CN111990677A

CN111990677A - 一种基于原烟自动化精选的打叶复烤工艺

Info

Publication number: CN111990677A
Application number: CN202010871611.9A
Authority: CN
Inventors: 朱文魁; 谢圣林; 陈良元; 王兵; 刘朝贤; 刘斌
Original assignee: Zhengzhou Tobacco Research Institute of CNTC
Current assignee: Zhengzhou Tobacco Research Institute of CNTC
Priority date: 2020-08-26
Filing date: 2020-08-26
Publication date: 2020-11-27

Abstract

一种基于原烟自动化精选的打叶复烤工艺，包括原料准备、解耙、切叶尖、一次润叶、二次润叶、打叶去梗工段，其特征在于：在一次润叶和二次润叶之间设置了原烟自动精选环节，所述原烟自动精选环节，包括烟叶自动分片单元、单层化铺料单元、烟叶图像特征检测单元和自动分选单元。本发明的优点在于：1.在一次润叶与二次润叶工序之间，设计了原烟自动精选环节，从而解决以往在打叶复烤原烟预处理段中拆包烟叶呈折叠皱缩状态、无法进行机器视觉检测的难题；2.原烟自动精选环节通过提取烟叶图像形状、颜色和纹理信息，对烟叶进行自动在线分类，解决了传统打叶复烤工艺中人工选叶存在的选叶质量稳定性不高、选叶效率较低、选叶成本高等问题。

Description

一种基于原烟自动化精选的打叶复烤工艺

技术领域

本发明涉及打叶复烤工艺，具体是一种基于原烟自动化精选的打叶复烤工艺，属于烟叶打叶复烤加工技术领域。

背景技术

新鲜烤烟烟叶从田间采收并经初烤、分级收购后，形成不同等级的原烟。在烟草工业中，这些不同等级的原烟首先需要进入打叶复烤加工工艺。该工艺的主要任务一方面是通过打叶风分设备使烟叶中的叶片和烟梗分离，再对叶片与烟梗分别进行复烤，然后分别作为卷烟厂工业原料进行打包和贮存；另一方面，烟叶从收购环节进入打叶复烤加工的过程中，存在一定比例青霉烟和杂物及混级烟叶，原料等级质量水平和纯度很难达到卷烟工业直接使用的要求。为了保证烟叶质量，必须在打叶复烤加工前对卷烟工业企业接收的等级烟叶进行分拣纯化，主要对烟叶原料中的青霉杂和非等级烟叶进行分选作业。上述选叶作业对于保障卷烟工业原料的纯净度和稳定性有重要意义。其主要任务是：（1）按照规定指标（标样）或卷烟企业客户要求，将等级烟叶进行再次分选为符合等级要求的合格烟叶和低于等级要求的不合格烟叶；（2）挑检出青烟、霉烂变色的烟叶；（3）挑选出非烟杂物。上述选叶作业对于保障卷烟工业原料的纯净度和稳定性有重要意义。

从目前的选叶手段来看，人工分拣烟叶是目前打叶复烤企业普遍采用的手段。人工选叶方式包括静态挑选和动态挑选两种方式。静态挑选多采用人工解把、边选边装的“地摊”式挑选分级方式，存在占地面积大、生产环境差、烟叶造碎大、物流组织较零乱等缺点。动态挑选即采用在皮带机上选叶并自动收集装箱的方式，与静态挑选相比解决了物流组织的问题。尽管在人工选叶的组织方式上有所进步，但目前人工分拣烟叶质量仍极度依赖于分拣人员的技术水平，也容易受个体主观情绪、身体素质等影响，不同选叶工人作业水平也参差不齐。同时，企业存在季节性的临时用工频繁更替，且用工成本不断攀升。上述因素均造成了目前人工选叶质量稳定性不高、选叶效率较低、选叶成本高等问题。

