一种雪茄烟茄衣烟叶原料分类分切设备的制作方法

1.本发明涉及烟草工艺领域，具体涉及一种雪茄烟茄衣烟叶原料分类分切设备。


背景技术：

2.雪茄是一种特殊的烟草制品，传统雪茄通常是指全叶卷手工雪茄，即组成雪茄的3个部分—茄芯、茄套和茄衣全部以烟叶为原料，且整个制作工序全部由手工完成。除了内在品质外，优质的全叶卷手工雪茄烟产品对外观品质也有非常高的要求，如烟支外表平滑、颜色均匀，无破损、虫洞和病斑，形状标准，结构完整等。
3.雪茄烟产品对外观品质的要求，与其茄衣的质量密切相关，尤其与茄衣烟叶原料的预处理工艺关系密切。雪茄烟卷制前的烟叶预处理也是影响雪茄烟卷制加工的主要控制要素。茄衣烟叶预处理是指对开包后的茄衣烟叶进行回潮、工业发酵、抽梗、烟叶理皮分选、茄衣分切等处理环节，通过各环节处理使茄衣原料在烟叶形态、烟叶大小和完整度以及水分等方面达到手工卷制所需要的最佳状态。
4.现行的全叶卷手工雪茄烟原料预处理工艺，包括茄衣、茄套、茄芯的预处理，均采用手工处理流程。回潮和发酵后的烟叶需要先经过人工抽梗后，再进行根据烟叶的外观质量进行分工分类，分类后的茄衣原料进入手工卷制车间后，由卷制操作工对烟叶进行裁切，手工切割出需要的茄衣尺寸，再进行产品卷制。该预处理工艺存在人工预处理工序多、工艺流程长、加工效率低等问题，同时人工对茄衣原料分类分切过程中，也存在分类过程主观判断不一致、烟叶分切过程原料利用率不高，茄衣烟叶原料分切后较多进入尾料处理，难以实现烟叶资源的高价值利用。


