机器视觉技术在烟草包装设备上的应用探讨

唐勇戚振栋

（浙江中烟工业有限责任公司杭州卷烟厂310000）

摘要：基于机器视觉技术对烟草进行识别，基于软件的分析功能，在与机器进行联合作用的基础上，烟包中存在质量缺陷的区域。GDX2作为烟草包装设备，通过与机器视觉技术的融合，对包内的烟草分布情况、质量情况进行分析，可以提高市场中烟草的质量。本文基于机器视觉技术的应用，并分析了其在烟草包装设备中的检测应用，具有重要的应用价值。

关键词：机器视觉技术；烟草包装；包装设备；图像处理

引言：GDX2作为烟草包装过程中比较常用的设备，通过与卡纸之间的联合作业，实现对烟支的固定以及排列，使其保持良好的外观形象，实现对烟支的全方位保护。基于机器视觉技术在包装设备中的应用，其可以避免包装过程中出现局部卡纸缺失情况，避免设备包装混入成品烟的情况。该技术可保障烟支包装的有序性，减少外界因素对烟草包装造成的影响。

一、机器视觉技术概述

机器视觉技术基于人工智能技术与图像识别技术的融合，基于多种学科的交叉，模拟人的视觉功能，对客观事物进行辨识以及信息提取，该技术主要用于测量、控制之中，在工业产品生产、加工中被广泛应用，具有速度快、信息量大等优势。该技术具有微观识别功能，对事物的表面缺陷、形状等进行读取，在误差控制上也具有狠强的优势。在烟草包装设备上应用，将视觉产品与设备进行融合，将其与个别工序进行融合，利用机器装置图像进行抓取，并将其传输至相应的处理单元之中，基于对图像的客观分析，对烟草包装尺寸、形状进行辨识，并基于辨识的结果，实现对操作设备的控制，在包装工序中应用具有重要的价值[1]。

二、机器视觉技术在烟草包装设备中应用

（一）包装设备应用

将机器安装至烟草包装设备之上，其可以自动完成包装的检查、测量、包装作业，并可以进行相应的质量检查工作。基于自动化技术的应用，其可以通过产品包装的条码识别功能，实现对批量设备的检查、控制，在流水线作业中应用具有适应性。基于机器视觉技术在烟草包装中的应用，其可以快速识别烟支包装形状、颜色等。在烟草包装中安装CCD照相机，通过照相机、摄像机等设备摄取目标信息，并将其转化为相应的图像信号，将所提取到的信息上传至系统之中。系统基于照相的亮度、颜色等，对烟支包装的长度、面积、数量、位置等进行科学计算，基于系统的容错机制，对符合条件的烟包产品进行输入。机器视觉技术的优势不仅仅在于识别上，其速度、精度均具有很强的优势。

（二）机器视觉技术结构应用

基于机器视觉技术的应用，将其安装在GDX2烟草包装设备之上，利用检测器实现对信息的采集。在与包装机设备进行连接固定之后，基于生产线作业中的烟包开支进行拍照，并采集的图片信息上传至控制系统内。检测器构成主要包括图像采集系统、控制器系统、编码器系统、外围设备等，采集设备由相机设备、光源设备组成。在系统运行过程中，将采集的图像传输至控制器之中。控制系统有控制组件、人机交互系统、母版设备组成，控制组件基于对图像的初步处理，与系统中的标准图像进行对比之后，辨识其是否出现质量缺陷。若对比程序之后其存在一定的偏差，但在系统程序允许的范围之内，系统则不会发出剔除命令，若经过对比之后发现其偏差在容错机制之外，则控制系统会发出提出信号，对包装中混入成品烟、包装卡纸缺失的烟包进行剔除。在系统结构之中，编码器会基于包装工序的进行，为视觉信息采集提供相应的角度，便于发现最佳的拍照角度，基于角度的设计，保障信息采集的科学性，避免出现系统偏差情况。基于该技术的应用原理分析，CMOS工业相机配置有光学镜头，通过镜头与红外光源的共同作用，实现对烟盒包的信息采集、分析。在此，控制器中存在单片机系统，与光源控制电路连接，采集组件与通信接口连接，并结合单片机进行信号采集，将最终信息反馈至交互系统之中[2]。

（三）组件程序控制应用

基于机器视觉技术的应用，其将硬件系统与软件系统相连接，软件主要基于程序实现对包装信息的识别以及反馈。各部件在应用接口通信连接时，接收采集到的图像数据有软件程序控制执行。在识别过程中，系统会进行连续五次的图像识别，若连续五次均识别失败，系统会对信息进行反馈，则表明某个程序、步骤出现了问题。若视觉识别成功之后，软件的程序系统将会运行，部分程序如下所示。

Global.CamaraName=ICImControl1.Devices[0].Name.

ToString（）；else

Delay

if（DelayCount<5）

{timer=true；}

基于程序的运行，机器视觉技术会对相应的图像进行捕获，基于区域对程序运行中捕获的信息进行处理。在此过程中，基于不同形状以及算法对其进行计算，对各区域的缺陷情况进行程序反馈。基于程序的运行，包装工序中的兴趣模块会基于软件程序所计算的数据模型，与标准的数据模型进行全方位对比，观察其是否需存在卡纸缺失、铝箔缺失、内衬缺失等情况。基于程序运行的流程分析，控制软件主要负责传达执行命令，在与相关设备进行连接治国，对外围设备进行操作控制，实现对具有质量缺陷的烟包进行分类剔除，提高了剩余烟包产品的质量[3]。

结论：总而言之，机器视觉技术是一项新型的现代化技术，通过机器设备代替肉眼做出相应的判断，通过对图像抓取、分析，实现对包装工序的控制。基于此技术在烟草包装设备中的应用，其在提高烟草包装效率，减少人工成本投入具有重要价值。因此，有关部门必须加强技术研究，将机器视觉技术应用到烟草包装之中，保障烟草的质量。

参考文献：

[1]杨晓亮，贺帆，谢立磊，等.机器视觉技术在初烤烟质量预测中的应用[J].江西农业学报，2017，29（08）：95-98+104.

[2]李茂波，冯科佳，刘鹏.基于机器视觉的卷烟条形码读取系统[J].设备管理与维修，2016（09）：11-14.

[3]邓春宁.机器视觉技术在卷烟纸剩余量控制中的运用[J].机器制造与自动化，2015，44（01）：214-216.