JP2022549523A - タバコの円周面のオフライン外観品質検査装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、タバコ（Ｙ）の円周面のオフライン外観品質検査装置及び方法を提供し、検査装置は、機械システム、視覚システム、及び制御システムを備え、機械システムは、ホッパー（１４）、フィードローラ（１２）、自転ローラ（３）、上側シュート（１１）、及び下側シュート（４）を含む。検査装置を使用してタバコの円周面のオフライン外観品質検査をすることにより、検査結果に漏れがなく、処理効率が高く、検査結果が正確で定量化可能である。【選択図】図１
Description
本発明は、タバコの品質検査技術分野に関し、特に、タバコの円周面のオフライン外観品質検査装置及び検査方法に関する。
タバコの外観品質は巻紙部分の品質を指し、不良品のタバコの外観品質欠陥は、主に、巻紙上の油汚れ及びその他の巻紙の色とは異なるタバコ国家基準より大きなシミ欠陥などを含む黄色シミ、ピンホール、シワ、及びタバコ刻付着（ラップ部におけるタバコ刻の付着）などである。近年、統計によると、市場からの苦情はタバコの外観品質欠陥に集中し、主な苦情項目は黄色シミ、ピンホール、シワ、及びタバコ刻付着などであり、そのうち、黄色シミに関する品質欠陥がタバコの外観品質欠陥の３０％前後を占めている。
実際のタバコ製造において、完成品のタバコは４８時間保管後に、黄色シミなどの外観品質欠陥が発生する確率が著しく増加し、冬のような湿度の低い乾燥季節には、黄色シミが発生する頻度が高くなる。保管環境の温度、湿度の変化及び葉刻成分の巻紙への物質移動推進力の変化により、巻紙に接触する完成品のタバコ刻や油分、香料液、水分などの成分が外部に溢れて、黄色シミが発生する。この背景分析に基づくと、タバコに黄色シミが発生するのは主に、完成品タバコの保管におけるパラメーターの変化及びタバコの巻き上げに関するパラメーターの設定に関わる。もちろん、タバコは消費地域によって異なる変化の規則性を示すこともあるが、全体的に見ると、黄色シミが発生する理由は、完成品タバコの刻成分の巻紙への物質移動推進力及び全物質移動量が変化したからである。
現在、タバコの外観品質欠陥のオフライン検査は、国家基準「ＧＢ／Ｔ２２２８３８．１２－２００９ シガレット及びフィルターロッドの物理的特性の測定 第１２部分：シガレットの外観」に準拠して行い、目視検査によりタバコの外観品質欠陥に対して定性的判断を行う。目視検査によってタバコの外観品質欠陥に対して定性的判断を行う場合、時間がかかり、誤差が大きく、ある程度の検査漏れや誤検査などの現象が存在する。また、５年以上品質検査に携わった作業員は、基準に従って２０本のタバコ（すなわち、１箱のタバコ）を検査するのに平均で５分かかる。現在の高速巻き上げ装置の生産能力は１万本／分以上であり、包装装置の包装能力は７００箱／分以上であり、現在の巻き上げ・包装の実際の条件では、オフライン外観品質検査の作業性及び効率が大幅に低下し、適時に巻き上げ品質情報をフィードバックして適正化するのに不利である。さらに深刻なことに、上記の目視検査方法では、タバコの外観品質の定量分析で用いるタバコの黄色シミやピンホールのサイズなどの基礎データが十分収集されていない。
従来のタバコのオフライン品質検査技術は大体以下の幾つかに分類される。１、手動でサンプリングして検査する。利点は、装置を必要せず、エネルギーを消費しない；欠点は、効率が低く、目が疲れやすく、微細な色の差に敏感ではなく、欠陥指標を定量化することができない。２、手動で被検査物を供給し、マイクロ波検査装置で検査する。利点は、装置がコンパクトで、配置が簡潔で、メンテナンスが不要である；欠点は、マイクロ波が密度変化のみに敏感で、色には効果がなく、タバコが１本ずつ間欠的に供給されるため、処理効率が低い。３、手動で被検査物を供給し、視覚検査装置で検査し、タバコが１本ずつ間欠的に供給される。利点は、装置がコンパクトで、配置が簡潔で、メンテナンスが不要である；欠点は、タバコが１本ずつ間欠的に供給されるため、処理効率が低い。
従来のタバコのオフライン品質検査技術は、タバコの外観品質欠陥の潜在的な影響要素の定量分析を制約する。新技術の発展、特に視覚技術の発展に伴い、製品の外観品質検査の適用がますます広まり、視覚検査が手動検査に代わって製品品質の安定及び向上を確保することは疑うことのない事実である。しかし、視覚検査システムのオンライン化は生産効率の制約を受けており、タバコの生産速度が速いため、タバコの円周全体に対して品質検査を行うことができず、視覚検査システムを設置してもタバコの一部しか検査できず、しかも、一台の視覚検査システムは一箇所にしか設置できず、複数箇所に設置する場合は生産ラインに多額の投資が必要になる。そのため、現在のメーカーの多くは統計学に基づくサンプリング方法を採用してタバコの外観を手動で検査する。手動検査は主観的な要因に大きく影響され、検査基準が不安定で誤判断を招く。
従来技術における検査方法の欠点を解消するために、品質欠陥を定量化し、迅速に検査することができるタバコのオフライン外観品質検査装置及び検査方法の開発が急務である。
