一种基于柔性风选与图像识别融合的成品烟丝中梗签去除方法与流程

1.本发明属于烟草加工技术领域，具体涉及一种基于柔性风选与图像识别融合的成品烟丝中梗签去除方法。


背景技术：

2.成品烟丝是指多种单料烟按一定的配方组成经过一系列的加工过程，达到卷制要求的烟丝。梗签是指烟丝中含有较小尺寸的条状烟梗，是烟叶中的梗和叶脉在制丝加工过程中形成的。
3.烟支中含有梗签容易造成烟支刺破、漏气，甚至出现燃烧端爆口等现象，不仅影响了烟支的燃烧性、物测指标的稳定性、更影响了整个烟支的感官质量。因此，卷烟产品中梗签控制一直是卷烟企业过程控制的重点和难点。
4.目前卷烟企业主要通过风选方式剔除烟丝中的梗签，其中在卷制环节通过调整卷烟机组吸丝成形系统中梗箱孔板的透气量等措施来降低卷烟中的梗签含量。然而，随着梗签剔除量的增大，梗签物中可用烟丝的含量也会增大，导致烟丝消耗量增加，进而降低烟丝的有效利用率。
5.图像识别除杂是当前烟草异物除杂技术研究的热点和焦点，具有杂物识别精准、去除能力强等特点，但除杂过程需要摊薄，处理能力受限；同时，当杂物含量较高时，采用图像识别除杂效果不理想。
6.因此，在卷烟企业大规模生产过程中，如何有效剔除成品烟丝中梗签的同时尽可能减少过程烟丝消耗，已成为一项急需解决的问题。
7.为解决上述问题，提出本发明。