近年来，机器视觉在农产品品质检测和分级方面有着广泛的研究应用。在烟草加工方面，发明专利CN103801514A提出了一种制丝线烟叶自动化精选装置及方法，该方面主要是针对卷烟厂制丝生产线中的叶片原料，提出了采用机器视觉的叶片中青霉烟、杂物、含梗烟在线检测工艺和装置。该发明方法主要适用于卷烟厂制丝生产工艺设计，仅适用于叶梗分离后的叶片原料，难以在打叶复烤工艺中应用。同时也无法实现符合等级要求的合格烟叶和低于等级要求的不合格烟叶分离。

综上所述，可以将机器视觉与原烟精选除杂、等级烟叶图像特征识别结合，并应用到打叶复烤工艺中，以实现对烟叶物料的高效自动化选叶，有效降低选叶损耗率，保障卷烟工业原料的纯净度和稳定性。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明提供一种基于原烟自动化精选的打叶复烤工艺。该发明是针对现有打叶复烤工艺，利用机器视觉方法实现对打叶复烤过程烟叶原料中青霉烟、杂物、合格等级烟叶和非等级烟叶的分类识别与自动精选，形成一套新的打叶复烤工艺，有效克服现有工艺中选叶方式存在的不足。

本发明通过以下技术方案完成：一种基于原烟自动化精选的打叶复烤工艺，包括原料准备、解耙、切叶尖、一次润叶、二次润叶、打叶去梗工段，其中：在一次润叶和二次润叶之间设置了原烟自动精选环节，所述原烟自动精选环节，包括烟叶自动分片单元、单层化铺料单元、烟叶图像特征检测单元和自动分选单元。

与传统打叶复烤工艺相比，本发明提出的工艺在一次润叶和二次润叶之间设置了原烟自动精选环节，烟叶经过一次润叶后通过自动精选流程分选为合格烟叶、青霉烟、杂物和不合格烟叶，合格烟叶通过后续二润工序后进入打叶去梗工段、复烤工段。

所述原烟自动精选环节，主要包括烟叶自动分片单元、单层化铺料单元、烟叶图像特征检测单元和自动分选单元。

所述烟叶自动分片单元，主要采用负压吸片方式，通过机械臂从一次润叶后输送带上吸取单张烟叶。

所述单层化铺料单元，主要通过带式输送机输送烟叶，通过振槽将润叶后的烟草物料分散摊薄。

所述的烟叶图像特征检测单元，主要包括光源、光路系统、CCD和图像采集处理机，该单元可以实现动态输送条件下对烟叶的高还原度成像，并通过提取烟叶图像形状、颜色和纹理信息，将原烟分类识别为合格烟叶、青霉烟、杂物和不合格烟叶。

所述烟叶分选单元，在带式输送机出口处，采用分拣机械手或者采用高压气阀喷吹的方式，将图像分类识别出的合格烟叶、青霉烟、杂物和不合格烟叶逐次分选到各自对应的输送通道中。

本发明提供的一种基于原烟自动化精选的打叶复烤工艺，其具体工作步骤如下：

1. 在预处理车间对烟叶原料水分进行抽查检验，但温度低于25^oC或者水分低于16%，并根据烟叶板结程度、温度状况，确定是否需要预回潮；

2. 将烟把逐把铺放在摆把台上，由解把机进行接把；

3. 对解把后的烟把，进行切尖处理；

4. 对烟叶采用润叶回潮筒进行一次润叶处理，该过程通过雾化喷水和蒸汽施加，使烟叶进行松散和舒展，并使得出口物料水分达到18-20%左右，温度达到55-65^oC；

5. 自动分片机采用负压吸片方式，通过机械臂从一次润叶后输送带上吸取单张烟叶，并单层化放置于带式输送机皮带上；

6. 单层化的烟叶经过LED光源和CCD反射成像，图像采集处理机采集烟叶图像、并提取分析形状、颜色和纹理信息，将原烟分类识别为合格烟叶、青霉烟、杂物和不合格烟叶；

