文采产品手册-WES-500烟丝精选装置

 

1．产品概述

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、GARBUIO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、37型残烟处理系统。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。特别是国产设备，含烟纸和滤嘴物比较多，会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，还会进一步增加回收烟丝的造碎。

南京文采科技有限责任公司首家将图像处理技术应用在残烟处理回收线上，是全国唯一拥有残烟丝精选技术及专利的厂家，WES-500烟丝精选装置的出现革新了残烟处理工艺，已成为残烟回收线必不可少的工艺设备。该系统具有烟丝回收率高、烟丝纯净度高、造碎小的特点，其回收烟丝可直接掺兑到烟丝中进入卷接包工序。

2．产品外观与组成

（1）产品外观

（2）产品组成

WES-500烟丝精选装置：输送机系统、视频柜系统、控制柜系统、主机机架等组成

3．产品特点

（1）先进的体系架构

先进的体系结构独创新一代异物识别算法融合了颜色、形状、纹理等异物特征参数，对采用传统算法难以解决的杂物剔除效果更好。传统的处理办法是烟丝经过处理后都要降级使用，而经过烟丝精选设备以后基本可以不降级，解决了传统残烟处理烟丝回收率低，烟丝中含纸率高，烟丝结构差等问题，显著提高了回收烟丝的质量，降低卷烟厂的原料的消耗。

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。如上图所示。

上位机采用西门子PC577，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。

（2）卓越的处理性能

采用基于棱镜分光的多CCD彩色高速线阵相机，扫描频率达到11KHz（即每秒钟11000条扫描线），可识别的颜色种类数量为16,777,216（解析成三原色）。最小尺寸分辨率为0.3毫米,确保采集图像的品质和分辨率。采用高品质线扫描专用工业镜头，基本无畸变，低色差，边角明亮。

在流水线上，物料移动速度非常快，可达2米/秒。在如此高的速度下，为了成像清晰，必须扫描频率非常快，一般采用11K行/秒，每行2K象素，每象素是24位真彩颜色。这样，仅仅图像采集速度就在528Mb/秒，如此海量的数据需要进行高级的形状、纹理方面的图像处理，基于PC体系的工控机根本无法胜任。为了解决这一问题，本公司在多年的科研积累上，研制了一款基于嵌入式FPGA+DSP硬件体系的高速图像处理平台。

文采公司独有的嵌入式FPGA+DSP图像处理卡内含多达88个矩阵CPU内核，运算速度是单个DSP的128倍，完全能够满足更高级算法的要求。传统的异物检测剔除装置对异物的识别算法，一般采用基于DSP的硬件基础，受限于算法运行速度，而无法采用更先进的形状、纹理识别算法，只能采用单一的颜色识别方法。

基于上述FPGA+DSP硬件平台的独创新一代先进算法融合了颜色、形状、纹理等异物特征参数，对麻绳、黑胶皮、绿胶皮、黄色纸壳、传送带碎片等（采用传统算法难以剔除）异物的剔除效果更好；

嵌入式设计，图像采集处理功能集于一身，无需经工控机处理，相对于传统的使用工控机作为处理中心的剔除装置更加稳定可靠；

算法固件化，大大提升了运算速度的同时更增加了系统可靠性。

（3）高效的照明系统

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，但线性均匀度较差。文采公司产品采用的全新LED光源具有亮度高、寿命长以及线性均匀度好的特点，相对于传统光源，LED光源是迄今为止最适合异物剔除系统的光源。

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，相机成像图像一致性好、色彩还原性好，对于图像识别十分有利。

各种光源对比表

光源类型	荧光灯	金属卤素灯	大功率LED光源
使用寿命	3000小时	6000小时	20000小时
光强衰减度	20%	20%	10%
对系统稳定性影响	短期内稳定	短期内稳定	长期稳定

 

 

（4）精确的剔除系统

由90个电磁阀紧密无缝排列形成的电磁阀阵列，电磁阀气孔的中心距为5.37mm，气流量从0达到额定流量90%时的响应时间为5ms，高速条件下将杂物剔除，喷气精确、速度快、带出烟丝少。

