一种基于双光谱技术的打叶去梗质量检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于双光谱技术的打叶去梗质量检测装置，所述检测装置包括铺料装置(1)、位于铺料装置下方(1)的摊铺机(2)、位于摊铺机(2)下方的X射线检测机(3)、位于X射线检测机(3)出口下方的可见光检测机(4)、位于可见光检测机(4)出口下方的接料装置(6)、机架(5)以及控制柜(7)。本实用新型专利技术采用可见光和X射线成像技术及相应的图像算法分别得到烟叶面积和烟梗面积、烟梗长度，避免了在同一幅图像中分割叶、梗时存在的问题，可提升图像的检测识别精度。既可以检测叶片结构、长梗率，还可以检测叶中含梗率和梗中含叶率，求解指标过程中无需知道烟梗密度和叶片密度，自动统计计算出各种打叶质量指标。

【技术实现步骤摘要】
一种基于双光谱技术的打叶去梗质量检测装置
本技术涉及烟草加工中的物料检测
，尤其涉及一种基于双光谱技术的打叶去梗质量综合检测装置。
技术介绍
烟叶由烟梗和叶片两部分构成，烟叶之粗硬叶脉称为烟梗，重量占比约为烟叶的25％～30％。烟草打叶复烤工艺中的打叶去梗工序的首要任务就是通过专用设备让每一片烟叶的叶片和烟梗分离，其中叶片部分分离成面积大小不等的片烟，烟梗部分分离成长短不同的烟梗段，以满足后续的分类加工要求。根据烟草行业标准YC/T146-2010《烟叶打叶复烤工艺规范》，衡量打叶去梗质量的主要指标有叶片结构、叶中含梗率、长梗率、梗中含叶率。该四项指标均为取样检测，物理意义均为重量占比，如叶片结构指大片、中片、小片、碎片、碎末各自在样品中的重量占比。其中叶片结构和叶中含梗率两项指标的检测要求在打叶去梗后的叶片汇总输送带上取样(3000±300)g，通过不同的专用机械设备并借助人工计算出结果；而长梗率和梗中含叶率两项指标的检测则要求在打叶去梗后的烟梗汇总输送带上取样(1000～1500)g，再通过四分法将样品缩至(80～120)g，然后通过人工测量并计算出结果。每一项指标的检测过程都费时费力，而且指标较为单一，仅有一个即重量占比。其中叶中含梗率的检测为了使叶片和其中的烟梗彻底分离，将叶片全部打碎，属于破坏性检测，造成大量的烟叶损耗。近几年，随着机器视觉技术的飞速发展，在烟草行业，开始研究无损检测方法来取缔传统的破坏性检测方法，降低检测过程中原料浪费的情况，从而降低成本。于是各种基于图像法的检测手段不断出现，但目前开发的设备存在两个不足，一是检测的叶片结构、叶中含梗率、长梗率、梗中含叶率四项指标，分别需要对应的四种设备来完成，不具备一机多能的优点，检测设备投资成偏高；二是目前叶中含梗率和梗中含叶率两个指标现有的图像识别无损检技术检测结果误差较大，不能很好适应生产要求。对于叶片结构和长梗率的检测由于检测对象单一，因此方法相对简单：如采用面积比。因为对于单一的检测对象，无论采用重量比、面积比、还是体积比，三者的比值是相等的，因此无论采用哪一种统计方法，理论上都是等效的，因为检测对象的单位面积重量或单位体积重量均与其尺寸大小无关，这点在烟草行业内目前得到了认可和统一。对于叶中含梗率和梗中含叶率指标而言情况就不同了，计算方法相对复杂，这里涉及到两种密度不同的材质：叶片和烟梗，因此必须将图像法采集到的面积等形状特征尺寸转化为重量，再求重量比才能提高检测数据的可靠性，更好的符合目前的烟草行业要求。申请号为201110213062.7的中国技术专利公开了一种基于组合光透视的叶中含梗及含梗率视觉识别检测方法，通过分置于烟叶两侧的组合光源和CCD相机获取烟叶的透视图像，然后根据图像特征设计图像处理算法识别烟梗和叶片、提取叶片和烟梗的形状尺寸特征并计算叶中含梗率。