CN112213309A - 一种基于在线打叶指标检测系统的打叶效率检测装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于在线打叶指标检测系统的打叶效率检测装置及方法，所述装置包括取样装置、高速皮带机、取样样品接料皮带机、取样样品输送皮带机、摊薄皮带机、隔板式提升皮带机、转辊松散机、弹片式振动输送机和检测装置；取样装置包括取样入口端、取样出口端和正常出口端，取样入口端和接料皮带机的落料口连接，正常出口端和高速皮带机的入口端连接，取样出口端和取样样品接料皮带机的入口端连接取样装置可切换通过正常出口端或取样出口端落料，所述取样样品接料皮带机的落料口、取样样品输送皮带机、摊薄皮带机、隔板式提升皮带机、转辊松散机、弹片式振动输送机和检测装置依次连接。本发明提高了检测效率和精度，还消除了人工分选误差。

Description

一种基于在线打叶指标检测系统的打叶效率检测装置及方法
技术领域
本发明属于烟草行业打叶复烤技术领域，具体涉及一种基于在线打叶指标检测系统的打叶效率检测装置及方法。
背景技术
打叶效率是指打叶复烤生产中，通过某一级打叶机组的烟叶，从烟梗完全撕裂下来的叶片(游离叶片)量占进入该打叶机组叶片总量的百分比。打叶效率是衡量打叶效果的主要指标之一，尤其是第一级打叶机组的打叶效率，直接反映了打叶机组的打叶能力并对打后片烟叶片结构具有显著影响，所以国内打叶复烤企业通常检测第一级打叶机组的打叶效率，且普遍采用传统人工检测方式。打叶效率检测采用人工取样，比较准确的方式是采用带料停机，人工从打后收集皮带或接料皮带等宽度取样，但此种方式需要停机，不仅影响正常生产，而且对打叶工艺质量指标造成不利影响，并增加烟叶损耗和能量损失，复烤企业很少采用；另外一种方式是在正常生产时，由人工在打后接料皮带上抓取烟叶样品，但该方式很难做到等宽度取样，取样误差比较大。取样后由人工挑选出合格的游离叶片(叶中烟梗直径小于1.5mm)，合格叶片与其余烟叶分别进行称重，按下式计算打叶效率：
Figure BDA0002751170860000011
其中η打为打叶效率，G叶为分出叶片重量，G总为取样总重量，K为叶梗比例。
打叶效率采用人工检测方式，存在以下缺点：
1、采用人工在生产时取样，若要保证取样精度则必须带料停机，对正常生产和产品工艺质量带来负面影响；若人工在打后接料皮带上抓取烟叶样品，则难于保证等宽度取样，取样误差比较大，另外生产时人工取样存在安全隐患，可能对人员和设备造成伤害；
2、人工检测统计时间长，劳动强度大，每次检测需要至少4人60分钟以上时间才能得出检测结果，人工挑选受主观因素影响，标准难于统一，结果偏差比较大；
3、检测周期长，一次检验周期从取样到反馈需要2个小时，时效性比较差，因打叶指标受多种因素影响，检测结果与实际生产时间间隔过长，给数据统计分析带来困难，同时因为时间滞后也会造成不能及时调整参数而带来的烟叶损失。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于在线打叶指标检测系统的打叶效率检测装置及方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于在线打叶指标检测系统的打叶效率检测装置，包括依序设置的打叶机组、收集皮带机和接料皮带机，其还包括取样装置、高速皮带机、取样样品接料皮带、取样样品输送皮带机、摊薄皮带机、隔板式提升皮带机、转辊松散机、弹片式振动输送机和检测装置；
