[发明专利]一种烟梗梗头剔除装置及方法

说明书

本发明公开了一种烟梗梗头剔除装置及方法，属于烟草领域，所述的烟梗梗头剔除装置及方法包括摊薄振槽、与摊薄振槽衔接的检测背景皮带、设置在检测背景皮带上方的基于深度学习的图像采集装置、图像处理系统、设置在检测背景皮带后端的剔除装置。具体是通过高速相机采集烟梗的数字图像，利用训练好的深度学习模型对烟梗图像进行分类识别，统计梗头的个数和位置，发送剔除信号给剔除气阀，实现烟梗中梗头的剔除。本发明避免了传统方法中受烟梗筛分尺寸的约束和设备堵塞的问题，利用深度学习的检测方法对梗头进行识别，该方法准确性高、通用性强，工作稳定性好，可以满足在线识别剔除的实时性要求。

技术领域

本发明属于烟草领域，更具体的说涉及一种烟梗梗头剔除装置及方法。

背景技术

烟梗拐头是指烟叶上烟梗与烟杆之间的连接物，行业内通常也叫梗头。从外观看，梗头沿长度方向的直径逐渐渐变，呈头大身子小的形态。通常在卷烟企业所用的烟梗原料中会混有少量的梗拐，由于梗头的物理特性和化学成分与烟梗存在较大差异，其在梗丝加工过程中，不仅容易形成粉末，降低梗丝填充率，影响梗丝加工质量，而且容易造成传输设备、压梗机等堵塞，严重影响生产设备的稳定性。因此，为了提升梗丝成丝质量，降低生产设备故障率，在梗丝生产线的进料段剔除梗头成为烟草打叶复烤和制丝生产过程中较为重要的工序。

专利振动梗拐剔除机(申请公布号CN111280474A)公开了一种振动梗拐剔除机，属于振动筛类梗拐剔除装置，其包括筛体、清拐装置及机架。利用振动电机带动槽体做往复振动的原理，实现烟梗在筛板上振动输送的同时进行筛分。该振动梗拐剔除机，结构简单、维护方便，但是振动频率较低，清理效果仍不理想，容易出现筛孔中卡料堵塞的问题，影响筛分效果。专利滚筒式梗拐筛分剔除机(授权公告号CN202190719U)提供一种筛分剔除梗头的滚筒式梗拐筛分剔除机，其包括架设在支架上并由设备壳体包围的滚筒筛。利用滚筒筛内若干根沿圆周等分平行排列的钢管间的缝隙实现烟梗与梗头的分离，并通过各自的输送机将其分开。

上述两个专利分别代表了目前烟草行业梗拐剔除装置的振动筛和滚筒筛两种筛分基本型式，其筛分原理均是利用烟梗和梗头在物理特征上的差异，通过纯机械方式对梗拐进行剔除，这类方法不仅易出现筛孔或者刚管间缝隙堵塞现象，剔除效率低，而且由于烟梗和梗头的形状大小不一，固定的网孔或者缝隙大小无法满足筛分尺寸的变化，更换成本较高，难以达到生产要求。

专利一种基于机器视觉剔除烟梗中烟拐的方法及装置(申请公布号CN105396795A)公开了一种快速、高效的烟拐剔除方法及装置，其包括振动输送机、高速皮带机、图像处理系统和剔除系统。利用振动输送机和高速皮带机将烟梗离散，通过图像处理系统对采集到的图像进行处理，产生剔除信号传给剔除系统，从而实现烟梗与梗头的分离。该装置将图像获取装置和剔除阀设置在烟梗的抛物线路径上，由于烟梗的密度、面积和形态等物理特征差异，可能导致在高速皮带机上的移动路径不稳定，抛物速度不均匀，从而影响采图质量，最终达不到较好的梗头剔除效果。

发明内容

本专利的目的是为了解决上述现有技术存在的不足，提出一种烟梗拐头剔除装置及方法。通过高速相机采集烟梗的数字图像，再利用基于深度学习的图像处理技术识别出梗头的个数及位置，从而实现烟梗拐头的剔除。

为了实现上述目的，本发明是采用以下技术方案实现的：所述的烟梗梗头剔除装置包括摊薄振槽、与摊薄振槽衔接的检测背景皮带、设置在检测背景皮带上方的图像采集装置、图像处理系统、设置在检测背景皮带后端的剔除装置；其中，图像采集装置包括光源、高速相机、图像采集卡；图像处理系统包括工控机、深度学习系统；剔除装置包括剔除信号放大卡、位于检测背景皮带后端的剔除气阀、正常梗通道及梗拐头通道，所述的高速相机输出端与图像采集卡连接，图像采集卡与工控机连接，工控机内装有深度学习系统，工控机输出端与剔除装置连接，光源用于照射烟梗，为高速相机拍照提供光照。

优选的，所述的烟梗梗头剔除方法具体采用以下步骤实现的：