基于图像法和X射线法的无损检测技术在打叶复烤叶片结构检测中的影响因素

王翔飞 孔彬 贾蔚 吴峰 任潇 王云珊

摘 要：为有效实现无损检测技术在打叶复烤叶片结构检测中的有效运用，提高检测精度，该文基于图像法和X射线检测技术，通过对检测过程中影响检测结果的样品量、烟叶类型和部位、烟叶折叠、样品水分因素进行研究分析。结果表明：基于图像法和X射线法的无损检测技术受检测样品质量、水分、部位、等级量以及检测烟梗样品的直徑等因素影响。

关键词：叶片结构;图像法;烟叶类型和部位;烟叶折叠;样品水分;

随着近年来中国烟叶公司均质化加工的不断推进，卷烟环节对于打叶复烤的产品质量要求越来越高，对于烟叶的加工要求也越来越高，打后烟叶的片型结构、含梗率等指标也有很多特定的要求。在此背景下，针对现有工艺质量测定方法和手段的局限，测量结果滞后严重，打叶风分智能化水平较低等问题。基于图像法的无损检测技术运用于烟叶片型结构，烟叶含梗率等指标的检测中，但受到检测来料类型和部位、折叠状态、水分的影响，检测结果的准确性会受到影响。本文主要针对叶片结构检测过程中影响检测结果的因素进行分析研究，为无损检测技术在叶片结构检测模型的优化提供技术依据。

1 样品量对检测结果的影响

为验证片烟取样重量对检测结果准确度的影响，采用如下思路进行探究：一个是测试比较不同质量样品的衰减值;另一个是测试比较不同质量样品下的叶含梗、叶片结构指标等的稳定性。

（1）测试比较不同质量样品的衰减值

在打叶汇总后取样6kg进行全检（检测三次计算均值），之后采用四分法按3kg、2.5kg、2kg、1.5kg、1kg进行样品分样，取其中一份进行检测（检测三次计算均值），与6kg样品检测值进行对比（均换算成1kg计算偏差）。

检测结果可以发现，随着检测样品量的减少，衰减值偏大，在样品重量在2-3kg范围内，检测结果偏差均<5.0%。

（2）测试比较不同质量样品质量指标的稳定性

在打叶汇总后取样，按4kg、3.5kg、3kg、2.5kg、2kg、1.5kg、1kg、0.5kg七个梯度进行样品分样，取其中一份进行检测（检测三次计算均值），与4kg样品检测值进行对比（计算不同取样量下测试结果的变异系数）。

由检测数据可看出，检测样品质量对大片率、中片率及大中片率的影响不大，但对碎片率和叶中含梗率的影响较大，当取样质量在2000-3000g的范围内结果差异不大。

2样品含水率对检测结果的影响

（1）游离烟梗含水率的影响

选取烤后烟梗（含水率11.8%），称取7个样各50g，检测三次后称重;之后分别加水1g、2g、3g、4g、5g、6g、7g，测算含水率并检测其衰减值，计算其相应烟梗衰减值增加量、检测重量及偏差。烟梗的衰减值及其增加量与含水率呈正相关关系，单位含水率的烟梗衰减值增加量基本一致。

（2）片烟含水率对叶含梗测试的影响

为进一步验证含水率变化对叶中含梗率的影响，选取打后烟片进行平衡加湿（温度22℃、湿度65%和79%）和干燥（50℃，30min）处理，检测其处理后含水率及烟梗衰减值，计算其叶中含梗率，与打后检测结果进行对比。随着含水率的变化，烟片总量和烟梗衰减值也随之变化，与烟片含水率均呈正比关系。

通过以上关系可以得出，烟梗衰减值随含水率增加而增加，但叶中含梗率检测值则基本保持不变，说明含水率变化对叶中含梗率检测结果无影响。

（3）片烟含水率的全叶含梗测试的影响

为进一步验证含水率变化对全叶含梗率的影响，选取15片左右原烟进行平衡加湿和干燥处理，分成三个不同水分的等级，每片重复过设备检测10次，检测烟梗质量均值与打后检测结果进行对比。