技术实现要素：

5.本发明的目的是解决现有技术存在的不足，提供一种雪茄烟茄衣烟叶原料分类分切设备，该设备采用茄衣烟叶原料在线图像检测结合视觉伺服驱动分切方式，实现对雪茄烟原料的茄衣在线自动化分切和分类，可有效降低雪茄烟原料预处理工艺中的人工成本，提升茄衣原料的利用效率。
6.本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种雪茄烟茄衣烟叶原料分类分切设备，包括依次连接的铺叶操作单元、图像检测单元、茄衣分切单元以及物料输送皮带系统；该设备主要工作过程如下，茄衣烟叶原料首先被放置于铺叶操作单元的摆把台上，负压式吸取机械装置从铺叶台上依次吸取烟叶，并逐次放置于输送皮带上；图像检测单元的ccd相机在线采集皮带上的烟叶图像，图像处理工作站分析烟叶图像，提取烟叶的外观特征信息；依据设定的茄衣尺寸参数，图像处理工作站计算确定优化的烟叶分切方式，并对划定的茄衣分切区域进行分类；茄衣分切单元的切割刀头在驱动系统作用下，依据对烟叶进行分切。
7.所述铺叶操作单元包括铺叶台、负压式吸取装置、压力调节系统组成，负压式吸取装置包括负压吸取头、机械臂和用于驱动机械臂的动力机构（该动力机构可为电机），铺叶
台用于人工对茄衣烟叶原料摆把，摆把过程中烟叶把头方向与皮带输送方向一致；负压式吸取装置包括负压吸取头、机械臂和驱动电机，负压吸取头与压力调节系统相连接，能够按一定时间频次交错产生负压和正压。负压式吸取装置吸取烟叶过程如下：压力调节系统使负压吸取头产生一定负压，机械臂在驱动电机作用下带动负压吸取头位移至铺叶台、并吸取烟叶，进而再位移至铺料皮带上方，压力调价系统使负压吸取头产生一定正压，烟叶落至铺料皮带上；按上述流程，负压式吸取机械装置循环工作逐张将铺叶台上的烟叶放至铺料皮带上。
8.所述图像检测单元，由ccd相机、图像采集卡和图像处理工作站组成。图像检测单元具体工作过程如下：铺料皮带将烟叶传输至检测工位，ccd相机在线摄取烟叶图像，并经图像采集卡传输至图像处理工作站。图像处理工作站对烟叶图像进行图像去噪、图像增强、边缘探测，提取烟叶轮廓，同时对烟叶上可能存在的破损点、青斑、虫斑进行检测判别，并确定其位置和尺寸；基于烟叶轮廓和缺陷信息，依据设定的茄衣分切尺寸参数，图像处理工作站计算确定烟叶上茄衣分切数量和分切路径。
9.所述茄衣分切单元，由切割刀头、刀头驱动系统和移动梁组成。皮带上的烟叶输送至切割工位，在铺料皮带下方的负压系统作用下，烟叶在此工位由负压作用固定其位置；刀头驱动系统接收图像处理工作站发送的茄衣切割路径信息，切割刀头在刀头驱动系统作用下沿移动梁运动至切割位置，并按确定的切割路径进行茄衣切割（这个刀头运动切割过程属于现有公知技术）。所述切割刀头可以是机械刀、激光刀和空气刀中的任意一种。所述茄衣分切单元中的移动梁的两端设置在输送皮带两侧机架上，并可沿皮带运行方向位移。
10.所述物料输送皮带系统，包括皮带、驱动电机、负压室和皮带清洁刷，负压室安装于切割工位的输送皮带区域下方，用于在烟叶切割过程中对烟叶通过负压吸附作用进行固定（该切割方式已在皮革切割等应用）。皮带清洁刷安装于铺料皮带系统的末端，用于对皮带表面进行清洁。
11.所述物料输送皮带系统中的皮带为间歇式运动方式，以配合烟叶图像检测和茄衣切割。
12.本发明的优点在于采用茄衣烟叶原料在线图像检测结合视觉伺服驱动分切方式，实现对雪茄烟原料的茄衣在线自动化分切和分类，解决了现有技术中中存在的人工预处理工序多、流程长、加工效率低、存在分类过程主观判断不一致、烟叶分切过程原料利用率不高的问题，可有效降低雪茄烟原料预处理工艺中的人工成本，提高生产效率，并提升茄衣原料的利用效率。
附图说明
13.图1为本发明的装置结构图，图中：1、铺叶台，2、负压调节系统，3、负压式吸取头，4、驱动电机， 5、机械臂，6、ccd相机，7、图像采集卡，8、图像处理工作站，9、刀头驱动系统，10、移动梁，11、切割刀头，12 皮带清洁刷，13、皮带驱动电机，14、负压室，15、皮带，16、茄衣烟叶原料。
14.图2：(a)图像检测单元采集的烟叶原料图像，(b)为图像检测单元计算得到的茄衣分割区域。
