[發明專利]一種基于雙光譜技術的打葉去梗質量檢測裝置及檢測方法

在審

• 申請號: 201711368697.8
• 申請日: 2017-12-18
• 公開（公告）號: CN107991303A
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 李瑞東;李克強;黃文勇;王獻友;尚關蘭;秦家文;李屹;張俊榮;張云;張云東;楊曉華;李江樂
• 申請（專利權）人: 云南煙葉復烤有限責任公司;云南昆船設計研究院有限公司
• 主分類號: G01N21/84
• 分類號: G01N21/84;G01N23/00
• 代理公司: 昆明今威專利商標代理有限公司53115
• 代理人: 賽曉剛,蔣晗

技術領域

本發明涉及煙草加工中的物料檢測技術領域，尤其涉及一種基于雙光譜技術的打葉去梗質量綜合檢測裝置及檢測方法。

背景技術

煙葉由煙梗和葉片兩部分構成，煙葉之粗硬葉脈稱為煙梗，重量占比約為煙葉的25％～30％。煙草打葉復烤工藝中的打葉去梗工序的首要任務就是通過專用設備讓每一片煙葉的葉片和煙梗分離，其中葉片部分分離成面積大小不等的片煙，煙梗部分分離成長短不同的煙梗段，以滿足后續的分類加工要求。

根據煙草行業標準YC/T146-2010《煙葉打葉復烤工藝規范》，衡量打葉去梗質量的主要指標有葉片結構、葉中含梗率、長梗率、梗中含葉率。該四項指標均為取樣檢測，物理意義均為重量占比，如葉片結構指大片、中片、小片、碎片、碎末各自在樣品中的重量占比。其中葉片結構和葉中含梗率兩項指標的檢測要求在打葉去梗后的葉片匯總輸送帶上取樣(3000±300)g，通過不同的專用機械設備并借助人工計算出結果；而長梗率和梗中含葉率兩項指標的檢測則要求在打葉去梗后的煙梗匯總輸送帶上取樣(1000～1500)g，再通過四分法將樣品縮至(80～120)g，然后通過人工測量并計算出結果。每一項指標的檢測過程都費時費力，而且指標較為單一，僅有一個即重量占比。其中葉中含梗率的檢測為了使葉片和其中的煙梗徹底分離，將葉片全部打碎，屬于破壞性檢測，造成大量的煙葉損耗。

近幾年，隨著機器視覺技術的飛速發展，在煙草行業，開始研究無損檢測方法來取締傳統的破壞性檢測方法，降低檢測過程中原料浪費的情況，從而降低成本。于是各種基于圖像法的檢測手段不斷出現，但目前開發的設備存在兩個不足，一是檢測的葉片結構、葉中含梗率、長梗率、梗中含葉率四項指標，分別需要對應的四種設備來完成，不具備一機多能的優點，檢測設備投資成偏高；二是目前葉中含梗率和梗中含葉率兩個指標現有的圖像識別無損檢技術檢測結果誤差較大，不能很好適應生產要求。

對于葉片結構和長梗率的檢測由于檢測對象單一，因此方法相對簡單：如采用面積比。因為對于單一的檢測對象，無論采用重量比、面積比、還是體積比，三者的比值是相等的，因此無論采用哪一種統計方法，理論上都是等效的，因為檢測對象的單位面積重量或單位體積重量均與其尺寸大小無關，這點在煙草行業內目前得到了認可和統一。

對于葉中含梗率和梗中含葉率指標而言情況就不同了，計算方法相對復雜，這里涉及到兩種密度不同的材質：葉片和煙梗，因此必須將圖像法采集到的面積等形狀特征尺寸轉化為重量，再求重量比才能提高檢測數據的可靠性，更好的符合目前的煙草行業要求。

申請號為201110213062.7的中國發明專利公開了一種基于組合光透視的葉中含梗及含梗率視覺識別檢測方法，通過分置于煙葉兩側的組合光源和CCD相機獲取煙葉的透視圖像，然后根據圖像特征設計圖像處理算法識別煙梗和葉片、提取葉片和煙梗的形狀尺寸特征并計算葉中含梗率。申請號為201210475963.8的中國發明專利公開了一種基于主動加熱的葉中含梗紅外成像檢測方法；其步驟與201110213062.7類似，區別在于獲取圖像的方法及圖像處理算法不同，其利用煙葉的熱輻射現象，通過對煙葉主動加熱使葉片和煙梗產生溫差，然后運用紅外熱成像儀采集圖像并運用圖像處理算法將葉片和煙梗識別出來，計算出煙葉的含梗率。

申請號為201310069611.7的中國發明專利公開了一種基于高速氣流離散的葉中含梗及打葉參數檢測剔除方法，煙葉的離散主要通過高速氣流，而其獲取透視圖像的方式與201110213062.7一致，通過分析獲得的煙葉透視圖像，對紋理特征進行提取，采用二叉樹精確地區分出葉片和煙梗，將含煙梗的煙葉剔除，同時計算煙葉面積，進而獲得大中片率、小片率和葉中含梗率等打葉參數。這三種方法均需要在同一幅圖像中區分葉片和煙梗，誤差較大。另外在計算葉中含梗率的過程中，還需要知道煙梗和葉片的密度才能求解，而由于不同品種、等級、產地、含水率的煙葉其葉片和煙梗的密度均不同，因此目前行業內尚無此類數據，所以這些方法用于計算葉中含梗率時缺乏可操作性。

申請號為201410302230.3的中國發明專利公開了一種基于高光譜的葉含梗檢測裝置，重點對裝置的結構及組成進行了描述，卻并未對高光譜作進一步的說明，更未提及如何區分葉片和煙梗以及葉中含梗率的計算方法。