所述取样装置包括取样入口端、取样出口端和正常出口端，取样装置的取样入口端和接料皮带机的落料口连接，取样装置的正常出口端和高速皮带机的入口端连接，取样装置的取样出口端和取样样品接料皮带机的入口端连接，所述取样装置可切换通过正常出口端或取样出口端落料；
所述取样样品接料皮带机的落料口、取样样品输送皮带机、摊薄皮带机、隔板式提升皮带机、转辊松散机、弹片式振动输送机和检测装置依次连接。
进一步的，所述取样装置为倒Y型结构，取样装置的顶部敞开口为取样入口端，取样装置的内部设有翻板，所述翻板将取样装置内部分隔为第一腔室和第二腔室，第一腔室的底部为取样出口端，第二腔室的底部为正常出口端，所述翻板由气缸驱动转向第一腔室或第二腔室，当翻板转向第二腔室时，取样装置取样后的物料流向第一腔室并通过取样出口端落料；当翻板转向第一腔室时，取样装置取样后的物料流向第二腔室并通过正常出口端落料。
进一步的，所述摊薄皮带机的出料端设有漫反射光电传感器。
所述基于在线打叶指标检测系统的打叶效率检测装置还包括风分机组，所述风分机组的入口端和高速皮带机的出料端连接。
采用基于在线打叶指标检测系统的打叶效率检测装置的打叶效率在线检测方法，包括以下步骤：
步骤一：启动打叶效率在线检测装置，设定取样时间，取样时间应根据来料流量计算，控制样品重量在2～3Kg之间；
步骤二：取样装置的气缸执行取样动作，带动翻板转向第二腔室，烟叶物料在翻板的导向下流向第一腔室并通过取样出口端流向取样样品接料皮带机，达到取样时间后，气缸动作，带动翻板转向第一腔室，烟叶物料重新流向第二腔室并通过正常出口端流向高速皮带机，完成取样过程；
步骤三：取样样品烟叶由取样样品接料皮带机和取样样品输送皮带机进入摊薄环节时，摊薄皮带机会以相对较高的铺料速度运行，保证该批样品烟叶完全铺在摊薄皮带机上，样品烟叶料头到达摊薄皮带机出料端头部位置时，摊薄皮带机头部位置漫反射光电传感器探测到样品烟叶时，会发出反馈控制信号使摊薄皮带机由原相对较高铺料速度(快速)切换至相对较低的供料速度(慢速)，实现样品烟叶的一次摊薄供料；接着样品烟叶由摊薄皮带机进入隔板式提升皮带机，隔板式提升皮带机起初会以相对较高的速度运转，将样品烟叶快速拉薄平铺在隔板式提升皮带机上，当样品烟叶运行至隔板式提升皮带机出料端机头位置且未落入下游转辊松散机时，隔板式提升皮带机的速度会被延时控制信号切换为慢速运行，由此时开始，摊薄装置的摊薄皮带机和隔板式提升皮带机均以慢速运转的形式为下游运行较快的松散装置供料，通过差速运行，使样品烟叶的流量降低，为单层化样品烟叶提供基础支持；
步骤四：样品烟叶经隔板式提升皮带机进入转辊松散机，实现样品烟叶的一次松散；经转辊松散机松散的烟叶样品落入弹片式振动输送机，实现样品烟叶的二次松散，至此烟叶样品基本实现由重叠的状态松散开来形成单层供料状态；
步骤五：样品烟叶经弹片式振动输送机进入检测装置，检测装置内的高速皮带将样品烟叶进一步拉薄，使每片烟叶独立平摊在高速皮带上并通过光电检测装置的检测，通过图像处理技术识别含梗叶片和游离叶片，并自动计算每片烟叶的面积、含梗叶片总面积S2和游离叶片总面积S1；
步骤六：根据检测装置(13)计算出的含梗叶片总面积S2和游离叶片总面积S1，由公式η打＝S1/(S1+S2)手工计算或检测装置(13)自动计算出样品烟叶的打叶效率η打。
本发明采用以上技术方案，取样环节的取样点位设在接料皮带机的出料端，取样装置采用翻板机构，实现样品烟叶的两种流向，一种是正常生产时物料流向高速皮带机，另一种是取样时物料流向取样样品接料皮带机；摊薄环节采用打叶指标在线检测系统的摊薄系统和松散装置，两者前后串连安装组成，摊薄系统包含摊薄皮带机和隔板式提升皮带机,松散装置包含转辊松散机和弹片式振动输送机；叶片面积检测环节采用打叶指标在线检测系统的检测装置实现烟叶叶片的面积检测。摊薄皮带机采用皮带快慢速切换的原理将样品烟叶拉薄，通过差速运行，使样品烟叶的流量降低，为单层化样品烟叶提供基础支持。检测装置内部有高速皮带，将弹片式振动输送机过来的单层供料状态的样品烟叶迅速摊薄，使每片烟叶分离呈单独状态平摊在皮带表面，光电检测装置检测每片烟叶，通过图像处理技术识别含梗叶片和游离叶片，并自动计算每片烟叶的面积和两类叶片的总面积。
