基于3D激光智能相机的烟丝填充值计算的研究

袁兴　林锦超　王瀚　朱云霞

摘 要：随着现代工业水平的发展，烟草工业对烟草工艺检测水平要求也越来越高，烟草工艺指标中烟丝填充值指标也是关键指标之一，该指标对卷烟的外观、品质、成本都有影响。传统实验室检查是通过离线采样一定烟丝，在实验室通过加压烟丝，测算烟丝在一定容积的容器内经过一定时间受力后的体积，然后换算成填充值，该方法比较费时费力，而且精度也受人工影响，为了让检测数据更加有效精准，该文提出了一种通过3D激光智能相机、配合在线称重，实时软件算出烟丝填充值，能精准反应烟丝的工艺品质，满足烟草智能智造的要求。

关键词：3D激光智能相机 称重 烟丝填充值

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）06（c）-0004-03

Abstract：With the development of modern industrial level， the tobacco industry has higher requirements for the tobacco process detection level， one of the key indicators of recharge index is the filling process of tobacco indicators， this index has an effect on cigarette appearance， quality， cost. The traditional laboratory is through off-line sampling some tobacco and tobacco by pressure in the laboratory， estimates of tobacco in a certain volume within the container after a certain period of time after loading volume， and then converted into the fill value， this method is time-consuming， and the precision is influenced by manual work， in order to make the testing data more accurate and effective， is presented in this paper. By 3D laser camera， with intelligent weighing online， real-time software to calculate the filling value， can accurately reflect the process quality of tobacco， tobacco made intelligent requirements meet.

Key Words：3D laser intelligent camera； Weighing； Fill of cut tobacco

現代工业的发展促进了烟草行业的飞速发展，烟草工艺检测水平也随之得到了快速的发展。烟草工艺检测中涉及烟丝水分、烟丝大小、烟丝填充值等参数，其中烟丝填充值工艺对卷烟的外观、吸阻、吸食、成本等都有关联，是反应卷烟生产成本与原材料消耗的经济指标、是卷烟加工烟丝的一个重要物理指标。

传统检测烟丝填充值的方法是通过人工采样样本，在实验室称取一定重量的烟丝放入容器，在烟丝上施加一定压力并维持一定时间，测量烟丝的体积，通过重量、体积换算出烟丝填充值。人工方式费时费力，还受到人工因数的影响。该文详细论述了一种在线实时自动软件计算填充值的方法，弥补了人工方法的缺陷。

1 烟丝填充值和3D激光智能相机简介

1.1 烟丝填充值

烟丝填充值是烟丝在一定时间、一定压力的持续作用下，单位质量所占的容积，目前烟草企业测量烟丝填充值，是通过人工离线检测换算得出的。

一般是称取10～20 g的烟丝并放入容器，并在烟丝上施加29 N的均匀压力，计算出填充值如下：填充值=烟丝体积/烟丝重量，并多次计算取平均值，得出有效填充值。

1.2 3D激光智能相机

目前常用的视觉检测手段是2D相机，即从灰度图中提取被测物体特征，在X-Y平面内进行测量，但是不能获得z方向信息。3D视觉技术就是用来实现测量深度、体积、厚度等立体情况的技术。

3D视觉技术主要原理是结构光三角测量法，该模型主要包括2D相机、镜头、激光器、标定算法等，主要利用2D相机中拍摄到的激光线形变，通过三角公式即可获取被测物体的高度信息。

3D激光智能相机将2D相机、镜头、激光器、标定算法集成在一起，出厂前标定完毕，开发周期短，外形紧凑，大大降低了技术人员的开发工作量，能有效解决立体图像分析的场合。图1是3D激光智能相机结构示意图。

2 3D激光智能相机在烟丝填充值计算中的原理与应用

2.1 3D激光智能相机在烟丝填充值计算中的应用原理

在线烟丝填充值计算系统主要由3D激光智能相机、皮带称重系统、软件分析计算系统等构成。3D激光智能相机安装在皮带称重系统支架上，皮带称重系统实时称重输出重量，3D激光智能相机实时扫描得出体积信息，软件分析系统通过运算得出一定重量、一定体积的烟丝实时填充初始值，然后经过比例换算，得出一定压力下的烟丝填充值。图2是系统整体结构图。

软件系统实时接收皮带秤信息，含称重信号，3D激光智能相机实时获取皮带秤皮带速度，实时输出体积信息，软件计算系统结合皮带秤信息、体积信息、换算比例关系，实时得出烟丝填充值数据，并存入数据库，并经过数据大量统计计算，得出有效的填充值，供烟草工艺部门查看。图3是填充值软件计算系统框架图。

2.2 3D激光智能相机在烟丝填充值计算中的实际应用

借助3D激光智能相机能实时检测3D数据，能实时得出体积信息，外加称重皮带数据，能实时得出烟丝填充值大量原始数据，并经过离线数据分析，对比在线数据，得出经验系数，换算得到烟丝填充值的有效数据，供工艺部门使用，大大简化了烟丝填充值的检测过程。图4是烟丝填充值数据图。

3 结语

随着现代工业水平的大力提升，烟草工业水平也得到了飞速的发展，烟草工艺检测水平也得到了飞速的发展。烟丝填充值是用来横梁烟丝加工工艺水平的一个关键性指标，该指标关系到卷烟的外观、吸阻、成本等指标，是烟草生产过程中一个关键性工艺检测环节。

传统烟丝填充值检测是通过离线取样，通过烟丝施压，测算烟丝体积、重量，换算出填充值，人工检测比较费时费力，而且还受到人为因数的干扰。我们借助3D激光智能相机、称重皮带，实时扫描得出体积、重量，并经过软件计算换算，实时得到烟丝填充值，自动化模式省时省力，数据不受人工干扰。

参考文献

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