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一种烟丝异物检测剔除装置系统设计 　　摘要：介绍了应用于烟草工业的制丝和打叶复烤生产线中的烟丝除杂设备，包括系统的结构、工作原理及硬件设计，该系统运用机器视觉原理，采用独创的新一代图像处理算法，综合异物的颜色、形状、纹理等多项特征参数，以卓越的效率和精度剔除高速传送的叶片中掺杂的异物，免除繁琐的手工劳动，最大限度地提高了烟草的纯净度。 　　关键词：烟丝除杂；硬件设计；机器视觉；图像处理；纯净度 　　Abstract： It introduces a tobacco removing apparatus device which is applied in the tobacco cutting， leaf threshing？and re-drying production lines， including system structure， working principle， hardware and software design. The？system？adopts？machine？vision？technology， using original new generation image processing algorithm that combines several characteristic parameters of foreign materials， such as colors， shapes and textures， to achieve the purpose of eliminating foreign materials doped in tobacco while delivering at a high speed on the conveyorbelt superiorly efficiently and with？high accuracy， thus， avoids tedious manual labor and maximizes the purity of tobacco. 　　Keywords：tobacco impurity removal； hardware design； machine vision； image processing algorithm； the purity of tobacco 　　0 引言 　　随着工业自动化技术的迅速发展，自动化检测与控制系统逐步替代我国传统产业[1-2]。烟叶中含有的杂物，燃烧过程中会产生有害物质，且对产品品质产生影响，在线异物剔除已经成为烟丝生产线上不可或缺的工序。早期，烟草行业采用抛落抽风等方式将与片烟悬浮速度相差较大的杂物剔除[3-4]，难免存在误差，而且对于悬浮速度相近的杂物难以剔除。另一种方法是采用金属探测仪检测和剔除金属异物，人工辅助剔除其他异物，费时费力，且剔除率受人为影响比较大。少数卷烟厂引进国外烟草异物剔除设备，但价格昂贵且配件更换困难，售后服务不到位。在图像获取和采集及处理之间增加图像增强功能目前已有较多研究，例如PCNN[5-6]、Retinex[7-10]、直方图均衡、同态滤波[11-12]等算法。但上述算法的实时性都较差，不适合应用在烟草异物剔除系统中。本文所设计的烟丝除杂设备基于图像处理，在制丝和打叶复烤生产线中广泛应用，为企业节约开支，成为卷烟品质控制的重要设备之一，对于提高我国烟草行业的国际竞争力也有重要意义。 　　1 总体结构 　　异物检测剔除装置主要由进料输送机、视频系统、气流平衡柜、电控系统等四个主要部件组成。这四个组件协调工作，主输送带上的烟叶经鼓风机系统对叶片进行摊薄，上下摄像机对烟叶进行图像采集，传给图像处理平台做分析、识别，剔除阀对其中的异物进行分拣、剔除。整体用不锈钢制造，易于清洁、保养。 　　2 硬件设计 　　2.1 基于棱镜分光的彩色高速线阵相机 　　相机是异物剔除装置的眼睛，是非常重要的关键器件。本设备采用的基于棱镜分光的彩色高速线阵工业相机，能有效保证所采集图片的质量，从而为检测和剔除提供可靠的保障。 　　此类相机核心感光器件由分光棱镜和3片CCD组成[13]，相对于传统的加装拜尔滤镜的单片CCD相机来说，棱镜分光3CCD相机能把入射光分解成红绿蓝三种色光，由3片CCD分别独立负责其中一种色光的成像，色彩还原性、亮度和清晰度都比单CCD好，所以成像效果更好。一般只有高端工业级相机才会采用此技术。 　　此外，高速线阵相机与通常用的面阵CCD不同的是：线阵CCD图像扫描输出的是一条线上的像素，而不是一个面上的像素。当物体在CCD下不停的移动时，这些线就组合成一个延绵不断的面。采用线阵CCD的另一个好处是扫描频率很高，达到11KHz（即每