本发明的有益效果在于：1、实现不停机接料皮带等宽度自动取样，提高了取样精度，且不影响正常生产和产品工艺质量，消除了人工取样的不安全因素；2、采用专用设备进行烟叶样品的检测，不仅提高了检测效率，还提高了检测精度和一致性，还消除了人工分选误差。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为本发明的基于在线打叶指标检测系统的打叶效率检测装置的示意图；
图3为本发明取样装置的示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本技术方案作进一步详细说明。
打叶指标是打叶复烤加工的重要工艺质量指标，实现打叶指标的在线检测一直是打叶复烤行业的难点，随着科学技术飞速发展，一种基于机器视觉自动识别原理的打叶指标在线检测系统已逐步在打叶复烤行业推广开来。该系统可以自动识别烟叶样品中的游离叶片和含梗叶片，并能检测每片烟叶的面积。该项技术可推广应用到打叶效率的检测，根据打叶效率的定义，打叶效率计算公式可转换为η打＝S1/(S1+S2)，公式中η打为打叶效率，S1为游离叶片总面积，S2为含梗叶片总面积。
以下实施方式中，所述检测装置13，生产厂家为上海创和亿电子科技发展有限公司，装置型号为TSM-600S，装置名称为在线叶片结构及片形检测系统。
如图1-3之一所示，基于在线打叶指标检测系统的打叶效率检测装置，包括依序设置的打叶机组1、收集皮带机2和接料皮带机3，其还包括取样装置6、高速皮带机4、取样样品接料皮带机7、取样样品输送皮带机8、摊薄皮带机9、隔板式提升皮带机10、转辊松散机11、弹片式振动输送机12和检测装置13；
所述取样装置6包括取样入口端、取样出口端和正常出口端，取样装置6的取样入口端和接料皮带机3的落料口连接，取样装置6的正常出口端和高速皮带机4的入口端连接，取样装置6的取样出口端和取样样品接料皮带机7的入口端连接，所述取样装置6可切换通过正常出口端或取样出口端落料；
所述取样样品接料皮带机7的落料口、取样样品输送皮带机8、摊薄皮带机9、隔板式提升皮带机10、转辊松散机11、弹片式振动输送机12和检测装置13依次连接。
如图3所示，取样装置6为倒Y型结构，取样装置6的顶部敞开口为取样入口端，取样装置6的内部设有翻板15，所述翻板15将取样装置6内部分隔为第一腔室61和第二腔室62，第一腔室61的底部为取样出口端，第二腔室62的底部为正常出口端，所述翻板15由气缸14驱动转向第一腔室61或第二腔室62，当翻板15转向第二腔室62时，取样装置6取样后的物料流向第一腔室61并通过取样出口端落料；当翻板转向第一腔室61时，取样装置6取样后的物料流向第二腔室62并通过正常出口端落料。
所述摊薄皮带机9的出料端设有漫反射光电传感器。
本装置还包括风分机组5，所述风分机组5的入口端和高速皮带机4的出料端连接。
采用本装置的打叶效率在线检测方法，包括以下步骤：
步骤一：启动打叶效率在线检测装置，设定取样时间，取样时间应根据来料流量计算，控制样品重量在2～3Kg之间；
步骤二：取样装置6的气缸14执行取样动作，带动翻板15转向第二腔室62，烟叶物料在翻板的导向下流向第一腔室61并通过取样出口端流向取样样品接料皮带机7，达到取样时间后，气缸14动作，带动翻板15转向第一腔室61，烟叶物料重新流向第二腔室62并通过正常出口端流向高速皮带机4，完成取样过程；