技术实现要素：

8.成品烟丝中去除梗签是提升烟丝纯净度和保障卷烟产品质量稳定的关键环节。本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种基于柔性风选与图像识别融合的成品烟丝中梗签去除方法，能有效去除成品烟丝中梗签，能适宜大规模连续化生产，同时基本不对烟丝造成损害及消耗，进而提升成品烟丝使用价值及产品内在质量，对提升成品烟丝纯净度、提升卷烟加工工艺水平及保障卷烟产品质量稳定具有显著的现实意义。
9.本发明的目的通过以下技术方案予以实现。
10.本发明基于柔性风选与图像识别融合的成品烟丝中梗签去除方法，主要包括一级风选、二级风选和图像识别去除梗签三个步骤。其中，在一级风选中，将成品烟丝中密度属性与烟丝差异较大的粗梗签去除；在二级风选中，将一级风选后的成品烟丝分离为纯烟丝和烟丝混合物(烟丝与密度属性差异较小的细梗签)两部分；在图像识别去除梗签中，将二级风选后的烟丝混合物中细梗签进行识别并去除；最后，将二级风选和图像识别后的纯烟丝合并输出，达到成品烟丝梗签去除的目的。
11.具体的，基于柔性风选与图像识别融合的成品烟丝中梗签去除方法，主要包括一级风选、二级风选和图像识别去除三个步骤；
12.所述一级风选步骤为一级梗签的去除，通过调整风选风速大小，将成品烟丝中的一级梗签去除，得到一级烟丝混合物，以降低后续图像识别步骤去除一级梗签的压力；
13.所述二级风选步骤为烟丝的分离，通过调整风选风速大小，将一级风选后的得到的一级烟丝混合物分离为第一部分烟丝和二级烟丝混合物，所述二级烟丝混合物为烟丝与二级梗签的混合物，以降低后续图像识别的处理量；
14.所述图像识别步骤为二级梗签的去除，首先将二级烟丝混合物摊薄分散在背景中，然后通过彩色扫描相机采集图像，并基于烟丝与二级梗签在颜色和形状特征上的差异对采集到的图像进行分析处理识别图像中的二级梗签，最后对识别出来的二级梗签予以去除，得到第二部分烟丝；
15.将所述二级风选后的第一部分烟丝与所述图像识别后的第二部分烟丝汇合，进入后续工序。
16.所述一级梗签为密度属性与烟丝差异较大的粗梗签。所述二级梗签为密度属性与烟丝差异较小的细梗签。
17.优选地，所述一级风选步骤中风选风速调节范围为5.0m/s～8.5m/s。
18.优选地，所述二级风选步骤中风选风速调节范围为2.5m/s～5.0m/s；
19.优选地，所述图像识别步骤中去除二级梗签的处理能力≥300kg/h，所述彩色扫描相机的高清成像帧速率≥250帧/s，二级梗签识别率≥90％，烟丝误识别率≤3％。
20.本发明相对于现有技术具有以下有益效果：
21.1.本发明采用柔性风选与图像识别融合去除成品烟丝中的梗签，充分发挥了两种除杂技术的优势，即利用风选除杂工艺适合大规模处理及能有效去除粗梗签的特点，又结合图像识别能精准去除细梗签的特点，克服了当前卷烟企业只采用风选剔除粗梗签的缺陷，也解决了图像识别处理能力受限的问题，从而能有效全面去除成品烟丝中的粗、细梗签，同时能显著降低除杂过程的烟丝消耗。
22.2.本发明采用柔性风选与图像识别融合去除成品烟丝中的梗签，巧妙地设置了一级风选、二级风选和图像识别除杂三个关键处理环节。其中一级风选的目的为去除粗梗签，为后续图像识别除杂减轻了压力；二级风选的目的为分离纯烟丝，大大降低了后续图像识别除杂的处理能力；进而在充分发挥两种除杂优势的同时很好弥补了各自的不足，有效实现了柔性风选和图像识别除杂的有机结合和完美融合。
附图说明
23.图1是本发明在现行成品烟丝加工工艺流程中的应用位置示意图；
24.图2是本发明的成品烟丝梗签去除工艺流程示意图。
具体实施方式
25.下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明，但附图和实施例并不是对本发明技术方案的限定。
26.实施例1：本发明对成品烟丝梗签去除效果的影响
27.样品：500kg某卷烟规格成品烟丝，其中梗签含量为4.48％(采用sst-2型烟丝中梗签含量测试仪检测)。
28.将500kg成品烟丝按照图2所示步骤进行处理，一级风选除杂工艺的风选风速设计为6m/s；二级风选分离工艺的风选风速设计为3m/s；图像识别除杂设备的关键部件为彩色扫描相机，背景为黑色，选择白色光源，高清成像帧速率为300帧/s，识别要素主要为颜色和轮廓面积。
29.基于本发明对成品烟丝梗签去除效果进行了分析，结果见表1。
30.表1本发明对成品烟丝梗签去除效果影响
[0031][0032]
由表1可知，采用本发明对成品烟丝中梗签进行剔除处理，在一级风选除杂工艺和图像识别除杂工艺，梗签剔除率分别为40.89％和54.55％，总梗签剔除率达到了95.44％，说明本发明在成品烟丝梗签去除上效果显著。对比传统成品烟丝在卷烟机组上通过风选方式的梗签剔除率普遍在65％左右(还是在同时剔除部分可用烟丝的基础上)，本发明在成品烟丝梗签去除上具有明显优势和应用价值。
[0033]
实施例2：本发明对卷制过程消耗及产品质量的影响
[0034]
将实施例1中按照本发明去除梗签后的成品烟丝，进一步按照图1所示进行后续卷烟机卷制加工成烟支，对其卷制过程质量与产品质量进行评价，并与不采用本发明的情况进行对比分析，结果见表2。
[0035]
表2本发明对卷制过程质量及产品质量的影响
[0036]
成品烟丝卷制过程烟丝消耗卷制过程不合格烟剔除率产品感官质量波动不采用本发明处理33.25kg/箱0.37％≤0.5分采用本发明处理32.93kg/箱0.12％≤0.3分
[0037]
由表2可知，采用本发明处理后的成品烟丝，卷烟过程烟丝消耗降低，卷烟过程产生不合格烟比例降低，同时卷烟产品感官质量稳定性提升。说明本发明通过有效剔除成品烟丝中梗签，有利于提升后续卷制工序加工质量及最终产品质量稳定性。
[0038]
结合实施例1和实施例2，本发明能有效全面剔除成品烟丝中梗签，提升成品烟丝纯净度，提升成品烟丝使用价值，降低后续卷制过程烟丝损耗，提升产品感官质量稳定性，增强企业经济效益，具有较好的应用前景和现实意义。