基于机器视觉的加热卷烟烟支端部质量检测系统设计

针对加热卷烟烟支端部常见质量缺陷(烟支变形、空头、空松等)难以进行在线检测的问题,基于机器视觉检测技术设计了一种加热卷烟烟支端部质量检测系统。该系统利用高速计数卡、工业相机、爆闪控制器等硬件完成图像采集,在工控机中先使用Canny算法进行烟支轮廓检测识别,而后分别基于轮廓半径均值和标准差判定烟支变形、基于全局阈值二值化识别烟支空头、基于局部自适应二值化识别烟支空松,根据识别结果对烟支变形、空头、空松的端部缺陷进行在线剔除。对该系统所使用的二值化算法的性能及系统在实际生产中的应用情况进行验证,结果表明:与OTSU、Bernsen、Niblack等方法相比,全局阈值二值化在空头检测上具有最高的准确率(99.8%),自适应二值化在空松检测上具有最高的准确率(99.0%);该系统对加热卷烟烟支端部变形、空头及空松等缺陷的检测准确率≥99%,并在计算时间上有明显优势,适应于生产线高速运行要求,可为提升加热卷烟烟支端部质量及生产过程控制提供参考。

浸梗和微波润梗技术在制丝工艺中的研究应用

为简化烟梗预处理工艺,提高梗丝加工质量,采用浸梗+微波润梗工艺,对原两润两贮工艺流程进行了改进。通过改进后的系列试验及回归分析得出了单工序相关参数的影响及适宜的工艺参数。改进后的结果表明:与改进前相比,①改进后的工艺流程可节约生产场地,每批次可节省生产时间4 h;②有利于提高烟梗的回透效果,使贮柜内断面物料含水率分布均匀,切丝后梗丝含水率标准偏差降低0.07%;③提高了加工过程物料含水率的稳定性,成品梗丝整丝率、碎丝率基本持平,填充值提高0.4cm3/g;④最适宜的工艺运行参数为:浸梗时间70.18 s;浸梗温度为52.7℃;微波功率64 kW、微波照射时间75 s。

掺配柜在制丝线上的应用

将掺配柜应用到制丝工艺流程中,对改进后的工艺流程进行了测试跟踪。结果表明:引入掺配柜后,烘丝后水分、烟丝进柜水分的均匀性、稳定性有较大改善;各掺配物配方一致性得到了保障;加香前物料流量稳定性得到提高;加香控制精度得到改善;能提高掺配均匀性。

烟梗成丝的研究及应用

[目的]探索烟梗成丝的最佳工艺参数及其在制作高档烟中的应用。[方法]通过进行压梗、切梗厚度参数调整试验,寻求烟梗成丝效果较好的工艺参数,把成丝效果最好的梗丝按不同的比例搀兑到某牌号一类烟中进行卷制,然后对卷烟进行感官质量评价以及卷烟烟气的分析检测。[结果]烟梗的压梗厚度在0.8 mm,切梗厚度在0.10 mm时,烟梗成丝的效果较好;在高档烟中搀兑适当比例(≤15%)的丝状梗丝可提高卷烟香气的透发性,改善余味,降低卷烟的刺激性,提高卷烟的感官质量。但是过高的比例(>15%)对卷烟感官质量有不利的影响;烟支的焦油含量、烟气烟碱量、CO量会随着丝状梗丝比例的增加而减小。[结论]该研究为提高梗丝的利用价值以及提高梗丝在高档烟中的使用比例提供了参考。

混丝器在分组加工中的应用

为弥补由于分组加工带来的烟丝分层和混合均匀度不足的问题,进行了混丝器在分组加工中的应用实验,即在混丝柜后、加香机前加装混丝器,使分组加工后的烟丝经混丝柜混合后,在进行加香前进行第二次混合,研究了混丝器对烟丝结构、填充值及其混合均匀性的影响。结果表明:应用混丝器后,烟丝整丝率降低0.64%,碎丝率增加0.12%,填充值降低0.1 cm3/g,烟丝混合均匀度提高0.96%。

烘丝机入口水分控制模型的建立及应用

为了控制烘丝机入口水分的稳定性,烘丝机前段以水分仪与工序段为节点进行划分,分段研究水分链之间的预测控制模型,采用Pearson相关分析的方法分析影响烘丝机入口水分的主要因素,并用神经网络算法和多元回归分析方法建立水分预测模型。通过模型求解,实现给定烘丝机入口水分从而推算出加料出口水分参考值的目的,然后利用模型预测值与实际值对比的方法进行检验。结果表明,HT入口水分控制标准与实际值偏差在±0.2%范围内,验证50批,合格率达100%。该研究可作为烘丝机入口水分控制的有效技术手段加以推广应用。

加热卷烟含水率测定方法比选及结果修正

为解决加热卷烟中含水率难以快速准确测定的问题,对卡尔·费休法、气相色谱法、近红外光谱法等测定方法进行了系统的比较和优化。同时,以甘油为代表,探究了大剂量挥发性物质对测定准确性的影响。并基于此,建立了适用于不同生产工艺的加热卷烟含水率的测定方法和结果修正模型。结果表明:(1)优化测量参数后,卡尔·费休法的加标回收率为99.50%~102.70%,气相色谱法为98.64%~108.70%。(2)为提高生产过程中加热卷烟样品含水率检测的时效性,以卡尔·费休法测定结果为基准,建立了近红外光谱法测定结果的多项式修正模型,修正后的结果误差从1.75%降低至0.32%,满足实际生产过程中的品质控制要求。卡尔·费休法与近红外光谱法的组合应用,兼具准确性和时效性,且操作简便,适用于加热卷烟加工工艺全流程中的含水率测定。

小批量生产模式下柜式先进先出卷烟储存输送装置的改进

为解决加热卷烟小批量(产量≤2箱,1箱=5万支)生产时柜式先进先出卷烟储存输送装置因物料输送路径较长导致生产耗时长等问题,对输送装置进行了改进。在输送装置外部增加一套烟支自动输送接料旁路系统,包括进料腔、旁路输送通道、自动接料机构及人机交互系统。各机构均采用伺服驱动电机独立控制,通过建立物料流量传输模型,实现了物料快进快出和自动接料功能。以湖北中烟武汉卷烟厂生产的加热卷烟为对象对输送装置进行测试,结果表明:在小批量生产模式下,改进后输送装置生产耗时降低66%,人工投入降低50%。该技术可为提高加热卷烟产品质量稳定性和生产效率提供支持。