本発明のタバコの円周面のオフライン外観質量検査装置は、独立した機械フレーム内に配置され、簡単に移動することができる。該装置を使用することにより、直径仕様が多様なタバコのオフライン外観品質検査を効率的で正確に行うことができる。
本発明の技術的手段は以下の通りである。
本発明の第１の態様は、機械システムを備え、機械システムは、ホッパー１４、フィードローラ１２、自転ローラ３、上側シュート１１及び下側シュート４を含み、フィードローラ１２がホッパー１４の右側下部に配置され、フィードローラ１２と自転ローラ３との間が上側シュート１１であり、下側シュート４が自転ローラ３の下流に配置され、下側シュート４の端部に複数の振分回転板１０が設けられ、フィードローラ１２の表面に複数の第２円形溝１２１が軸方向に等間隔に設けられ、自転ローラ３の表面に複数の第１円形溝３１が軸方向に等間隔に設けられる、タバコの円周面のオフライン外観質量検査装置を開示する。
本発明の第１の態様は、機械システムを備え、機械システムは、ホッパー１４、フィードローラ１２、自転ローラ３、上側シュート１１及び下側シュート４を含み、フィードローラ１２がホッパー１４の右側下部に配置され、フィードローラ１２と自転ローラ３との間が上側シュート１１であり、下側シュート４が自転ローラ３の下流に配置され、下側シュート４の端部に複数の振分回転板１０が設けられ、フィードローラ１２の表面に複数の第２円形溝１２１が軸方向に等間隔に設けられ、自転ローラ３の表面に複数の第１円形溝３１が軸方向に等間隔に設けられる、タバコの円周面のオフライン外観質量検査装置を開示する。
好ましくは、機械システムは、掻分ローラ１３をさらに備え、掻分ローラ１３は、外面が粗面であり、フィードローラ１２とホッパー１４との間におけるフィードローラ１２の上部の右外側に配置され、フィードローラ１２及び掻分ローラ１３が時計回りに回転する。
好ましくは、被検査タバコＹの３６０°円周面が少なくとも１周回転するように、２つの第１円形溝３１間の弧長が被検査タバコＹの円周面の周長以上であり、第１円形溝３１の直径及び数が第２円形溝１２１の直径及び数に一致する。
好ましくは、自転ローラ３の右側が摩擦ローラ３２であり、自転ローラ３と摩擦ローラ３２との間の上部にＶ字状空間が形成され、自転ローラ３及び摩擦ローラ３２の表面がつや消し粗面であり、自転ローラ３及び摩擦ローラ３２が反時計回りに回転し、上側シュート１１の端部が摩擦ローラ３２の表面に配置される。摩擦力を増加させてタバコを均一な速度で時計回りに回転させるとともに、自転ローラ３及び摩擦ローラ３２の表面が光を反射してカメラ１の撮像品質に影響を与えることを防止すべく、自転ローラ３及び摩擦ローラ３２の表面にサンドブラスト処理及び黒色アルマイト処理が施されている。被検査タバコＹの３６０°円周面が少なくとも１周回転するように、通常、自転ローラ３及び摩擦ローラ３２の直径は８０ｍｍであり、２つの第１円形溝３１間の弧長は１１５ｍｍである。また、所定時間内に１本のタバコのみが回転して画像検査されるように、フィードローラ１２の回転速度は自転ローラ３及び摩擦ローラ３２と一致する。
好ましくは、複数の振分回転板１０のそれぞれの下部にタバコＹ収容ケースが備えられる。
好ましくは、視覚システム及び制御システムをさらに備え、視覚システムはカメラ１及び光源２を含み、カメラ１が自転ローラ３と摩擦ローラ３２との間のＶ字状空間の上部に配置され、カメラ１の外周に光源２が配置され、制御システムは、機械システム及び視覚システムを制御するコントローラ１５を含み、機械システム、視覚システム、及び制御システムは、機械フレーム１７内に配置され、機械フレームの外壁にスイッチ１６が設けられる。
好ましくは、掻分ローラ１３の表面にリブ１３１が軸方向に等間隔に配置され、任意の２本のリブ間の間隔が２ｍｍ未満である。現在、最も細いタバコの直径が２ｍｍより大きく、掻分ローラ１３が時計回りに回転し、掻分ローラ１３の表面に軸方向に等間隔に配置されたリブ１３１の摩擦作用により、タバコを掻き分けて、タバコの停滞や詰まりを防止し、被検査タバコの均一な供給を確保することができる。
好ましくは、フィードローラ１２は軸方向に複数の部分に分割され、固定ローラ１２Ａ及び回転ローラ１２Ｂが交互に設けられ、回転ローラ１２Ｂがフィードローラ１２の中心軸に沿って回転可能であり、固定ローラ１２Ａにおける第２円形溝１２１が固定円形溝１２１Ａであり、固定円形溝１２１Ａの直径が７．８ｍｍ以上であり、回転ローラ１２Ｂにおける第２円形溝１２１が多仕様円形溝１２１Ｂであり、多仕様円形溝１２１Ｂの直径仕様が多様であり、各直径仕様の円形溝の数が固定円形溝１２１Ａの数と同じである。
好ましくは、固定ローラ１２Ａ及び回転ローラ１２Ｂはそれぞれ２つであり、多仕様円形溝１２１Ｂの仕様が３つあり、３つの仕様の多仕様円形溝１２１Ｂの直径がそれぞれ７．８ｍｍ、６．４ｍｍ及び５．５ｍｍよりやや大きい。
本発明の第２の態様は、上記装置を使用した、タバコの円周面のオフライン外観品質検査方法であって、