步骤三：取样样品烟叶由取样样品接料皮带机7和取样样品输送皮带机8进入摊薄环节时，摊薄皮带机9会以相对较高的铺料速度运行，保证该批样品烟叶完全铺在摊薄皮带机9上，样品烟叶料头到达摊薄皮带机9出料端头部位置时，摊薄皮带机9头部位置漫反射光电传感器探测到样品烟叶时，会发出反馈控制信号使摊薄皮带机9由原相对较高铺料速度(快速)切换至相对较低的供料速度(慢速)，实现样品烟叶的一次摊薄供料；接着样品烟叶由摊薄皮带机9进入隔板式提升皮带机10，隔板式提升皮带机10起初会以相对较高的速度运转，将样品烟叶快速拉薄平铺在隔板式提升皮带机10上，当样品烟叶运行至隔板式提升皮带机10出料端机头位置且未落入下游转辊松散机11时，隔板式提升皮带机10的速度会被延时控制信号切换为慢速运行，由此时开始，摊薄装置的摊薄皮带机9和隔板式提升皮带机10均以慢速运转的形式为下游运行较快的松散装置供料，通过差速运行，使样品烟叶的流量降低，为单层化样品烟叶提供基础支持；
步骤四：样品烟叶经隔板式提升皮带机10进入转辊松散机11，实现样品烟叶的一次松散；经转辊松散机11松散的烟叶样品落入弹片式振动输送机12，实现样品烟叶的二次松散，至此烟叶样品基本实现由重叠的状态松散开来形成单层供料状态；
步骤五：样品烟叶经弹片式振动输送机12进入检测装置13，检测装置13内的高速皮带将样品烟叶进一步拉薄，使每片烟叶独立平摊在高速皮带上并通过光电检测装置的检测，通过图像处理技术识别含梗叶片和游离叶片，并自动计算每片烟叶的面积、含梗叶片总面积S2和游离叶片总面积S1；
步骤六：根据检测装置13计算出的含梗叶片总面积S2和游离叶片总面积S1，由公式η打＝S1/(S1+S2)手工计算或检测装置(13)自动计算出样品烟叶的打叶效率η打。
本发明采用以上装置，取样环节的取样点位设在接料皮带机的出料端，取样装置采用翻板机构，实现样品烟叶的两种流向，一种是正常生产时物料流向高速皮带机，另一种是取样时物料流向取样样品接料皮带机；摊薄环节采用打叶指标在线检测系统的摊薄系统和松散装置，两者前后串连安装组成，摊薄系统包含摊薄皮带机和隔板式提升皮带机,松散装置包含转辊松散机和弹片式振动输送机；叶片面积检测环节采用打叶指标在线检测系统的检测装置实现烟叶叶片的面积检测。摊薄皮带机采用皮带快慢速切换的原理将样品烟叶拉薄，通过差速运行，使样品烟叶的流量降低，为单层化样品烟叶提供基础支持。检测装置内部有高速皮带，将弹片式振动输送机过来的单层供料状态的样品烟叶迅速摊薄，使每片烟叶分离呈单独状态平摊在皮带表面，光电检测装置检测每片烟叶，通过图像处理技术识别含梗叶片和游离叶片，并自动计算每片烟叶的面积和两类叶片的总面积。本发明的有益效果在于：1、实现不停机接料皮带等宽度自动取样，提高了取样精度，且不影响正常生产和产品工艺质量，消除了人工取样的不安全因素；2、采用专用设备进行烟叶样品的检测，不仅提高了检测效率，还提高了检测精度和一致性，还消除了人工分选误差。

Claims (6)

1.一种基于在线打叶指标检测系统的打叶效率检测装置，包括依序设置的打叶机组、收集皮带机和接料皮带机，其特征在于：其还包括取样装置、高速皮带机、取样样品接料皮带机、取样样品输送皮带机、摊薄皮带机、隔板式提升皮带机、转辊松散机、弹片式振动输送机和检测装置；
所述取样装置包括取样入口端、取样出口端和正常出口端，取样装置的取样入口端和接料皮带机的落料口连接，取样装置的正常出口端和高速皮带机的入口端连接，取样装置的取样出口端和取样样品接料皮带机的入口端连接，所述取样装置可切换通过正常出口端或取样出口端落料；
