基于机器视觉的烟支接装质量在线检测系统

为解决人工识别烟支接装质量准确率低、劳动强度大等问题,设计了基于机器视觉的烟支外观在线检测系统。该系统采用CCD相机采集烟支图像并对其进行预处理,利用建立的二级检测模型对烟支外观进行分析,第一级采用轮廓最大面积判定法检测有明显外观缺陷的烟支,第二级采用模板匹配法检测有轻微缺陷的烟支,并将不合格烟支剔除。以宁波卷烟厂生产的200支"利群(新版)"牌卷烟为对象进行测试,结果表明:利用二级检测模型能够对所有烟支进行准确识别,在100支测试集中共检测出合格烟支50支,不合格烟支49支,检测准确率达到98%。该技术可为提高卷接设备自动化水平提供支持。     

基于RTX烟支质量在线检测系统的设计应用

为了解决现有烟支质量在线检测系统的封闭性问题,提高缺陷烟支剔除的准确率,满足卷烟企业提高烟支品质和生产管理信息化要求,研发了烟支质量在线检测系统。该系统以标准PC和商用I/O硬件作为硬件平台,采用RTX对Windows进行实时扩展,集成了烟支在线质量检测系统和OPC服务器,克服了现有系统缺陷烟支漏剔率和误剔率较高的问题,满足了对每支烟进行检测分析和对缺陷烟支准确剔除的实时性要求。利用PC的联网能力,通过OPC标准接口满足了企业信息化需求。使用效果表明,系统检测精度高,漏气烟支的漏剔率和误剔率均小于0.2%,空头漏剔率和误剔率均小于0.1%,系统运行稳定,调试简单,减少了维护工作量。     

接装纸涂胶在线检测及剔除系统的设计应用

为实时监测并剔除因接装纸涂胶不均、位置偏移等产生的缺陷烟支,根据接装纸涂胶量对微波电磁场能量参数造成的不同变化,设计了接装纸涂胶在线检测及剔除系统。该系统利用微波介质谐振器振荡器产生的微波信号,通过微波PIN单刀多掷开关将微波信号分时发送到微波谐振腔作为检测信号,根据谐振腔输出信号幅度值的变化可判断出接装纸涂胶质量是否有缺陷。应用效果表明,该系统实现了在线检测并剔除烟支接嘴端、搭口端未涂胶,接装纸涂胶量太少,位置发生偏移的缺陷烟支,检测最小缺胶面积2 mm×2 mm,有效剔除率达到96%,从而保证了接装纸涂胶质量及控制精度,提高了烟支外观质量。     

卷烟胶的发展概况

卷烟胶,泛指在卷烟生产过程中用于烟支卷制搭口、烟支滤嘴接装、卷烟小盒及条盒包装、烟箱封装以及在滤棒生产过程中的用胶。按卷烟胶的形态可分为水基型卷烟胶和热熔型卷烟胶。一般来说,水基卷烟胶用于烟支卷制搭口、烟支滤嘴接装、小盒及条盒包装以及滤棒生产中丝束的固定;热熔型卷烟胶用于小盒及条盒包装、滤棒成形搭口以及纸箱的封装。本文介绍卷烟胶发展历程,把不同时期的卷烟胶的类型、品种进行介绍,同时介绍卷烟胶未来发展趋势。     

搭口胶施胶量对卷烟品质的影响

为了解不同牌号搭口胶的施胶量对卷烟品质的影响,在相同条件下试验了3种搭口胶的6个梯度施胶量。结果表明:试验条件下,卷烟搭口胶施胶量对卷烟感官质量有影响,当每千支烟施胶量大于1.5 mL时,随着施胶量的增大,卷烟感官质量变差,主要表现在刺激性增大,杂气和干燥感增加,干净程度变差。卷烟搭口胶施胶量对卷烟外观质量有影响,1#胶的每千支烟施胶量设定值为2.0mL时即出现爆口现象,达到3.5mL时有内溢胶现象;2#胶和3#胶每千支烟施胶量为1.0mL时易出现爆口现象,达到3.5mL时有内溢胶现象。结合卷烟内外在质量的评价结果,确定1#胶每千支烟最佳施胶量为2.5~3.0 mL,2#胶和3#胶为1.5~2.0mL。卷烟搭口胶施胶量对卷烟的物理质量、主流烟气成分及7种有害成分无明显影响。     