被検査タバコＹの直径に応じて、回転ローラ１２Ｂを回転させて多仕様円形溝１２１Ｂの直径仕様を固定円形溝１２１Ａに一致させ、フィードローラ１２の表面に第２円形溝１２１を形成するステップと、
所定数の被検査タバコＹをホッパー１４内に入れるステップと、
スイッチ１６を入れて機械システム、視覚システム及び制御システムを起動するステップと、
時計回りに回転する掻分ローラ１３の作用により、ホッパー１４内のタバコＹが、１本ずつ順次時計回りに、回転するフィードローラ１２の第２円形溝１２１内に入り、さらに、上側シュート１１を介して自転ローラ３と摩擦ローラ３２との間のＶ字状空間にそれぞれ送入されるステップと、
反時計回りに回転する自転ローラ３及び摩擦ローラ３２により、各タバコＹの３６０°円周面が少なくとも一周回転し、タバコＹが回転する際に上部のカメラ１に撮像されるステップと、
撮像されたタバコＹが反時計回りに回転する自転ローラ３の第１円形溝３１に入った後、下側シュート４を介して下側シュート４の端部の複数の振分回転板１０に搬送されるステップと、
同時に、カメラ１により撮像された画像がコントローラ１５に送信されて処理され、その後、処理結果によって、各振分回転板１０の回転を制御し、異なるタイプのタバコをそれぞれ異なる収容ケースに落として、良品、不良品、及び異なるタイプの不良品をそれぞれ分類するステップと、を含む、タバコの円周面のオフライン外観品質検査方法を開示する。
被検査タバコＹの直径に応じて、回転ローラ１２Ｂを回転させて多仕様円形溝１２１Ｂの直径仕様を固定円形溝１２１Ａに一致させ、フィードローラ１２の表面に第２円形溝１２１を形成するステップと、
所定数の被検査タバコＹをホッパー１４内に入れるステップと、
スイッチ１６を入れて機械システム、視覚システム及び制御システムを起動するステップと、
時計回りに回転する掻分ローラ１３の作用により、ホッパー１４内のタバコＹが、１本ずつ順次時計回りに、回転するフィードローラ１２の第２円形溝１２１内に入り、さらに、上側シュート１１を介して自転ローラ３と摩擦ローラ３２との間のＶ字状空間にそれぞれ送入されるステップと、
反時計回りに回転する自転ローラ３及び摩擦ローラ３２により、各タバコＹの３６０°円周面が少なくとも一周回転し、タバコＹが回転する際に上部のカメラ１に撮像されるステップと、
撮像されたタバコＹが反時計回りに回転する自転ローラ３の第１円形溝３１に入った後、下側シュート４を介して下側シュート４の端部の複数の振分回転板１０に搬送されるステップと、
同時に、カメラ１により撮像された画像がコントローラ１５に送信されて処理され、その後、処理結果によって、各振分回転板１０の回転を制御し、異なるタイプのタバコをそれぞれ異なる収容ケースに落として、良品、不良品、及び異なるタイプの不良品をそれぞれ分類するステップと、を含む、タバコの円周面のオフライン外観品質検査方法を開示する。
発明の効果
本発明の有益な効果は、以下の通りである。
１、本発明のタバコの円周面のオフライン外観品質検査装置は、タバコに機械的損傷がなく、タバコが重力作用により自ら転がり、フィードローラ及び自転ローラにおける円形溝が等間隔に配置され、タバコが１本ずつ自動的に供給、排出され、フィードローラと自転ローラ、上側シュートと下側シュートがそれぞれ接続され、タバコが自転ローラ３と摩擦ローラ３２との間のＶ字状空間にて支持されながら回転することで、上部の視覚システムによりタバコの巻紙の全周面を周方向に３６０度検査することができる。
２．本発明のタバコの円周面のオフライン外観品質検査装置は、タバコを１本ずつ連続的に、短時間に、等間隔に搬送、検査することができ、タバコの巻紙の円周面を周方向に３６０度検査することができる。本発明の装置は、不良品（例えば、黄色シミ、ピンホール、シワ、及びタバコ刻付着）を分類して排除、収集する機能を有し、異なるタイプの不良品に対して手動によるサンプリング検査を行うことができ、欠陥タバコの定量的統計データを導出して、タバコの欠陥分析に分類別統計データを提供することができる。本発明の装置を使用してタバコの円周面のオフライン外観品質検査をすることにより、検査結果に漏れがなく、処理効率が高く、検査結果が正確で定量化可能である。
３．本発明のフィードローラの円形溝は、直径の異なるタバコの供給検査要件を満たすことができる。フィードローラの円形溝の直径が大きく、被検査タバコの直径が小さい場合、タバコが滑りやすく、タバコの搬送が困難になり、円形溝の直径が小さく、被検査タバコの直径が大きい場合、タバコの搬送は不可能である。したがって、スムーズな搬送のためにはフィードローラの円形溝がタバコの直径と一致しなければならないので、フィードローラを常に交換する必要がある。本発明のフィードローラ１２は、軸方向に複数の部分に分割され、固定ローラ１２Ａ及び回転ローラ１２Ｂが交互に設けられ、回転ローラ１２Ｂの表面には直径の異なる多仕様円形溝１２１Ｂが軸方向に等間隔に設けられ、回転ローラ１２Ｂがフィードローラ１２の中心軸に沿って回転可能であり、フィードローラ１２の表面に所要直径の第２円形溝１２１が形成されるように、多仕様円形溝１２１Ｂの直径仕様を固定円形溝１２１Ａに一致させることで、直径の異なるタバコの供給検査要件を満たす。直径の異なるタバコを検査する際に第２円形溝１２１の直径が異なるフィードローラ１２を交換する手間が省かれる。
