再造烟叶烟丝的在线检测系统设计与实现

作     者：王宝兵 

作者单位：武汉纺织大学 

学位级别：硕士

导师姓名：孔德进;陈晶

授予年度：2023年

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 0822[工学-轻工技术与工程] 

主      题：再造烟叶烟丝 机器视觉 图像处理 长度检测 

摘      要：随着社会和科技的发展,烟草行业正向着建设成为创新型行业这一目标迈进,并在不断探索和应用新的技术。在卷烟生产过程中,烟丝结构的不同会直接影响到卷烟的端部落丝量、焦油释放量、吸阻等涉及感官品吸的重要指标。因此烟丝长度的把控与测量在卷烟的生产过程中具有重要意义。近年来随着工业技术的发展,相比与离线的人工检测,烟丝的在线长度检测拥有更高的效率与更精准的检测效果。但现有的在线检测技术仍然存在样本获取与分散困难、烟丝成团或者堆叠导致测量精确度不高等问题。本文针对以上问题,将机器手臂、传送带和机器视觉技术应用于本课题中,并设计了图像处理算法,实现烟丝长度的精确检测。本文主要研究内容如下:(1)设计在线检测系统的整体方案。根据检测需求对机器手臂模块、传送带模块和自动分散与摊薄烟丝的机构进行设计。对系统的机器手臂、工业相机、光学镜头、光源等硬件设备进行选型。Visual Studio 2019和Halcon作为系统软件的开发平台。(2)对再造烟叶烟丝在线检测系统中的图像处理技术进行研究。选用Halcon标定法对相机进行标定。首先采用中值滤波法对烟丝图像进行去噪,然后再进行图像形态学处理,使得烟丝检测的效果更加出色。其次采用全局阈值分割方法,将感兴趣区域全部分割出来。为了更好的解决本文再造烟叶烟丝重叠或交叉处轮廓无法判定问题,提出了交叉烟丝检测的方法。最后精准的计算出烟丝长度。(3)开展实验研究与分析。对再造烟叶烟丝的在线检测平台进行概述,介绍了烟丝长度检测系统设计原理及应用。最后对烟丝长度检测实验结果进行了分析整理,实验结果表明,本文设计再造烟叶烟丝的在线检测系统的方法是具有可行性,检测结果精确度比较高,基本可以满足生产要求。本文设计了一套再造烟叶烟丝的在线检测系统,并进行了实验测试。实验结果表明,系统测量烟丝长度的平均相对误差在2%左右,标准差在0.04mm以内,验证了再造烟叶烟丝的在线检测系统的精度高和高效检测。