目前各个卷烟厂都有残烟回收生产线,将卷烟机、包装机上剔除的废烟支、剥离卷烟纸、分离烟丝进行回收利用。国内残烟回收生产线部分采用进口设备,如ITM、GARBINO等,大部分采用国产设备,如常德烟机厂的FY113废烟支处理机,江苏智思FY31型残烟处理系统,许昌烟草机械厂的FY114、FY36等。废烟支经过排序、剖切、振动筛分(或者湿润、柔性击打、旋转筛分)之后,得到回收的烟丝,这些烟丝中一般都含有少量的烟纸、滤嘴物及其它废弃物。国产设备处理后烟支尤为严重,含烟纸和滤嘴物比较多,直接影响烟支的吸味和燃烧性。一般在卷烟厂残烟回收的过程中,总要辅以人工挑拣烟丝中的纸屑和滤嘴物等杂物,人工挑拣纸屑,费工费时,挑拣后的烟丝质量的不到保证,且通过人工的接触也会给烟丝带来一定污染,也会进一步增加回收烟丝的造碎率。
TZCY装置外观
图2总体结构示意图
TZCY装置分三大部分:1)电器部分,提供元器件电源输出及PLC模块信号传递;2)输送部分,平稳输送物料;3)视觉部分,图像采集及执行剔除的机构。
此系统是整套设备的精髓,是设备剔除精确性高,系统稳定可靠,使用维护方便的保证。
系统结构为FPGA+DSP嵌入系统结构。如上图-3所示。
上位机采用西门子上位机(HMI)一体工控机,主要实现管理功能:图像查看、参数设定等人机界面操作。
即使上位机出现问题,也不会影响整个系统运行。系统依然实现烟纸剔除等功能。因此,可靠性大大提高。
图像处理卡采用自主知识产权的FPGA+DSP图像处理硬件平台,用硬件运算实现复杂算法,处理速度极高,可以根据颜色、形状、纹理等特征参数准确识别杂物,还可通过过滤边缘的算法实现对红外图像采集的数据做出判断,从而对颜色近似目标有效识别。
图5FPGA+DSP采集卡
2.4CCD棱镜分光相机
此类相机核心感光器件由4片CCD和分光棱镜组成,相对于传统的加装拜尔滤镜的单片CCD相机来说,棱镜分光4CCD相机能把入射光分解成红、绿、蓝、及红外图像四种色光,由4片CCD分别独立负责其中一种色光的成像,色彩还原性、亮度和清晰度都比单CCD更加犀利,所以动态成像质量的更高。一般只有军事或高端大型动态拍摄时,才会用到此类型相机采集成像。
此外,高速线阵相机与通常用的面阵CCD不同的是:线阵CCD图像扫描的输出是一条线上的像素,而不是一个面上的像素。当物体在CCD下不停的移动时,这些线就组合成一个延绵不断的面。采用线阵CCD的另一个好处是扫描频率很高,达到17kHz(即每秒钟17000条扫描线),即使对于高速运动中的物料,也能形成高分辨率的图像。而通常使用的面阵CCD扫描频率为25/30Hz,远低于线阵CCD的扫描频率,并且在物体高速运动时,面阵CCD还可能会导致图像模糊,使图像处理单元无法准确识别异物。所以,此CCD采集的图像的数据量非常庞大,需要有相应的数据分类处理平台才能满足数据流的实时处理。
本系统使用的数字式线阵CCD可识别的颜色种类数量为16,777,216(解析成三原色及红外图像)。最小尺寸分辨率为600毫米/2048=0.3毫米。
光源对于一个图像识别系统而言,有着非常关键的作用。传统照明光源一般采用荧光灯或者陶瓷金属卤素灯,荧光灯一般寿命较短,光衰至额定照度的80%仅3000小时;而金属卤素灯虽然寿命相对于荧光灯较长,但属于点光源,光照以点阵密布,对于线阵扫描成像时,其光照均匀性无法与线光源的元器件相提并论。
1)单条LED光源光强可达10000流明
2)LED灯具有发光效率高、寿命长、使用稳定等优点
3)光源线性均匀度好,线性图像一致性好、色彩还原性好,对于动态图像采集识别十分有益。
各种光源对比表:
表1常用光源对比表
图7LED光源
电磁阀阵列
图8密集排列的电磁阀组合,可精准定位坐标触发
驱动板采用自主研发的阀门专用总线标准ValveLink,每个电磁阀驱动板可以准确地控制32个电磁阀,在接到FPGA+DSP图像处理硬件平台信号后,自动准确分配到对应的阀门,执行剔除。
图9剔除驱动板
残烟回收过程中,总要辅以人工挑选烟丝中的纸屑和滤嘴物等杂物,费工费时,剔除质量不能保证,品质不可控。人工接触后的烟丝也会增加些“软污染”,一般人工挑选烟丝的过程,卷烟厂是绝对不会让外人看见的,与现代化装备的卷烟企业形象形成强烈反差。
回收后的烟丝不需要降级使用,可直接掺兑到烟丝中进入卷接包工序,降低了卷烟厂的原料消耗。由于不需要人工挑拣纸屑和滤嘴物等杂物,省工省时,剔除质量得到保证,品质可控。生产形象上,也不用再避讳人工作业所带来的不利影响。
序号
项目
指标
1
烟纸(含滤嘴物)的有效剔除率
92%以上
2
烟丝带出率
1%以下
3
分离后每500克烟丝中,烟纸和滤嘴物不多于3片
4
生产流量
300KG/H
5
供电情况
380VAC(三相五线制)
6
电源功率
3KW
7
主机体积
1450mm×910mm×1150mm(长×宽×高)
8
主机净重
480KG
电力
供给电控系统的单相电源以及供给电机的三相电源和电机启动器符合以下规格:
电源:380VAC±10%,50/60Hz,3KVA
电机(1台)控制纳入集控系统中
PE接地线和信号接地线各一根
供气
仪表级的压力空气用来剔除烟丝中的异物,必须符合以下规格: