一种用于烟丝在线检测的预处理装置及方法与流程

本发明涉及烟草制丝加工，具体涉及一种用于烟丝在线检测的预处理装置及方法，尤其适用于高光谱成像检测前的烟丝形态预处理。

背景技术：

1、叶片加料是制丝生产线上的重点工序，主要作用是把料液按照一定的比例均匀喷洒到烟叶中，加料的均匀性直接影响着质量的稳定性及其抽吸品质。目前，制丝生产线对于加料均匀性一般通过加料精度指标进行在线监控，但该指标仅能衡量加料过程中物料掺配量的匹配性，无法准确表征烟叶吸收后的料液均匀性。

2、近年来，高光谱成像技术以其简便、迅速、非接触式测量和无损检测的特点，在制丝工艺的研究和应用中展现出巨大潜力。然而，在实际生产中，烟丝经过一系列加工后形态会由丝状缠绕成团，表面高低不平。这种物料形态缺陷对高光谱检测构成了直接障碍：成团缠绕的烟丝会导致光路遮挡，使部分区域无法被有效照射；表面高低起伏会引起光程偏差，使同一加料水平下的不同位置产生不同的反射强度；背景噪声过大则会淹没微弱的料液光谱信号。这些问题的综合作用直接导致非接触式无损检测精度大幅下降。

3、现有的高光谱检测方案主要关注光谱采集和数据分析本身，并未针对烟丝物料形态进行预处理设计；此外，现有制丝生产线也缺乏针对光谱检测的烟丝预处理结构，使得高光谱无损检测技术难以在制丝生产线上真正落地应用。

技术实现思路

1、针对现有技术中烟丝成团缠绕、表面高低不平导致高光谱检测精度低、难以在线应用的缺陷，本发明提供一种用于烟丝在线检测的预处理装置及方法，通过打散与振动摊平的两级预处理协同作用，彻底消除烟丝形态对光谱检测的干扰。

2、本发明采用的技术方案可参考如下：

3、本发明提供了一种用于烟丝在线检测的预处理装置，包括整体箱体、自动上料机构、进料口、打散机构、振动摊平机构、输送机构和防尘挡板。

4、整体箱体为封闭式金属箱体，用于固定安装所有功能部件，同时隔绝外界粉尘与光线干扰；箱体两端分别开设进料口与出料口，进料口设置可调式导流板以控制进料流量、避免堆积，出料口设置倾斜角度约50°的出料导流板使烟丝沿滑板滑落。

5、打散机构安装于进料口正下方，包括打散机箱体、打散机电机和打散辊；打散机箱体为上下敞口的腔体，上敞口对接进料口，下敞口对接振动摊平机构；打散辊为两组反向旋转的辊体，水平安装于打散机箱体内腔，辊体表面均匀分布多组齿状打散拨片；打散机电机固定安装于整体箱体外壁，输出轴通过齿轮同步带与打散辊连接，电机配置变频控制器，可根据烟丝进料量调节转速。

6、振动摊平机构安装于打散机构正下方，为倾斜布置的振动盘，高端对接打散机构下敞口，低端对接输送机构。振动盘底部安装振动电机，通过高频振动将打散后的烟丝均匀摊开，形成厚度均匀、无堆积、无成团的烟丝薄层，同时利用倾斜角度将摊平后的烟丝匀速输送至输送机构。

7、输送机构安装于振动盘出料端下方，为水平传送带，采用哑光黑色防静电材质以避免光谱检测时出现反光干扰；传送带进料端对接振动盘出料端，出料端对接整体箱体出料口，配置伺服电机以精准控制输送速度并与生产线线速同步。

8、自动上料机构安装于整体箱体进料口旁侧，优选包括六轴协作机械臂本体、机器视觉定位单元、防静电柔性夹爪和联动控制器；其中，视觉定位单元安装于机械臂末端法兰盘与夹爪同轴布置，可自动识别待检物料分布；联动控制器与装置主控系统及光谱检测系统实现信号联动。

9、防尘挡板设置于整体箱体内部，分别安装于打散机构与振动盘之间、振动盘与传送带之间以及光谱检测工位前后两端，采用软质防静电材质，用于隔绝烟丝粉尘扩散并遮挡外界杂散光。

10、本发明还提供了一种用于烟丝在线检测的预处理方法，包括以下步骤：

11、步骤一、机械臂组件按预设工作模式运行，在线模式下按设定间隔自动从生产线取样口抓取定量烟丝，离线模式下通过视觉定位识别待检料盘自动抓取单组定量烟丝，抓取完成后精准投放至进料口；

12、步骤二、烟丝经进料口的可调式导流板调控流量后落入打散机构；

13、步骤三、打散机电机驱动两组打散辊反向高速旋转，通过齿状打散拨片的剪切作用将成团缠绕的烟丝完全解缠打散，消除烟丝团状结构。电机转速根据烟丝进料量通过变频控制器调节；

14、步骤四、打散后的烟丝下落至倾斜布置的振动盘，振动盘通过高频振动将烟丝均匀摊平为设定厚度的连续薄层，消除烟丝表面高低起伏问题，倾斜角度使摊平后的烟丝匀速向输送机构方向移动；

15、步骤五、摊平后的烟丝落入水平传送带，传送带将烟丝平稳输送通过光谱检测工位，为高光谱成像检测提供厚度均匀、表面平整、无成团的稳定被测物料。

16、以及，在其他一种可能得实现方式中，还包括步骤六、完成检测后的烟丝通过出料口经50°倾斜的出料导流板送回原有生产线。

17、与现有技术相比，本发明的主要设计构思在于，通过打散和摊平的两级预处理结构，先利用打散辊将成团缠绕的烟丝完全解缠，再利用振动盘将烟丝摊平为厚度均匀、表面平整的薄层，从根本上消除烟丝团状结构和表面高低起伏对光谱检测造成的光路遮挡、光程偏差及背景噪声干扰，现场试验表明经该预处理后高光谱成像仪可采集到稳定、高质量的光谱数据，经实践验证，光谱检测相对误差控制在2%以内；在打散环节，打散机构采用两组反向旋转的齿状拨片辊，借助剪切和拨散的双重作用实现彻底解缠，并配合变频控制器根据进料量实时调节转速，从而对不同来料状态的烟丝均具有良好的适应性；在摊平环节，振动摊平机构采用倾斜布置的高频振动盘，在摊平的同时利用振动和重力实现物料匀速输送，无需额外动力驱动，结构简洁高效，且振动频率和振幅可调，能够适应不同牌号烟丝及不同来料状态的摊平需求；以及，在检测环境保障方面，整体箱体为全封闭式结构并配合多组防静电防尘挡板，可同时隔绝外界粉尘与杂散光干扰，保障高光谱成像检测的信号稳定性；在取样与运行方面，自动上料机构实现了烟丝的自动抓取和定量上料，无需人工参与取样操作，并兼容在线连续取样与离线多样品自动检测两种工况，实现检测全流程的无人化运行；此外，装置还可直接对接现有制丝生产线，安装于加料工序出口与储丝工序入口之间的输送路径上，检测后的烟丝自动回送生产线，不影响原有生产线的连续生产。

1.一种用于烟丝在线检测的预处理装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的用于烟丝在线检测的预处理装置，其特征在于，所述打散辊为两组，且两组打散辊反向旋转；以及，所述打散机电机配置变频控制器。

3.根据权利要求1所述的用于烟丝在线检测的预处理装置，其特征在于，所述预处理装置还包括自动上料机构，所述自动上料机构安装于所述整体箱体进料口的旁侧，具体包括：

4.根据权利要求1所述的用于烟丝在线检测的预处理装置，其特征在于，所述传送带采用哑光黑色防静电材质，所述传送带配置伺服电机。

5.根据权利要求1~4任一项所述的用于烟丝在线检测的预处理装置，其特征在于，所述预处理装置还包括防尘挡板，所述防尘挡板设置于所述整体箱体内部，分别安装于所述打散机构与所述振动盘之间、所述振动盘与所述传送带之间以及光谱检测工位的前后两端，所述防尘挡板采用软质防静电材质。

6.一种用于烟丝在线检测的预处理方法，其特征在于，采用权利要求1~5任一项所述的预处理装置，预处理方法包括：

7.根据权利要求6所述的用于烟丝在线检测的预处理方法，其特征在于，所述步骤一中，机械臂组件按两种工作模式运行：在线模式下按设定时间间隔自动从生产线取样口抓取烟丝；离线模式下通过视觉定位识别待检料盘，自动抓取单组定量烟丝。

8.根据权利要求6所述的用于烟丝在线检测的预处理方法，其特征在于，所述步骤三中，两组打散辊反向旋转，通过齿状打散拨片的剪切作用将成团烟丝解缠，打散机电机转速根据烟丝进料量通过变频控制器调节。

9.根据权利要求6所述的用于烟丝在线检测的预处理方法，其特征在于，所述步骤四中，振动盘的高频振动频率与振幅根据烟丝来料状态和设定摊平厚度进行调节，倾斜角度使摊平后的烟丝匀速向输送机构方向移动。

10.根据权利要求6~9任一项所述的用于烟丝在线检测的预处理方法，其特征在于，所述预处理方法还包括步骤六：完成检测后的烟丝通过出料口经既定角度倾斜的出料导流板送回原有生产线。