卷接机组中烟支实时重量控制系统的设计与实现

在卷烟生产工艺中,香烟重量是评价香烟品质的重要标准之一。如今国内外卷烟生产企业生产设备上均配备烟支重量控制系统,以达到对生产线上产品质量的检测与把控。本文根据卷接机组重量控制系统现状,结合多领域技术,提出一种基于实时操作系统的烟支重量控制系统,其在倍福工控机上利用twincat2软件保证系统实时性,根据微波扫描读取的烟支重量控制重量电机和剔除阀进行重量调整和坏烟剔除等工作。实验结果表明,采用该系统可以达到卷接机组中对产品进行分析控制的实时性要求,提高了检测控制精度和剔除的准确率。     

基于机器视觉的接装纸缺陷检测装置

为解决因接装纸质量缺陷造成卷接烟支废品率高等问题,基于机器视觉原理设计了接装纸缺陷检测装置。该装置主要由图像采集、图像处理、光源、报警及剔除等部分组成,在接装纸自动拼接器下方加装相机及照明系统对接装纸进行外观检测,并将检测结果输送至控制系统,完成对缺陷接装纸的剔除。利用定制的有缺陷标记的接装纸,测试机器视觉装置对刀丝缺陷和烫金缺陷的检测率,并与人工检测方式对比烟支外观不合格检出率。结果表明:采用机器视觉检测装置,较好地解决了卷烟生产中接装纸缺陷漏检、误检以及检测效率低等问题,刀丝缺陷检出率达100%,烫金缺陷检出率达96%,对不合格烟支的检出率显著高于人工检测水平,有效提升了卷烟产品品质。      

超细支空管二元复合滤嘴检测技术在ZJ118卷接机组中的应用

为解决ZJ118卷接机组无法对超细支空管二元复合滤嘴烟支进行检测等问题,对现有检测装置进行了改进。利用滤嘴端面检测光电传感器及设计程序算法,将空管二元复合滤嘴与普通滤嘴的外形差异转化为相应的电平特征信号,实现不合格滤嘴烟支和缺嘴烟支的识别和剔除。利用100个模拟空管二元复合滤棒的样品进行试验,结果表明:改进后滤嘴检测剔除装置,剔除不合格滤嘴烟支和缺嘴烟支的准确率达100%,能够满足卷接机组生产超细支空管二元复合滤棒的卷制工艺要求。该检测技术有效提高了ZJ118卷接机组对滤棒原辅材料的适应性,满足了卷烟多元化生产需求。     

基于TXIB的卷烟搭口胶涂胶量测定方法

为准确测定卷烟搭口胶的涂胶量,基于搭口胶中含有的2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇双异丁酸酯(TXIB)增塑剂,通过优化实验条件,建立了测定卷烟搭口胶和烟支卷烟纸搭口涂胶中TXIB的气相色谱质谱联用(GC/MS)方法。结果表明:(1)卷烟搭口胶中TXIB测定方法的相对标准偏差(RSD)为1.8%,检出限和定量限分别为0.75和2.50μg/m L,回收率为95.3%～103.1%;(2)烟支卷烟纸搭口涂胶中TXIB测定方法的RSD为3.1%,检出限和定量限分别为0.26和0.86μg/m L,回收率为95.2%～105.1%;(3)该方法具有精密度好、检出限低,准确度高的特点,适用于卷烟搭口胶涂胶量的测定。     

