数,以振动最小和筛面加速度最大为优化的目标.经优化:该机构在谷物清选时, 清粮筛的其他结构参数不变,连杆LAB =0.46 m、曲柄转速n= 330 r/min为最佳.     

基于TVA-TCN的制造过程关键参数多步预测方法

制造过程关键参数的准确预测对制造过程的精确控制起关键作用,现有预测方法通常未考虑时间动态特性,多步预测性能不佳,无法满足制造过程实际需求.对此,提出一种基于时变注意力时间卷积网络(TVA-TCN)的制造过程关键参数多步预测方法.首先,鉴于普通卷积网络感受野的局限性,利用多通道时间卷积网络提取数据的长期依赖关系,并使用Softplus激活函数降低对数据异常值的敏感度;其次,提出一种时变模型结构,通过提取上一时间步的隐藏层信息和输出信息,使得模型不仅能够随时间动态更新,而且可以缓解梯度消失,从而提高多步预测性能;最后,利用食品加工制造过程的实际数据进行多步预测实验,结果表明所提出方法与传统的方法相比具有明显的优势.     

一种烟叶大中叶率自动检测的有效方法

给出了烟叶大中叶率自动检测设备的基本原理结构；并对如何自动检测烟叶大中叶率这一核心问题，提出了一种方法并详加阐述。该方法运用图像处理技术，分析出传送带上摊薄后的烟叶的边缘，并对边缘进行分析，从而迅速准确地得到大中叶率。为了验证方法的正确性，已研制出相应的自动检测设备，实际的运行结果表明该方法的应用效果令人满意，解决了烟草行业如何高效自动检测大中叶率这一难题。     

内燃机曲柄连杆机构的建模与仿真研究

对内燃机曲柄连杆机构的工作性能进行仿真分析是内燃机产品设计过程中的重要组成部分.文章根据机械系统动态仿真技术的相关理论,介绍了一种基于Pro/E和Matlab工程软件的内燃机曲柄连杆机构动力学仿真分析方法.文章首先结合某内燃机曲柄连杆机构模型实例,利用Pro/E软件的三维实体建模功能建立了该机构的实体模型,然后利用Pro/E提供的Mechanism模块进行了曲柄连杆机构的动力学仿真分析,得到了活塞、连杆大头轴承等主要运动部件的运动规律及受力情况.最后,结合Mechanism模块得到的分析结果,利用Matlab软件对各主轴承负荷状况进行了数值模拟分析.对仿真结果的分析表明,仿真结果与内燃机的实际工作状况基本一致.文章介绍的仿真方法为曲柄连杆机构的选型、优化设计提供了一种简便有效的新思路.     

滤棒压降的快速检测分选系统设计

为缩短滤棒压降检测分选时间,降低实验人员劳动强度,设计了一种自动化程度高的滤棒压降快速测量分选方法及实验装置.装置采用满足烟草行业新标准技术要求的双通道测量头实现并行检测,流程操控以可编程逻辑控制器(PLC)技术集中控制气路替代复杂的电控部件.集成嵌入式单片机(MCU)芯片和高速ADS8341数据采集芯片实现精密压降传感器信号采集,并计算分析滤棒压降值的分选属性.以双路分选臂实现双通道测量结果的快速分选.实验选用不同标称值的标准滤棒测试装置的精度与重复性,以不同阻值的滤棒进行实验测试,结果表明:装置测量速度超过了600支/h,较单测量头的速度提升了1倍,且不需人工参与.标准棒降压测试精度达到了10 Pa,不同滤棒分选的准确率达到了100%,满足实验检测要求.     

数据降维及聚类算法在烟叶相似性分析中的应用

【目的】为了对烟叶产地进行相似性度量和分类,并克服高维空间下距离度量失效的问题。【方法】文章通过方差权重法、主成分分析法及局部线性嵌入法三种方法对烟叶属性指标进行降维和筛选,使用经过特征降维后的数据相似性进行计算及K-means聚类分析。【结果】通过分析不同方法所得输入指标的聚类的轮廓系数发现,方差权重法所筛选出的总植物碱、还原糖、钾、含梗率四个指标的聚类效果较两种降维算法所得的指标的聚类效果更好,对烟叶质量评估有较强的参考价值。K-means聚类算法将烟叶产区分为四类并且得到各类中属性特点,通过相似性算法所得到的结果在以麒麟区、宣威县、罗平县为代表的县区的相似性产地上与业内现有研究相互验证。【结论】文章基于机器学习算法,通过数据挖掘得到烟叶感官数据中的特征性指标与产地之间的相似性特点,为烟叶工业生产提供了具有一定参考价值的指标与结论,也为机器学习在烟草工业中的应用提供了算法基础。     

光纤角位移传感器的设计与应用

利用分叉光纤束和特殊设计的金属温度自补偿旋转杆件作为传感器的核心元件。当受力产生扭转矩 ,驱使杆件敏感变形 ,反射镜系统端面与光纤端面之间产生扭转角位移 ,光通量变化。经后续信号电路系统的技术处理 ,即可获得角位移的线性输出、显示。