４、本発明の装置は、フィードローラ１２の上部の右外側に掻分ローラ１３が設けられる。掻分ローラ１３は、外面が粗面であり、通常、リブ１３１が軸方向に等間隔に配置され、２本のリブ間の間隔が、例えば２ｍｍ未満のように、最も細い被検査タバコの直径よりもはるかに小さいように設計される。現在のタバコには、直径が約７．８ｍｍのレギュラータバコ、直径が約６．４ｍｍのセミスリムタバコ、直径が約５．５ｍｍのスーパースリムタバコの３種類がある。フィードローラ１２及び掻分ローラ１３は時計回りに回転し、掻分ローラ１３が時計回りに回転することで、タバコを掻き分けて、タバコの停滞や詰まりを防止し、被検査タバコがスムーズに等間隔でフィードローラ１２の第２円形溝１２１に入るようにすることができる。
５、本発明のタバコの円周面のオフライン外観品質検査装置は、性能が安定で信頼性が高く、小型で占有面積が小さく、移動可能である。
本発明の有益な効果は、以下の通りである。
１、本発明のタバコの円周面のオフライン外観品質検査装置は、タバコに機械的損傷がなく、タバコが重力作用により自ら転がり、フィードローラ及び自転ローラにおける円形溝が等間隔に配置され、タバコが１本ずつ自動的に供給、排出され、フィードローラと自転ローラ、上側シュートと下側シュートがそれぞれ接続され、タバコが自転ローラ３と摩擦ローラ３２との間のＶ字状空間にて支持されながら回転することで、上部の視覚システムによりタバコの巻紙の全周面を周方向に３６０度検査することができる。
２．本発明のタバコの円周面のオフライン外観品質検査装置は、タバコを１本ずつ連続的に、短時間に、等間隔に搬送、検査することができ、タバコの巻紙の円周面を周方向に３６０度検査することができる。本発明の装置は、不良品（例えば、黄色シミ、ピンホール、シワ、及びタバコ刻付着）を分類して排除、収集する機能を有し、異なるタイプの不良品に対して手動によるサンプリング検査を行うことができ、欠陥タバコの定量的統計データを導出して、タバコの欠陥分析に分類別統計データを提供することができる。本発明の装置を使用してタバコの円周面のオフライン外観品質検査をすることにより、検査結果に漏れがなく、処理効率が高く、検査結果が正確で定量化可能である。
３．本発明のフィードローラの円形溝は、直径の異なるタバコの供給検査要件を満たすことができる。フィードローラの円形溝の直径が大きく、被検査タバコの直径が小さい場合、タバコが滑りやすく、タバコの搬送が困難になり、円形溝の直径が小さく、被検査タバコの直径が大きい場合、タバコの搬送は不可能である。したがって、スムーズな搬送のためにはフィードローラの円形溝がタバコの直径と一致しなければならないので、フィードローラを常に交換する必要がある。本発明のフィードローラ１２は、軸方向に複数の部分に分割され、固定ローラ１２Ａ及び回転ローラ１２Ｂが交互に設けられ、回転ローラ１２Ｂの表面には直径の異なる多仕様円形溝１２１Ｂが軸方向に等間隔に設けられ、回転ローラ１２Ｂがフィードローラ１２の中心軸に沿って回転可能であり、フィードローラ１２の表面に所要直径の第２円形溝１２１が形成されるように、多仕様円形溝１２１Ｂの直径仕様を固定円形溝１２１Ａに一致させることで、直径の異なるタバコの供給検査要件を満たす。直径の異なるタバコを検査する際に第２円形溝１２１の直径が異なるフィードローラ１２を交換する手間が省かれる。
４、本発明の装置は、フィードローラ１２の上部の右外側に掻分ローラ１３が設けられる。掻分ローラ１３は、外面が粗面であり、通常、リブ１３１が軸方向に等間隔に配置され、２本のリブ間の間隔が、例えば２ｍｍ未満のように、最も細い被検査タバコの直径よりもはるかに小さいように設計される。現在のタバコには、直径が約７．８ｍｍのレギュラータバコ、直径が約６．４ｍｍのセミスリムタバコ、直径が約５．５ｍｍのスーパースリムタバコの３種類がある。フィードローラ１２及び掻分ローラ１３は時計回りに回転し、掻分ローラ１３が時計回りに回転することで、タバコを掻き分けて、タバコの停滞や詰まりを防止し、被検査タバコがスムーズに等間隔でフィードローラ１２の第２円形溝１２１に入るようにすることができる。
５、本発明のタバコの円周面のオフライン外観品質検査装置は、性能が安定で信頼性が高く、小型で占有面積が小さく、移動可能である。
以下、添付図面を参照しながら本発明の技術的手段を明確且つ完全に説明するが、説明される実施例は、全ての実施例ではなく、本発明の一部の実施例にすぎないことは明らかである。本発明の実施例に基づいて当業者が創造的な労働を行わずに得られた他のすべての実施例は、いずれも本発明の保護範囲に属する。