标记物法测定卷烟搭口胶的施胶量

为准确测定每支卷烟中搭口胶的施胶量,建立了一种以Zn元素为标记物的卷烟搭口胶施胶量测定方法。将氯化锌标记物加入卷烟搭口胶中,正常制作卷烟后去除卷烟烟丝,截取烟支空筒的卷烟纸部分,经微波消解后,再用ICP-MS法测定标记物锌的质量分数。结果表明:(1)该方法的检出限为0.021μg/L,相对标准偏差(RSD)在0.85%~1.35%之间,加标回收率在97.8%~103.4%之间;(2)在锌离子添加量控制在2.5~6.0 mg/g范围时,施胶量检测结果的相对标准偏差2.0%;(3)卷烟搭口胶施胶量测定值与施胶量在线控制系统的设计值基本一致。该方法适用于卷烟搭口胶施胶量的准确测定。     

YJ219滤嘴接装机烟条切割鼓轮的改进

为解决YJ219滤嘴接装机烟条切割鼓轮中因切割槽内聚积烟末而影响烟条切口质量等问题,对烟条切割鼓轮进行了改进。在切割槽内增设内外隔环,在配气座的烟条中心位置增设腰圆槽,使烟条切割鼓轮中形成内部空腔和通道,利用鼓轮在旋转时形成的负压,及时清除切割烟条时产生的烟末。以石家庄卷烟厂使用的ZJ119卷接机组为对象进行测试,结果表明:①改进后烟条交接稳定可靠,切口平整,切割槽内烟末聚积量减少88.37%;②烟支外观质量缺陷剔除率降低1.04百分点,其中烟支夹末缺陷剔除占比降低50.28百分点。该方法可为提高卷接设备生产效率提供支持。      

PASSIM卷接机组布带轮的改进

PASSIM卷接机组布带轮在驱动过程中时常出现打滑现象,导致烟丝在烟枪通道内停滞、堵塞,进而影响成品烟支质量.对布带轮表面进行了喷砂处理,以增大布带轮对防滑胶带的摩擦驱动力总和,有效解决布带轮与防滑胶带间的相对滑动.应用结果表明,改进后解决了因布带轮打滑导致的烟支空头等问题,烟支空头率由0.8％～1.2％降低到0.2％～0.4％,重量偏差(SD偏差系数)由0.030 ～0.038降低到0.023以下,有效降低了防滑胶带的磨损,防滑胶带的年消耗量由12件减少为6件,节约了维修费用,减少维修劳动强度.     

基于深度学习的条烟分拣线上烟包错配识别系统的构建

【背景】条烟分拣线上,条烟长边相邻并排摆放形成一层,多层叠加形成烟包,与订单相比,烟包可能存在少烟、多烟、品规错误等问题,目前采用的人工检查方式效率较低,且难以完全避免错误发生。本研究的目的是构建烟包错配识别系统。【方法】采用由工业相机镜头和光源构成的机器视觉系统采集成品烟包侧面与顶面图像,以基于深度学习的物体定位和识别技术获取烟包中条烟的数量与品规,与物流上位系统订单数据比对,自动识别与提示错误烟包。【结果】（1）实际使用中烟包识别成功率≥99.99%,识别耗时≤300ms。识别过程与原有工作步骤并行,增加识别系统不降低分拣效率。（2）系统上线运行至今有效避免了烟包连续出错和返工问题。（3）识别系统可以减轻搬运工人的工作负担,进而提高工作效率。【结论】采用深度学习机器视觉系统自动化识别烟包品规,可以提升烟草物流条烟分拣的质量和效率。     

YJ212接装机搓接鼓轮清洁装置的设计

为解决YJ212接装机搓接鼓轮表面形成的胶垢粘附异物等问题,设计了一种搓接鼓轮清洁装置。利用设备备用激光打孔装置的动力,采用差速轮传动方式,使清洁毛刷相对搓接鼓轮高速转动,同时相对鼓轮表面做轴向往复移动,可连续对搓接鼓轮表面进行清洁。毛刷清除的胶垢和异物被负压回收装置回收,避免对搓接鼓轮表面造成二次污染。以济南卷烟厂生产的“泰山（红将军）”牌卷烟为对象进行测试,结果表明：使用清洁装置后,搓接鼓轮清洁次数减少4次/d,搓板堵塞次数减少7次/d,泡皱烟支数量占比降低7.6百分点。该技术可为提高烟支外观质量和设备运行效率提供支持。     