7. 根据图像检测单元的分类判断，烟叶分选单元将合格烟叶、青霉烟、杂物和不合格烟叶逐次分选到各自对应的输送通道中；

8. 分选出的合格烟叶采用润叶回潮筒进行二次润叶处理，该过程通过雾化喷水和蒸汽施加，使得出口物料水分达到19-21%左右，温度达到55-65^oC；

9. 润叶后的烟叶进入打叶去梗工段，在此工段中经过打叶机组的机械打叶和风分器的风力分级作用，烟叶被分为片烟和烟梗；

10. 片烟和烟梗分别进入复烤工序，经过隧道网带式复烤机处理，片烟复烤出口水分11-13%，烟梗复烤出口水分11-14%；

11. 烤后的片烟和烟梗分别进行打包和成品输出。

本发明的优点在于：

1.在一次润叶与二次润叶工序之间，设计了原烟自动精选环节，从而解决以往在打叶复烤原烟预处理段中拆包烟叶呈折叠皱缩状态、无法进行机器视觉检测的难题；

2. 原烟自动精选环节通过提取烟叶图像形状、颜色和纹理信息，对烟叶进行自动在线分类，解决了传统打叶复烤工艺中人工选叶存在的选叶质量稳定性不高、选叶效率较低、选叶成本高等问题。

附图说明

图1现行打叶复烤工艺流程图；

图2本发明设计的打叶复烤工艺流程图。

具体实施方式

本发明通过附图及以下具体实例作进一步描述，但本发明内容并不限于此。

结合附图1、附图2，进一步对本发明特点进行说明：①通过光学成像和计算机图像分析，通过提取烟叶图像中形状、颜色和纹理信息，对烟叶进行自动在线分类，较附图1传统工艺中人工选叶方式更为高效、准确；②与附图1传统工艺相比，附图2中本发明将原烟自动精选环节设计在一次润叶与二次润叶工序之间，一次润叶工艺以尽可能实现烟叶松散和舒展的目的，可为烟叶图像检测提供必要条件，从而解决以往在打叶复烤原烟预处理段中拆包烟叶呈折叠皱缩状态、无法进行机器视觉检测的难题；③附图1传统工艺中一润工序增温增湿强度低于二润工序，附图2中本发明则尽可能提升一润工序增温增湿强度，使得加水加温松散的目标尽量在该工序完成，以满足烟叶图像识别需求。

实施例1

一种基于原烟自动化精选的打叶复烤工艺，如图2所示。其主要工艺步骤如下：

①烟叶原料开箱解把；

②将解把后烟叶进行切叶尖处理，之后进行一次润叶工序，使烟叶增温增湿，提高烟叶耐加工性。

③一次润叶后物料由喂料机送至原烟精选单元，通过以下步骤进行原烟精选，流程如图2所示：

a).烟叶由喂料机进入振槽，在振槽抖动下烟叶被抖散平铺，自动分片机采用负压吸片方式，通过机械臂从一次润叶后输送带上吸取单张烟叶，并单层化放置于带式输送机皮带上;

b).分散后烟叶输送至摊薄皮带，摊薄皮带利用速度差实现烟叶单层化铺料，结团烟叶被输送至皮带后方被带出生产线；

c).非结团烟叶进入下一级皮带，进入烟叶图像特征识别及分拣单元，光源照射皮带上的烟叶，采集烟叶图像，经过图像处理识别其中青霉烟和非烟杂物；

d).被识别的青霉烟和非烟杂物经过剔除机构时，经由剔除机构的高压气阀喷出气体将青霉烟和非烟杂物剔除。

④原烟自动精选后的合格烟叶进入二次润叶、打叶去梗工序；

⑤复烤后成品烟片、烟梗打包装箱；

⑥选叶质量方面，达到现传统人工选叶质量标准要求，本发明中原烟自动精选环节对青霉烟和杂物的识别和剔除的综合准确率在90%以上，明显的青、霉变、杂、僵叶片比例≤3%。在烟叶精选质量不低于传统人工选叶的条件下，自动化精选效率较人工选叶方式提高150%左右，相同选叶流量下平均每万担烟叶选叶用工数量降低60%以上；在选叶损耗率方面较传统人工方式降低30%以上。

