基于视觉检测技术的镜面自动清洁装置研究

摘要：烟支检测器作为包装机检测设备的第一环节，它的功能好坏决定了流入市场烟支品质的高低。流入市场的烟支品质的高低会带来不同的市场反馈。高品质的烟可以带来更好的市场反馈，从而使我们的品牌口碑更好。所以说烟支检测设备的功能正常是整个机组检测检测设备中非常重要的一个环节。而我们的课题研究的方向，就是为了确保烟支检测器在日常的使用中，能够减少外界的干扰，从而保持高效的工作水平。

关键词：卷烟包装机；机器运行状态；机器学习；相关性分析；排列重要性；

1、设计思路

烟支检测器的工作原理是通过视觉相机将每一个烟包拍摄记录，然后通过光电，视觉，以及数据库对比等方法对每一包烟进行精准的分析。从而判断出烟包品质的高低。这中间最为关键的一步就是拍摄记录烟包的情况。只有得到最真实的烟包图片，系统才能根据不同的情况对每一包烟做出合理的判断。而视觉相机拍摄是通过壳体内部的镜头隔着一块有机玻璃片对烟包进行拍摄。由于安装工位的原因，有机玻璃片上经常会附着一些烟叶以及其它杂物。这些杂物不但会对检测造成影响，而且长时间的不清理会使油污烟丝等杂质慢慢渗透到相机内部结构当中，可能会引起结构件的损伤，导致无法执行正常的检测功能。该项研究的目的就是通过检测有机玻璃片上附着的杂物，利用可控的气流将杂物及时清理。保证烟支检测器的正常稳定运行。

2、结构组成

该清洁装置是由继电器，定时器，吹嘴，节流阀，软管等部件组成的。结构如下图所示。

3、技术方案

该设备有两套控制系统，第一种是通过定时器进行控制，通过定时器控制继电器的开合，比如设置为间隔三十秒开合一次，同时也能对吹气的时长进行控制，通常默认一次吹气动作执行三秒钟，三秒钟之后控制气吹闭合。在等待三十秒后再次循环该动作。从而达到定时吹气的效果。第二种是通过获取烟支检测器所记录的图片进行分析，相机自动监测烟支检测器镜面污染程度，当达到设定的污染阈值后，会输出一个信号给延时时间控制器，该延时时间控制器，最大可实现999分钟延时，待延时结束，依据相机输出信号和延时时间控制器设定的延时时间，组合控制继电器实时开合，进而实现对电磁阀的控制，导通气路，实现自清洁，其中节流阀用于控制吹气大小。以下是两套控制方法具体的方案以及原理图。

3.1定时控制清洁

第一种采用定时吹气的方式进行处理，硬件核心控制采用延时时间控制器，该控制器具备延时时间可设定和继电器输出功能，电磁阀实现气路通断，节流阀用于调节气流大小，最终吹嘴喷出气体，实现镜面清洁，同时在不影响机器正常运行以及检测器正常工作的前提下，可最大限度的清理传感器相机镜面上残留的烟叶。

3.2镜面检测清洁

第二种是通过分析烟支检测器拍摄到的图片，若图片所呈现的效果已经模糊不清，系统便会认为镜面存在杂物，从而控制吹嘴进行一次吹气处理。以下是其工作原理。系统上电后，先执行初始化，设定延时A和延时B的延时时间，延时A和延时B用于控制继电器开合及持续时间，进而可控制后级电磁阀的开合，设定完成后，系统会一直处于监测状态，当相机检测到镜面污染后，会向系统输出一个信号，检测到该信号后，系统会执行后续动作，具体流程如下图所示。

3.3两套控制系统的优缺点分析

定时清洁装置的优点在于可以对镜面上附着的杂物进行无差别的清理，无论是细小的灰尘还是在机器高速运转下飞散的烟叶，都能够得到及时有效的清理。该套装置的缺点在于定时器可能会受到温度，机器震动的影响，从而导致工作状态不稳定。可能会出现卡顿，不能在指定的时间内完成相应的吹气动作。

镜面检测清洁装置的优点在于它是通过分析烟支检测器控制器所获取的图片来下达吹气指令。本质上通过烟支检测器控制器间接到达控制效果，完成吹气动作。由于烟支检测器的稳定性非常高，外界对其的干扰较小。所以相较于定时器装置来说，该套控制系统的稳定性更好。由于是通过分析烟支检测器记录的图片来执行吹气指令，这种方式存在的缺点在于可能会出现相机无法捕捉到的死角。由于死角位置拍摄不到，系统默认镜面处于洁净的状态，从而不会下达吹起指令。只能等待能够被检测到的位置出现杂物时一起清洁，无法做到及时清理的效果。

综上所述，两套方案各自有各自的优点与短板。想要达到最佳的清洁效果，就需要这两套清洁方案同时执行，相互配合，协同工作，达到最佳的工作效果。

4.结束语

在科技不断发展的当下，烟草机械设备也在朝着智能化信息化的方向不断前进。尤其是像烟草设备这种国家重点关注的对象。更应该大步向前，敢于冒险。为民营科技的发展做好带头作用。一次小的技术进步可能相对于整体的进步来说不算什么，但是一次又一次小的科技创新，累计起来就是质的改变。需要重视每一个小的科技创意，不断地打磨探索，将创意变成可实施的方案。只有这样不断的探索与实践，才能在科技发展的洪流中站稳脚跟。

参考文献

[1]毛凯，吴锋，薛红波等.基于数据的预测性维护方法创新[J].设备管理与维修，2023（15）： 32-34.DOI：10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2023.08.14.

[2]杨洪涛.基于Django的MVC框架设计与实现[J].电脑知识与技广东夫妇点歌的人如果当然术，2023，19（04）：62-65.DOI：10.14004/j.cnki.ckt.2023.0182.

[3] 刘明义.浅谈设备在线维护关键技术与发展趋势[J].中国设备工程，2023（08）：63-65.