具体实施方式
15.本发明以下结合附图做进一步详细描述：如图1所示：一种雪茄烟茄衣烟叶原料分类分切设备，包括依次连接的铺叶操作单元、图像检测单元、茄衣分切单元以及物料输送皮带系统；该设备主要工作过程如下，茄衣烟叶原料16首先被放置于铺叶操作单元的铺叶台1上，负压式吸取机械装置从铺叶台上依次吸取烟叶，并逐次放置于输送皮带15上；图像检测单元的ccd相机6在线采集皮带上的烟叶图像，图像处理工作站8分析烟叶图像，提取烟叶的外观特征信息；依据设定的茄衣尺寸参数，图像处理工作站计算确定优化的烟叶分切方式，并对划定的茄衣分切区域进行分类；茄衣分切单元的切割刀头11在驱动系统9作用下，依据对烟叶进行分切。
16.所述铺叶操作单元包括铺叶台1、负压式吸取装置、压力调节系统2组成，负压式吸取装置包括负压吸取头3、机械臂5和驱动电机4，铺叶台用于人工对茄衣烟叶原料摆把，摆把过程中烟叶把头方向与皮带输送方向一致；负压吸取头3与压力调节系统2相连接，能够按一定时间频次交错产生负压和正压。负压式吸取装置吸取烟叶过程如下：压力调节系统2使负压吸取头3产生一定负压，机械臂5在驱动电机4作用下带动负压吸取头3位移至铺叶台1、并吸取烟叶，进而再位移至铺料皮带15上方，压力调节系统使负压吸取头产生一定正压，烟叶落至铺料皮带上；按上述流程，负压式吸取机械装置循环工作逐张将铺叶台上的烟叶放至铺料皮带上。
17.所述图像检测单元，由ccd相机6、图像采集卡7和图像处理工作站8组成。图像检测单元具体工作过程如下：铺料皮带15将烟叶传输至检测工位，ccd相机6在线摄取烟叶图像，并经图像采集卡7传输至图像处理工作站8。图像处理工作站对烟叶图像进行图像去噪、图像增强、边缘探测，提取烟叶轮廓，同时对烟叶上可能存在的破损点、青斑、虫斑进行检测判别，并确定其位置和尺寸；基于烟叶轮廓和缺陷信息，依据设定的茄衣分切尺寸参数，图像处理工作站计算确定烟叶上茄衣分切数量和分切路径。
18.所述茄衣分切单元，由切割刀头11、刀头驱动系统9和移动梁10组成。皮带上的烟叶输送至切割工位，在铺料皮带下方的负压室14作用下，烟叶在此工位由负压作用固定其位置；刀头驱动系统9接收图像处理工作站8发送的茄衣切割路径信息，切割刀头11在刀头驱动系统9作用下沿移动梁10运动至切割位置，并按确定的切割路径进行茄衣切割。所述切割刀头可以是机械刀、激光刀和空气刀中的任意一种。所述茄衣分切单元中的移动梁的两端设置在输送皮带两侧机架上，并可沿皮带运行方向位移。
19.所述物料输送皮带系统，包括皮带15、皮带驱动电机13、负压室14和皮带清洁刷12，负压室14安装于切割工位的输送皮带区域下方，用于在烟叶切割过程中对烟叶通过负压吸附作用进行固定。皮带清洁刷12安装于铺料皮带系统的末端，用于对皮带表面进行清洁。
20.所述物料输送皮带系统中的皮带15为间歇式运动方式，以配合烟叶图像检测和茄衣切割。
21.以下结合附图1，对本发明设备的工作原理进一步说明：茄衣烟叶原料首先被放置于铺叶操作单元的摆把台1上（人工放置一摞烟叶，然后机器一张一张铺在皮带上），压力调节系统2使负压吸取头3产生一定负压，机械臂5在驱动电机4作用下带动负压吸取头3位移至铺叶台1、并吸取烟叶16，进而再位移至铺料皮带上方，压力调节系统2使负压吸取头3产
生一定正压，烟叶落至铺料皮带上；按上述流程，负压式吸取机械装置循环工作逐张将铺叶台上的烟叶放至铺料皮带上。铺料皮带将烟叶传输至检测工位，ccd相机6在线摄取烟叶图像，并经图像采集卡7传输至图像处理工作站8。图像处理工作站8对烟叶图像进行图像去噪、图像增强、边缘探测，提取烟叶轮廓，同时对烟叶上可能存在的破损点、青斑、虫斑进行检测判别，并确定其位置和尺寸；基于烟叶轮廓和缺陷信息，依据设定的茄衣分切尺寸参数（参见图2），图像处理工作站8计算确定烟叶上茄衣分切数量和分切路径。皮带上的烟叶输送至切割工位，在铺料皮带下方的负压系统14作用下，烟叶在此工位由负压作用固定其位置；刀头驱动系统9接收图像处理工作站8发送的茄衣切割路径信息，切割刀头11在刀头驱动系统9作用下沿移动梁运动至切割位置，并按确定的切割路径在烟叶上进行茄衣切割。