図１は、本発明のタバコの円周面のオフライン外観品質検査装置の正面図であり、機械システム、視覚システム、及び制御システムを備える。機械システムは、ホッパー１４、フィードローラ１２、自転ローラ３、上側シュート１１及び下側シュート４を含み、フィードローラ１２がホッパー１４の右側下部に配置され、フィードローラ１２と自転ローラ３との間が上側シュート１１であり、下側シュート４が自転ローラ３の下流に配置され、下側シュート４の端部に複数の振分回転板１０が設けられ、フィードローラ１２に軸方向に複数の第２円形溝１２１が設けられ、自転ローラ３に軸方向に複数の第１円形溝３１が設けられる。機械システムは掻分ローラ１３をさらに備え、掻分ローラ１３は、外面が柔軟な粗面であり、通常、リブ１３１が軸方向に等間隔に配置され、２本のリブ間の間隔が２ｍｍ未満であるように設計され、フィードローラ１２とホッパー１４との間におけるフィードローラ１２の上部の右外側に配置される。複数の第２円形溝１２１はフィードローラ１２の表面に等間隔に配置され、複数の第１円形溝３１は自転ローラ３の表面に等間隔に配置され、第２円形溝１２１の直径及び数は第１円形溝３１の直径及び数に一致する。第２円形溝１２１と第１円形溝３１の直径及び数は、被検査タバコの太さによって一致され、第２円形溝１２１及び第１円形溝３１のそれぞれは、タバコを１本しか収容できず、タバコが１本ずつ順次搬出入することを確保する。第２円形溝１２１及び第１円形溝３１の直径の選択は、異なる太さのタバコの要件を満たすことができる。被検査タバコＹの３６０°円周面が少なくとも１周回転するように、２つの第１円形溝３１間の弧長は被検査タバコＹの円周面の周長以上である。自転ローラ３の右側が摩擦ローラ３２であり、自転ローラ３と摩擦ローラ３２との間の上部にＶ字状空間が形成され、自転ローラ３及び摩擦ローラ３２の表面がつや消し粗面であり、自転ローラ３及び摩擦ローラ３２の両方が反時計回りに回転し、上側シュート１１の端部が摩擦ローラ３２の表面に配置される。摩擦力を増加させてタバコを均一な速度で時計回りに回転させるとともに、自転ローラ３及び摩擦ローラ３２の表面が光を反射してカメラ１の撮像品質に影響を与えることを防止すべく、自転ローラ３及び摩擦ローラ３２の表面にサンドブラスト処理及び黒色アルマイト処理が施されている。被検査タバコＹの３６０°円周面が少なくとも１周回転するように、自転ローラ３及び摩擦ローラ３２の直径は通常８０ｍｍであり、第１円形溝３１間の弧長は１１５ｍｍである。上側シュート１１の端部が摩擦ローラ３２の表面に配置される。１本のタバコＹが上側シュート１１を介して自転ローラ３と摩擦ローラ３２との間のＶ字状空間に転がりながら入って支持され、自転ローラ３の表面と接線接触し、所定時間内に１本のタバコのみがＶ字状空間で回転して画像検査されるように、フィードローラ１２の回転速度は自転ローラ３及び摩擦ローラ３２の回転速度に一致される。良品、不良品、及び異なるタイプの不良品を収集するために、複数の振分回転板１０のそれぞれの下部にタバコＹ収容ケースが備えられる。振分回転板及びタバコ収容ケースの数は必要に応じて設けられる。本実施例では、振分回転板１０は６つであり、対応するタバコＹ収容ケースも６つであり、それぞれ、黄色シミタバコ収容ケース５、ピンホールタバコ収容ケース６、シワタバコ収容ケース７、タバコ刻付着タバコ収容ケース８、良品タバコ収容ケース９、及び混合欠陥タバコ収容ケースＸであり、うち、黄色シミタバコ収容ケース５、ピンホールタバコ収容ケース６、シワタバコ収容ケース７、タバコ刻付着タバコ収容ケース８、及び混合欠陥タバコ収容ケースＸは不良品タバコ収容ケースである。
図３に示されるように、フィードローラ１２及び掻分ローラ１３は時計回りに回転し、掻分ローラ１３が時計回りに回転することで、ホッパー１４内のタバコを掻き分けて、タバコの停滞や詰まりを防止し、タバコＹがスムーズにフィードローラ１２の第２円形溝１２１に入るようにすることができる。
図１に示されるように、本実施例の装置は視覚システム及び制御システムをさらに備え、視覚システムはカメラ１及び光源２を含み、カメラ１及び光源２は自転ローラ３と摩擦ローラ３２との間のＶ字状空間の上部に配置され、カメラは１本のタバコＹの３６０°円周面の画像を撮像することができる。制御システムは、機械システム及び視覚システムを制御するコントローラ１５を含む。図２に示されるように、機械システム、視覚システム及び制御システムは機械フレーム１７内に配置され、機械フレームの外壁にスイッチ１６が設けられている。
図４に示されるように、本実施例では、フィードローラ１２は軸方向に４つの部分に分割され、固定ローラ１２Ａ及び回転ローラ１２Ｂが交互に設けられ、回転ローラ１２Ｂがフィードローラ１２の中心軸に沿って回転可能であり、固定ローラ１２Ａにおける第２円形溝１２１が固定円形溝１２１Ａであり、固定円形溝１２１Ａの直径が７．８ｍｍ以上であり、回転ローラ１２Ｂにおける第２円形溝１２１が多仕様円形溝１２１Ｂであり、多仕様円形溝１２１Ｂの直径仕様が多様であり、各直径仕様の円形溝の数が固定円形溝１２１Ａの数と同じである。本実施例の多仕様円形溝１２１Ｂの仕様が３つあり、３つの仕様の多仕様円形溝１２１Ｂの直径がそれぞれ７．８ｍｍ、６．４ｍｍ及び５．５ｍｍよりやや大きい。