所述取样样品接料皮带机的落料口、取样样品输送皮带机、摊薄皮带机、隔板式提升皮带机、转辊松散机、弹片式振动输送机和检测装置依次连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于在线打叶指标检测系统的打叶效率检测装置，其特征在于：所述取样装置为倒Y型结构，取样装置的顶部敞开口为取样入口端，取样装置的内部设有翻板，所述翻板将取样装置内部分隔为第一腔室和第二腔室，第一腔室的底部为取样出口端，第二腔室的底部为正常出口端，所述翻板由气缸驱动转向第一腔室或第二腔室，当翻板转向第二腔室时，取样装置取样后的物料流向第一腔室并通过取样出口端落料；当翻板转向第一腔室时，取样装置取样后的物料流向第二腔室并通过正常出口端落料。
3.根据权利要求1所述的一种基于在线打叶指标检测系统的打叶效率检测装置，其特征在于：所述摊薄皮带机的出料端设有漫反射光电传感器。
4.根据权利要求1所述的一种基于在线打叶指标检测系统的打叶效率检测装置，其特征在于：其还包括风分机组，所述风分机组的入口端和高速皮带机的出料端连接。
5.采用权利要求1-4之一所述的基于在线打叶指标检测系统的打叶效率检测装置的打叶效率在线检测方法，其特征在于：其包括以下步骤：
步骤一：启动打叶效率在线检测装置，设定取样时间，取样时间应根据来料流量计算；
步骤二：取样装置的气缸执行取样动作，带动翻板转向第二腔室，烟叶物料在翻板的导向下流向第一腔室并通过取样出口端流向取样样品接料皮带机，达到取样时间后，气缸动作，带动翻板转向第一腔室，烟叶物料重新流向第二腔室并通过正常出口端流向高速皮带机，完成取样过程；
步骤三：取样样品烟叶由取样样品接料皮带机和取样样品输送皮带机进入摊薄环节时，摊薄皮带机会以相对较高的铺料速度运行，保证该批样品烟叶完全铺在摊薄皮带机上，样品烟叶料头到达摊薄皮带机出料端头部位置时，摊薄皮带机头部位置漫反射光电传感器探测到样品烟叶时，会发出反馈控制信号使摊薄皮带机由原相对较高铺料速度切换至相对较低的供料速度，实现样品烟叶的一次摊薄供料；接着样品烟叶由摊薄皮带机进入隔板式提升皮带机，隔板式提升皮带机起初会以相对较高的速度运转，将样品烟叶快速拉薄平铺在隔板式提升皮带机上，当样品烟叶运行至隔板式提升皮带机出料端机头位置且未落入下游转辊松散机时，隔板式提升皮带机的速度会被延时控制信号切换为慢速运行，由此时开始，摊薄装置的摊薄皮带机和隔板式提升皮带机均以慢速运转的形式为下游运行较快的松散装置供料，通过差速运行，使样品烟叶的流量降低，为单层化样品烟叶提供基础支持；
步骤四：样品烟叶经隔板式提升皮带机进入转辊松散机，实现样品烟叶的一次松散；经转辊松散机松散的烟叶样品落入弹片式振动输送机，实现样品烟叶的二次松散，至此烟叶样品实现由重叠的状态松散开来形成单层供料状态；
步骤五：样品烟叶经弹片式振动输送机(12)进入检测装置(13)，检测装置(13)内的高速皮带将样品烟叶进一步拉薄，使每片烟叶独立平摊在高速皮带上并通过光电检测装置的检测，通过图像处理技术识别含梗叶片和游离叶片，并自动计算每片烟叶的面积、含梗叶片总面积S2和游离叶片总面积S1；
步骤六：根据检测装置(13)计算出的含梗叶片总面积S2和游离叶片总面积S1，计算样品烟叶的打叶效率η打。
6.根据权利要求5所述的基于在线打叶指标检测系统的打叶效率检测装置的打叶效率在线检测方法，其特征在于：样品烟叶的打叶效率η打的计算公式为η打＝S1/(S1+S2)。
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