申请号为201210475963.8的中国技术专利公开了一种基于主动加热的叶中含梗红外成像检测方法；其步骤与201110213062.7类似，区别在于获取图像的方法及图像处理算法不同，其利用烟叶的热辐射现象，通过对烟叶主动加热使叶片和烟梗产生温差，然后运用红外热成像仪采集图像并运用图像处理算法将叶片和烟梗识别出来，计算出烟叶的含梗率。申请号为201310069611.7的中国技术专利公开了一种基于高速气流离散的叶中含梗及打叶参数检测剔除方法，烟叶的离散主要通过高速气流，而其获取透视图像的方式与201110213062.7一致，通过分析获得的烟叶透视图像，对纹理特征进行提取，采用二叉树精确地区分出叶片和烟梗，将含烟梗的烟叶剔除，同时计算烟叶面积，进而获得大中片率、小片率和叶中含梗率等打叶参数。这三种方法均需要在同一幅图像中区分叶片和烟梗，误差较大。另外在计算叶中含梗率的过程中，还需要知道烟梗和叶片的密度才能求解，而由于不同品种、等级、产地、含水率的烟叶其叶片和烟梗的密度均不同，因此目前行业内尚无此类数据，所以这些方法用于计算叶中含梗率时缺乏可操作性。申请号为201410302230.3的中国技术专利公开了一种基于高光谱的叶含梗检测装置，重点对装置的结构及组成进行了描述，却并未对高光谱作进一步的说明，更未提及如何区分叶片和烟梗以及叶中含梗率的计算方法。申请号为201410061575.4的中国技术专利公开了一种烟叶含梗率测定方法，申请号为201420078131.7的中国技术专利公开了一种烟叶含梗率测定装置，通过X射线装置获取烟梗的透视图像进而得到烟梗的面积或体积，其烟梗质量的获得有三种方法：一是用事先测量计算得到的烟梗面积密度乘以通过图像获取的烟梗面积获得；二是用事先测量计算得到的烟梗体积密度乘以通过图像获取的烟梗体积获得；三是根据烟梗的厚度与X射线穿透性之间存在相关性：式中I、I0为衰减前后X射线强度，A为原子的摩尔质量，σ为原子截面积，N为常数，ρ为烟梗密度，x为烟梗的厚度，从上式可以看出射线的衰减和被测烟梗的密度乘以厚度即ρx有一定的数学关系。而射线的衰减变化又可以体现在烟梗的灰度图像上，表现为灰度值的变化，ρx值越大的像素点对应的灰度值越小，ρx值越小的像素点对应的灰度值越大。利用以上的灰度和ρx关系可以将灰度和烟梗的面积密度进行区间对应：如[0-30]—P1、[30-60]—P2、[60-90]—P3、[90-120]—P4…[210-255]—P8，P1…P8分别表示在对应灰度区间的烟梗面积密度；如果对应灰度区间的面积的分别为S1、S2…S8，则烟梗质量m＝P1×S1+P2×S2+…P8×S8；烟梗质量再除以通过称重方式获得的烟叶质量即可求得叶中含梗率。此两专利不足之处在于：首先，烟梗面积密度和体积密度的获得需要提前单独测量计算，与叶中含梗率的测量过程并不同步，过程繁琐且误差较大；其次，基于X射线衰减的烟梗质量计算方法有些牵强，射线的衰减和被检测的烟梗的密度乘以厚度即ρx确实存在一定的数学关系，即烟梗图像灰度与ρx存在对应关系，但ρx并非烟梗的面积密度，因此类似烟梗质量m＝P1×S1+P2×S2+…P8×S8这种计算方法是不可取的。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术提供一种基于双光谱技术的打叶去梗质量检测装置，本技术采用机器视觉系统进行检测，以图像处理为核心，一机多能，能同时检测叶片结构、叶中含梗率、长梗率、梗中含叶率等多个指标，解决现有设备检测耗时长、原料损耗大、检测数据反馈不及时，检测指标单一等缺点。