上記装置を用いたタバコの円周面のオフライン外観品質検査方法は、被検査タバコＹの直径に応じて、回転ローラ１２Ｂを回転させて多仕様円形溝１２１Ｂの直径仕様を固定円形溝１２１Ａに一致させ、フィードローラ１２の表面に第２円形溝１２１を形成するステップと、所定数の被検査タバコＹをホッパー１４内に入れるステップと、スイッチ１６を入れて機械システム、視覚システム、及び制御システムを起動するステップと、時計回りに回転する掻分ローラ１３の作用により、ホッパー１４内のタバコＹが、１本ずつ順次時計回りに、回転するフィードローラ１２の第２円形溝１２１内に入り、さらに、上側シュート１１を介して自転ローラ３と摩擦ローラ３２との間のＶ字状空間にそれぞれ送入されるステップと、反時計回りに回転する自転ローラ３及び摩擦ローラ３２により、各タバコＹの３６０°円周面が少なくとも一周回転し、タバコＹが回転する際に上部のカメラ１に撮像されるステップと、撮像されたタバコＹが反時計回りに回転する自転ローラ３の第１円形溝３１に入った後、下側シュート４を介して下側シュート４の端部の複数の振分回転板１０に搬送されるステップと、同時に、カメラ１により撮像された画像がコントローラ１５に送信されて処理され、その後、処理結果によって、各振分回転板１０の回転を制御し、異なるタイプのタバコをそれぞれ異なる収容ケースに落として、良品、不良品、及び異なるタイプの不良品をそれぞれ分類するステップと、を含む。
ホッパー１４内の１ロットのタバコＹの検査が終了した後、スイッチ１６を押して、機械システム、視覚システム、及び制御システムをオフにして検査を停止する。
なお、本明細書における「左」、「右」、「時計回り回転」及び「反時計回り回転」などの限定は、観察者が図１に示される方向に向かったときの方向を示しており、本明細書の説明を容易にし、本発明を明確且つ完全に説明するためのものである。観察者が図１の他の方向から見た「左」、「右」、「時計回り回転」及び「反時計回り回転」などは本発明の上記の限定と矛盾しない。
実施例１
本実施例の装置のタバコの外観品質を検査する検査速度は２０本／分であり、被検査タバコサンプルは円周が２４．２ｍｍ、すなわち、直径が７．８ｍｍのタバコである。各欠陥タイプごとに５本のタバコを用意し、１５本の良品タバコと順次混合して、それぞれ２０本の被検査タバコサンプルを４組形成した。
欠陥検査結果は以下のとおりである。
黄色シミタバコ：正解率１００％、タバコ１本を検査する平均時間１０．３５ｍｓである。
ピンホールタバコ：正解率９５％、タバコ１本を検査する平均時間１０．４ｍｓであり、巻紙の厚さの不均一により誤検査が発生し、手動検査では正常と判断され、誤検査はピンホールタバコ１本である。
シワタバコ：正解率１００％、タバコ１本を検査する平均時間１０．７ｍｓである。
タバコ刻付着タバコ：正解率１００％、タバコ１本を検査する平均時間１０．６５ｍｓである。
本実施例の装置のタバコの外観品質を検査する検査速度は２０本／分であり、被検査タバコサンプルは円周が２４．２ｍｍ、すなわち、直径が７．８ｍｍのタバコである。各欠陥タイプごとに５本のタバコを用意し、１５本の良品タバコと順次混合して、それぞれ２０本の被検査タバコサンプルを４組形成した。
欠陥検査結果は以下のとおりである。
黄色シミタバコ：正解率１００％、タバコ１本を検査する平均時間１０．３５ｍｓである。
ピンホールタバコ：正解率９５％、タバコ１本を検査する平均時間１０．４ｍｓであり、巻紙の厚さの不均一により誤検査が発生し、手動検査では正常と判断され、誤検査はピンホールタバコ１本である。
シワタバコ：正解率１００％、タバコ１本を検査する平均時間１０．７ｍｓである。
タバコ刻付着タバコ：正解率１００％、タバコ１本を検査する平均時間１０．６５ｍｓである。
実施例２
本実施例の装置のタバコの外観品質を検査する検査速度は同じく２０本／分であり、被検査タバコサンプルは円周が２０．０ｍｍ、すなわち、直径が６．４ｍｍのタバコである。各欠陥タイプごとに５本のタバコを用意し、１５本の良品タバコと順次混合して、それぞれ２０本の被検査タバコサンプルを４組形成した。
欠陥検査結果は以下のとおりである。
黄色シミタバコ：正解率１００％、タバコ１本を検査する平均時間１０．３５ｍｓである。
ピンホールタバコ：正解率１００％、タバコ１本を検査する平均時間１０．４ｍｓである。
シワタバコ：正解率１００％、タバコ１本を検査する平均時間１０．７ｍｓである。
タバコ刻付着タバコ：正解率１００％、タバコ１本を検査する平均時間１０．４５ｍｓである。
本実施例の装置のタバコの外観品質を検査する検査速度は同じく２０本／分であり、被検査タバコサンプルは円周が２０．０ｍｍ、すなわち、直径が６．４ｍｍのタバコである。各欠陥タイプごとに５本のタバコを用意し、１５本の良品タバコと順次混合して、それぞれ２０本の被検査タバコサンプルを４組形成した。
欠陥検査結果は以下のとおりである。
黄色シミタバコ：正解率１００％、タバコ１本を検査する平均時間１０．３５ｍｓである。
ピンホールタバコ：正解率１００％、タバコ１本を検査する平均時間１０．４ｍｓである。
シワタバコ：正解率１００％、タバコ１本を検査する平均時間１０．７ｍｓである。
タバコ刻付着タバコ：正解率１００％、タバコ１本を検査する平均時間１０．４５ｍｓである。