Claims

1.一种基于原烟自动化精选的打叶复烤工艺，包括原料准备、解耙、切叶尖、一次润叶、二次润叶、打叶去梗工段，其特征在于：在一次润叶和二次润叶之间设置了原烟自动精选环节，所述原烟自动精选环节，包括烟叶自动分片单元、单层化铺料单元、烟叶图像特征检测单元和自动分选单元。

2.根据权利要求1所述的基于原烟自动化精选的打叶复烤工艺，其特征在于：所述烟叶自动分片单元，采用负压吸片方式，通过机械臂从一次润叶后输送带上吸取单张烟叶。

3.根据权利要求1所述的基于原烟自动化精选的打叶复烤工艺，其特征在于：所述单层化铺料单元，通过带式输送机输送烟叶，通过振槽将润叶后的烟草物料分散摊薄。

4.根据权利要求1所述的基于原烟自动化精选的打叶复烤工艺，其特征在于：所述的烟叶图像特征检测单元，包括光源、光路系统、CCD和图像采集处理机，该单元可以实现动态输送条件下对烟叶的高还原度成像，并通过提取烟叶图像形状、颜色和纹理信息，将原烟分类识别为合格烟叶、青霉烟、杂物和不合格烟叶。

5.根据权利要求4所述的基于原烟自动化精选的打叶复烤工艺，其特征在于：所述光源为LED光源。

6.根据权利要求1所述的基于原烟自动化精选的打叶复烤工艺，其特征在于：所述烟叶分选单元，在带式输送机出口处，采用分拣机械手或者采用高压气阀喷吹的方式，将图像分类识别出的合格烟叶、青霉烟、杂物和不合格烟叶逐次分选到各自对应的输送通道中。

7.根据权利要求1所述的基于原烟自动化精选的打叶复烤工艺，其特征在于：该工艺的具体工作步骤如下：

1）在预处理车间对烟叶原料水分进行抽查检验，但温度低于25^oC或者水分低于16%，并根据烟叶板结程度、温度状况，确定是否需要预回潮；

2）烟把逐把铺放在摆把台上，由解把机进行接把；

3）对解把后的烟把，进行切尖处理；

4）对烟叶采用润叶回潮筒进行一次润叶处理，该过程通过雾化喷水和蒸汽施加，使烟叶进行松散和舒展，并使得出口物料水分达到18-20%左右，温度达到55-65^oC；

5）自动分片机采用负压吸片方式，通过机械臂从一次润叶后输送带上吸取单张烟叶，并单层化放置于带式输送机皮带上；

6）单层化的烟叶经过LED光源和CCD反射成像，图像采集处理机采集烟叶图像、并提取分析形状、颜色和纹理信息，将原烟分类识别为合格烟叶、青霉烟、杂物和不合格烟叶；

7）根据图像检测单元的分类判断，烟叶分选单元将合格烟叶、青霉烟、杂物和不合格烟叶逐次分选到各自对应的输送通道中；

8）分选出的合格烟叶采用润叶回潮筒进行二次润叶处理，该过程通过雾化喷水和蒸汽施加，使得出口物料水分达到19-21%左右，温度达到55-65^oC；

9）润叶后的烟叶进入打叶去梗工段，在此工段中经过打叶机组的机械打叶和风分器的风力分级作用，烟叶被分为片烟和烟梗；

10）片烟和烟梗分别进入复烤工序，经过隧道网带式复烤机处理，片烟复烤出口水分11-13%，烟梗复烤出口水分11-14%；

11）烤后的片烟和烟梗分别进行打包和成品输出。