近红外技术在卷烟真伪鉴别中的应用

为了快速准确地鉴别卷烟的真伪,对A牌卷烟进行了近红外光谱扫描,采用光谱因子分析法建立了A牌卷烟的鉴别模型,并应用该模型对A牌(样品数88个)、非A牌(样品数80个)和假冒A牌卷烟(样品数10个)进行了鉴别。结果显示,A牌、非A牌和假冒A牌卷烟的鉴别准确率分别为92.0%、96.3%和100.0%,平均94.4%。该模型鉴别的准确性较高,可以作为卷烟真伪鉴别的一种辅助手段。     

HXD在线膨胀工艺参数和膨胀率与卷烟质量的关系

为进一步提高叶丝的在线膨胀效果,对不同等级的烤烟型卷烟叶丝在HXD上的膨胀效果进行了试验。结果表明:①提高HXD进料含水率和工艺气流的干燥温度,可提高叶丝的膨胀率;②当叶丝的进料含水率为22%时,经HXD膨胀后叶丝的膨胀率以及卷烟的物理指标、烟气指标等与滚筒式烘丝机处理后的结果基本一致;③在试验范围内,提高喷射蒸气的流量,可提高叶丝的膨胀率;④提高进料含水率和工艺气流的热风温度,可使卷烟在吸阻和硬度不变的情况下降低单支重量;⑤随着进料含水率和工艺气流干燥温度的提高,卷烟烟气焦油呈下降趋势,而烟碱和CO下降趋势不明显;⑥高档卷烟配方不宜采用HXD进行膨胀干燥;采用HXD进行膨胀干燥时,中档卷烟和低档卷烟的进料含水率宜分别控制在24%和28%左右。     

ZJ116B型卷接机组烟支搓接装置的改进

为解决ZJ116B型卷接机组运行中存在的搓板堵塞、烟支泡皱等问题,设计了一种短型搓板,其工作面分为过渡面、搓接面、卸胶槽和支撑面.搓接面比接装纸宽2～4 mm,表面喷涂金刚砂以增加摩擦力;卸胶槽用于排出溢出的胶水;支撑面上设计有纵向细齿槽,避免搓接时对烟条产生挤压.通过CREO建模得到搓接面对应角度为10.3°时,搓接...     

传统卷烟和电子烟烟气气溶胶粒径分布研究

为了解传统卷烟和电子烟烟气气溶胶粒径分布特性, 按照ISO 的抽吸模式, 分别对10 个品牌的传统卷烟和电子烟进行测试。通过在线稀释, 采用模拟循环吸烟机和快速粒径谱仪对气溶胶粒径和浓度进行了测试。结果表明:(1)在相同的抽吸条件下, 传统卷烟气溶胶的颗粒、单位体积数浓度都比电子烟大;(2)在不同抽吸口数下, 传统卷烟气溶胶粒径每口之间差异很大, 而电子烟气溶胶粒径每口之间分布比较均匀。      

基于Adams的烟条自动清洁装置的设计及运动仿真

  背景和目的  为降低卷接机故障停机时间,提高设备生产效率,设计了一款适用于单通道卷烟设备的烟条自动清洁装置。  方法  该装置采用活动式导烟杆的设计,有效实现烟条输送通道的自动清理功能,并基于Adams软件分析了气缸滑块与活动导烟杆的运动特征,以及不同工作压力下活动导烟杆的锁紧力和冲击力变化。  结果  以ZJ17S型卷烟机为对象进行测试,结果表明:烟条自动清洁装置安装后,清理成功率达98.9%,停机清洁时间由32.9 s降低至10.8 s,清洁效率提升67.2%,且不会影响烟支质量。  结论  改进后的设备可以有效提高生产效率,减少操作人员劳动强度。