実施例３
本実施例の装置のタバコの外観品質を検査する検査速度は同じく２０本／分であり、被検査タバコサンプルは円周が１７．０ｍｍ、すなわち、直径が５．５ｍｍのタバコである。各欠陥タイプごとに５本のタバコを用意し、１５本の良品タバコと順次混合して、それぞれ２０本の被検査タバコサンプルを４組形成した。
欠陥検査結果は以下のとおりである。
黄色シミタバコ：正解率１００％、タバコ１本を検査する平均時間１０．２５ｍｓである。
ピンホールタバコ：正解率１００％、タバコ１本を検査する平均時間１０．３ｍｓである。
シワタバコ：正解率１００％、タバコ１本を検査する平均時間１０．６ｍｓである。
タバコ刻付着タバコ：正解率１００％、タバコ１本を検査する平均時間１０．２５ｍｓである。
本実施例の装置のタバコの外観品質を検査する検査速度は同じく２０本／分であり、被検査タバコサンプルは円周が１７．０ｍｍ、すなわち、直径が５．５ｍｍのタバコである。各欠陥タイプごとに５本のタバコを用意し、１５本の良品タバコと順次混合して、それぞれ２０本の被検査タバコサンプルを４組形成した。
欠陥検査結果は以下のとおりである。
黄色シミタバコ：正解率１００％、タバコ１本を検査する平均時間１０．２５ｍｓである。
ピンホールタバコ：正解率１００％、タバコ１本を検査する平均時間１０．３ｍｓである。
シワタバコ：正解率１００％、タバコ１本を検査する平均時間１０．６ｍｓである。
タバコ刻付着タバコ：正解率１００％、タバコ１本を検査する平均時間１０．２５ｍｓである。
以上の実施例により、本発明の装置を使用してタバコの円周面のオフライン外観品質検査をすることにより、検査に漏れがなく、処理効率が高く、結果が正確で定量化可能であることが分かる。
また、本発明の装置の制御システムで使用されるタバコ欠陥認識ソフトウェアのコアシステムは、深層学習に基づく検査アルゴリズムを採用し、具体的には、黄色シミ及びタバコ刻付着タバコの認識に使用されるＨＳＶ色空間に基づく特徴抽出アルゴリズム、ピンホールタバコの認識に使用されるＢｌｏｂ解析アルゴリズム、シワタバコの認識に使用されるグレースケール共起行列特徴抽出アルゴリズムを含む。抽出した特徴をＢｏｏｓｔｉｎｇに入力して、教師ありトレーニングを行って分類器モデルを取得し、システムソフトウェアにより機械的及び電気的動作を制御することにより、欠陥タバコの検査、分類及び認識を実現するとともに、マルチチャネル分類、排除及びデータの分類、統計、出力を実現する。ビッグデータの蓄積、深層学習トレーニングを通じて、データ量の増加に伴い認識精度が向上する。
以上は本発明の好ましい実施例のみであるが、本発明の保護範囲はこれらに限定されるものではなく、当業者が本発明に開示された技術的範囲内で容易に想到できる変更又は置換は、いずれも本発明の保護範囲に含まれるべきである。
１：カメラ
２：光源
３：自転ローラ
３１：第１円形溝
３２：摩擦ローラ
４：下側シュート
５：黄色シミタバコ収容ケース
６：ピンホールタバコ収容ケース
７：シワタバコ収容ケース
８：タバコ刻付着タバコ収容ケース
９：良品タバコ収容ケース
Ｘ：混合欠陥タバコ収容ケース
１０：振分回転板（６つ）
１１：上側シュート
１２：フィードローラ
１２Ａ：固定ローラ
１２Ｂ：回転ローラ
１２１：第２円形溝
１２１Ａ：固定円形溝
１２１Ｂ：多仕様円形溝
１３：掻分ローラ
１３１：リブ
１４：ホッパー
１５：コントローラ
１６：スイッチ
１７：機械フレーム
Ｙ：タバコ
２：光源
３：自転ローラ
３１：第１円形溝
３２：摩擦ローラ
４：下側シュート
５：黄色シミタバコ収容ケース
６：ピンホールタバコ収容ケース
７：シワタバコ収容ケース
８：タバコ刻付着タバコ収容ケース
９：良品タバコ収容ケース
Ｘ：混合欠陥タバコ収容ケース
１０：振分回転板（６つ）
１１：上側シュート
１２：フィードローラ
１２Ａ：固定ローラ
１２Ｂ：回転ローラ
１２１：第２円形溝
１２１Ａ：固定円形溝
１２１Ｂ：多仕様円形溝
１３：掻分ローラ
１３１：リブ
１４：ホッパー
１５：コントローラ
１６：スイッチ
１７：機械フレーム
Ｙ：タバコ
Claims (10)
- タバコの円周面のオフライン外観品質検査装置であって、
機械システムを備え、前記機械システムは、ホッパー（１４）、フィードローラ（１２）、自転ローラ（３）、上側シュート（１１）及び下側シュート（４）を含み、前記フィードローラ（１２）が前記ホッパー（１４）の右側下部に配置され、前記フィードローラ（１２）と自転ローラ（３）との間が上側シュート（１１）であり、前記下側シュート（４）が自転ローラ（３）の下流に配置され、前記下側シュート（４）の端部に複数の振分回転板（１０）が設けられ、前記フィードローラ（１２）の表面に複数の第２円形溝（１２１）が軸方向に等間隔に設けられ、前記自転ローラ（３）の表面に複数の第１円形溝（３１）が軸方向に等間隔に設けられることを特徴とする、装置。 - 前記機械システムは、掻分ローラ（１３）をさらに備え、前記掻分ローラ（１３）は、外面が粗面であり、前記フィードローラ（１２）と前記ホッパー（１４）との間における前記フィードローラ（１２）の上部の右外側に配置され、前記フィードローラ（１２）及び前記掻分ローラ（１３）が、時計回りに回転することを特徴とする、請求項１に記載のタバコの円周面のオフライン外観品質検査装置。