1）含水率14.7%影响试验

2）含水率17.98%影响试验

3）含水率30%影响试验

从上述研究可以得到以下结论：

1）对比FC2F、FC3F两个品种烟叶的全叶含梗质量拟合结果得知，烟叶的品种对烟梗质量的检测影响较大。FC2F等级的烟叶得到的烟梗质量拟合结果偏差较大，最高相对误差为15.672%，最小相对误差为1.802%，而FC3F等级烟叶的烟梗质量拟合结果最大相对误差为9.721%，最小相对误差为0.889%，由两个等级的烟叶烟梗质量拟合相对误差结果可以看出，FC3F等级的烟叶检测结果更稳定一些。

2）分析烟叶物理结构综合检测仪设备得到的三种不同含水率下的全叶含梗拟合质量结果，其平均相对误差值均<5%，且含水率越高对全叶含梗质量拟合的影响越大，当含水率达到30%时，烟梗质量拟合的最大相对误差为11.28%。

3烟叶类型对检测结果的影响

为明确烟叶类型对检测结果的影响，分别选取了晒黄烟、白肋烟、烤烟的2.38-4.0mm区间粗梗，在相同建模检测条件下称取不同重量进行衰减值检测，对比其衰减值差异及重量检测值偏差。

不同类型烟叶的烟梗，其衰减值存在着较大差异，其中烤烟>白肋烟>晒黄烟，通过标定后检测烟梗重量，其检测结果偏差均<0.5%。

4 烟叶部位对检测结果的影响

为明确烟叶类型对检测结果的影响，分别选取了云南大理不同部位及直径的烟梗，在相同建模检测条件下称取不同重量进行衰减值检测，对比其衰减值差异及重量检测值偏差。

不同部位的烟梗其衰减值存着着一定的差异，其中粗梗上部>下部>中部，细梗下部>上部>中部;烟叶不同直径的烟梗其衰减值存着着较大的差异，粗梗的衰减值远远大于细梗。

5配方模块对检测结果的影响

为确定不同配打模块数量对叶中含梗率检测结果的影响程度，选取单等级、两个等级配方模块、三个等级配方模块的打后烟片，标定后在线随机抽样检测三次，之后采用传统检测方法进行打叶去梗。

检测结果：随着配打等级数量的增加，叶中含梗检测结果偏差呈增大趋势，但均满足<5%的偏差要求。

6烟叶折叠对检测结果的影响

选取原烟或打后叶片并压实的烟叶进行试验，通过把打后烟叶从1层逐渐折叠至8层，每片烟叶每层重复进行3组试验。

试验结果：当选取支脉较小的烟叶进行折叠试验时，当折叠到32层时会对叶含梗指标的测量产生影响;当选取支脉较大的烟叶进行折叠试验时，当折叠到32层时会对叶含梗指标的测量产生明显的影响。实际生产过程中，烟叶折叠到32层的情况比较少见，折叠烟叶对叶含梗测试的影响可忽略不计。

7结论

基于图像法和X射线法的无损检测技术受检测样品质量、水分、部位、等级量以及检测烟梗样品的直径影响，其中检测样品质量对大片率、中片率及大中片率的影响不大，但对碎片率和叶中含梗率的影响较大，当取样质量在2000-3000g的范围内结果差异不大;烟叶的品种对烟梗质量的检测影响较大;检测样品含水率越高对全叶含梗质量拟合的影响越大;不同类型烟叶的烟梗，其衰减值存在着较大差异，其中烤烟>白肋烟>晒黄烟;不同部位的烟梗其衰减值存着着一定的差异，其中粗梗上部>下部>中部，细梗下部>上部>中部;烟叶不同直径的烟梗其衰减值存着着较大的差异，粗梗的衰减值远远大于细梗;随着配打等级数量的增加，叶中含梗检测结果偏差呈增大趋势;折叠烟叶对叶含梗测试的影响可忽略不计。

作者简介：

王翔飞，（1992.10），性别：男，民族：汉族，学历：本科 ，籍贯：云南玉溪  ，職称：工程师，研究方向：从事复烤工艺技术研究工作.

通讯作者：孔彬，（1997.06），性别：男，民族：汉族，学历：本科，籍贯：云南省玉溪市。职称：工程师，研究方向：长期从事烟草工艺技术研究工作.

出自：《打叶质量综合测试仪的研发及应用》项目，编号：S-6119004.