本技术的技术方案如下：一种基于双光谱技术的打叶去梗质量检测装置，所述检测装置包括铺料装置1、位于铺料装置下方1的摊铺机、位于摊铺机2下方的X射线检测机3、位于X射线检测机3出料口下方的可见光检测机4、位于可见光检测机4出料口下方的接料装置6、机架5以及控制柜7，所述机架5用于集成安装铺料装置1、摊铺机2、X射线检测机3以及可见光检测机4，机架5四周均设置有门罩5B；控制柜7安装有电控系统和上位系统。进一步地，所述铺料装置1包括主体皮带机1A、称重传感器模块1B和限料辊1C，其中，主体皮带机1A和限料辊1C分别采用减速电机驱动，限料辊1C位于主体皮带机1A的出料口；摊铺机2采用簧板式振动输送本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于双光谱技术的打叶去梗质量检测装置，其特征在于，所述检测装置包括铺料装置(1)、位于铺料装置(1)下方的摊铺机(2)、位于摊铺机(2)下方的X射线检测机(3)、位于X射线检测机(3)出料口下方的可见光检测机(4)、位于可见光检测机(4)出料口下方的接料装置(6)、机架(5)以及控制柜(7)，所述机架(5)用于集成安装铺料装置(1)、摊铺机(2)、X射线检测机(3)以及可见光检测机(4)，机架(5)四周均设置有门罩(5B)；控制柜(7)安装有电控系统和上位系统。

【技术特征摘要】
1.一种基于双光谱技术的打叶去梗质量检测装置，其特征在于，所述检测装置包括铺料装置(1)、位于铺料装置(1)下方的摊铺机(2)、位于摊铺机(2)下方的X射线检测机(3)、位于X射线检测机(3)出料口下方的可见光检测机(4)、位于可见光检测机(4)出料口下方的接料装置(6)、机架(5)以及控制柜(7)，所述机架(5)用于集成安装铺料装置(1)、摊铺机(2)、X射线检测机(3)以及可见光检测机(4)，机架(5)四周均设置有门罩(5B)；控制柜(7)安装有电控系统和上位系统。2.根据权利要求1所述的基于双光谱技术的打叶去梗质量检测装置，其特征在于，所述铺料装置(1)包括主体皮带机(1A)、称重传感器模块(1B)和限料辊(1C)，其中，主体皮带机(1A)和限料辊(1C)分别采用减速电机驱动，限料辊(1C)位于主体皮带机(1A)的出料口；摊铺机(2)采用簧板式振动输送机或激振式振动输送机。3.根据权利要求1所述的基于双光谱技术的打叶去梗质量检测装置，其特征在于，所述X射线检测机(3)包括主体皮带机(3A)、X射线装置(3B)、X射线相机(3C)和X射线控制柜(3D)，其中，X射线装置(3B)和X射线控制柜(3D)位于主体皮带机(3A)的上部，X射线相机(3C)位于主体皮带机(3A)的中部；主体皮带机(3A)的周边六个面均设置X射线防护盖板，且防护盖板均采用铅板作为衬里的双层板结构；所述可见光检测机(4)包括皮带机(4A)及其上部的视频柜(4B)，视频柜(4B)内安装有可见光相机(4B‐1)、镜头(4B‐2)、相机的多维调节台(4B‐3)、LED光源(4B‐4)以及玻璃视窗(4B‐5)。4.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：李瑞东，李克强，黄文勇，王献友，尚关兰，秦家文，李屹，张俊荣，张云，张云东，杨晓华，李江乐，
申请(专利权)人：云南烟叶复烤有限责任公司，云南昆船设计研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：云南,53