- 被検査タバコ（Ｙ）の３６０°円周面が少なくとも１周回転するように、２つの前記第１円形溝（３１）間の弧長が前記被検査タバコ（Ｙ）の円周面の周長以上であり、前記第１円形溝（３１）の直径及び数が第２円形溝（１２１）の直径及び数に一致することを特徴とする、請求項１に記載のタバコの円周面のオフライン外観品質検査装置。
- 前記自転ローラ（３）の右側に摩擦ローラ（３２）があり、前記自転ローラ（３）と前記摩擦ローラ（３２）との間の上部にＶ字状空間が形成され、前記自転ローラ（３）及び前記摩擦ローラ（３２）の表面がつや消し粗面であり、前記自転ローラ（３）及び前記摩擦ローラ（３２）が反時計回りに回転し、前記上側シュート（１１）の端部が前記摩擦ローラ（３２）の表面に配置されることを特徴とする、請求項１に記載のタバコの円周面のオフライン外観品質検査装置。
- 各振分回転板（１０）の下部にタバコ（Ｙ）収容ケースが備えられることを特徴とする、請求項１に記載のタバコの円周面のオフライン外観品質検査装置。
- 視覚システム及び制御システムをさらに備え、前記視覚システムはカメラ（１）及び光源（２）を含み、前記カメラ（１）が前記自転ローラ（３）と前記摩擦ローラ（３２）との間のＶ字状空間の上部に配置され、前記カメラ（１）の外周に前記光源（２）が配置され、前記制御システムは、前記機械システム及び前記視覚システムを制御するコントローラ（１５）を含み、前記機械システム、前記視覚システム、及び前記制御システムは、機械フレーム（１７）内に配置され、前記機械フレームの外壁にスイッチ（１６）が設けられることを特徴とする、請求項４に記載のタバコの円周面のオフライン外観品質検査装置。
- 前記掻分ローラ（１３）の表面にリブ（１３１）が軸方向に等間隔に配置され、任意の２本のリブ間の間隔が２ｍｍ未満であることを特徴とする、請求項２に記載のタバコの円周面のオフライン外観品質検査装置。
- 前記フィードローラ（１２）は、軸方向に複数の部分に分割され、固定ローラ（１２Ａ）及び回転ローラ（１２Ｂ）が交互に設けられ、前記回転ローラ（１２Ｂ）がフィードローラ（１２）の中心軸に沿って回転可能であり、前記固定ローラ（１２Ａ）における第２円形溝（１２１）が固定円形溝（１２１Ａ）であり、前記固定円形溝（１２１Ａ）の直径が７．８ｍｍ以上であり、前記回転ローラ（１２Ｂ）における第２円形溝（１２１）が多仕様円形溝（１２１Ｂ）であり、前記多仕様円形溝（１２１Ｂ）の直径仕様が多様であり、各直径仕様の円形溝の数が前記固定円形溝（１２１Ａ）の数と同じであることを特徴とする、請求項１に記載のタバコの円周面のオフライン外観品質検査装置。
- 前記固定ローラ（１２Ａ）及び前記回転ローラ（１２Ｂ）はそれぞれ２つであり、前記多仕様円形溝（１２１Ｂ）の仕様が３つあり、３つの仕様の前記多仕様円形溝（１２１Ｂ）の直径がそれぞれ７．８ｍｍ、６．４ｍｍ及び５．５ｍｍよりやや大きいことを特徴とする、請求項８に記載のタバコの円周面のオフライン外観品質検査装置。
- 請求項１から９のいずれか一項に記載の装置を使用した、タバコの円周面のオフライン外観品質検査方法であって、
被検査タバコ（Ｙ）の直径に応じて、回転ローラ（１２Ｂ）を回転させて多仕様円形溝（１２１Ｂ）の直径仕様を固定円形溝（１２１Ａ）に一致させ、フィードローラ（１２）の表面に第２円形溝（１２１）を形成するステップと、
所定数の被検査タバコ（Ｙ）をホッパー（１４）内に入れるステップと、
スイッチ（１６）を入れて機械システム、視覚システム、及び制御システムを起動するステップと、
時計回りに回転する掻分ローラ（１３）の作用により、前記ホッパー（１４）内のタバコ（Ｙ）が、１本ずつ順次時計回りに、回転するフィードローラ（１２）の第２円形溝（１２１）内に入り、さらに、上側シュート（１１）を介して自転ローラ（３）と摩擦ローラ（３２）との間のＶ字状空間にそれぞれ送入されるステップと、
反時計回りに回転する前記自転ローラ（３）及び前記摩擦ローラ（３２）により、各タバコ（Ｙ）の３６０°円周面が少なくとも一周回転し、タバコ（Ｙ）がＶ字状空間で回転する際に上部のカメラ（１）に撮像されるステップと、
撮像されたタバコ（Ｙ）が反時計回りに回転する前記自転ローラ（３）の第１円形溝（３１）に入った後、下側シュート（４）を介して前記下側シュート（４）の端部の複数の振分回転板（１０）に搬送されるステップと、
同時に、カメラ（１）により撮像された画像がコントローラ（１５）に送信されて処理され、その後、処理結果によって各前記振分回転板（１０）の回転を制御し、前記振分回転板（１０）における異なるタイプのタバコをそれぞれ異なる収容ケースに落として、良品、不良品、及び異なるタイプの不良品をそれぞれ分類するステップと、を含むことを特徴とする、タバコの円周面のオフライン外観品質検査方法。
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