 

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，实行剔除。

（5）全球首推、国际领先、专利保护

全球首家将图像处理技术应用在残烟处理的精选上，是全国唯一拥有该技术的厂家，大大提高了残烟处理品质。

首台WES-500烟丝精选装置2009年初在江苏徐州卷烟厂使用，作为残烟处理整线中最重要的组成设备，同年12月通过国家烟草专卖局科教司组织的鉴定，被评为国际领先水平。

该系统已申请专利保护，专利名称：《烟纸检测剔除装置》专利号：ZL 2009 2 0036277.4。

南京文采是唯一拥有该专利技术的厂家。

 

4．技术创新点

智能制造时代的到来，意味着工业大数据时代的到来。制造业向智能化转型的过程中，将催生工业大数据的广泛应用。工业大数据无疑将成为未来提升制造业生产力、竞争力、创新能力的关键，也是企业有传统制造向智能制造、服务制造必须面对的重要课题。

文采科技提供的智能化视觉检测装置作为未来智能制造的基础架构部分，相对于传统的视觉检测装置具备如下的优点：

（1） 智能化视觉检测

深度学习功能

该设备能够以基准模板图片为标准，以生产过程过程中合格检测对象（条烟）为训练对象，不断的自动调整检测参数，以达到稳定检测、准确检测的目的。减少了人工调整参数的环节，降低了对维护能力的专业要求。

对象训练

此外，如条烟外观包装出现变化以及企业需要对新的外观特征点进行质量检测等需求时，无需对设备的硬件结构进行调整，只需在后台通过软件进行对象训练即可完成对新的特征点的检测。

（2）全网管理功能

集中控制

设备之间可进行组网并连接终端控制平台。在终端控制平台可对不同的设备进行操作和查看。

自我诊断、远程控制功能

系统具备自我诊断功能，能根据设备的异常表现依据各类传感检测设备的工作状态判断设备是否处于故障状态（如灯光异常、卡烟、传感数据异常等），系统将分析出错的具体原因并给出故障提示，以便维护人员能够及时排除故障并投入运行。

系统软件集成了基于WEB技术的远程控制功能。在企业开放网络端口后，我方技术人员可远程对故障设备进行远程控制和控制，减少了设备的故障排除时间停机时间，确保设备的及时运转。

（3）智能化数据分析

智能化数据平台分析和监控的数据来源于来自生产过程中的检测设备层级（生产车间的所有的视觉检测装置）。

数据平台的核心是提供基础数据的一致性管理，各层级系统间数据集成，并应用移动互联技术，大数据，智能分析及物联网等先进技术与企业的数据系统（ERP、MES等）进行对接，支持实时智能化工厂运转。

系统部署示意图

 数据图表信息导出

平台具备大数据分析功能，能够采集日常生产数据、检测数据、报警数据等信息，自动进行数据的汇总、分析和处理，能够以数据报表等直观形式导出各类数据。 结合不同时间节点、生产批次等因素，平台能够自动生成横向对比数据和图标。 

利用大数据质量管理分析平台，除了可以快速地得到传统指标的过程能力分析报表之外，更重要的是，还可以从同样的大数据集中得到很多崭新的分析结果。

缺陷类型的大数据分析

利用大数据技术，还可以对工业产品的生产过程建立数据模型，仿真并优化生产流程，这种大数据的应用将有助于企业改进其生产流程。

例如平台能够集中汇总所有缺陷类型的统计数据，并给出最易出现质量缺陷的特征点，以便企业能够根据缺陷的特点改进相关工艺环节，提供工艺指标。

大数据诊断及预警功能

无所不在的传感器、互联网技术的引入使得产品故障实时诊断和预警变为现实，大数据应用、建模与仿真技术则使得预测功能成为可能。

平台可诊断信息数据库来收集各类设备故障信息，从而能够更好的解决设备故障问题。此外，例如在条包检测过程中，如出现被检测条烟玻璃纸特征参数逐渐偏离标准数值时，平台可根据数据分析和对比给出预警信息，给出美容器检测提示等相关工艺环节的提醒。

质量缺陷追溯功能

设备具备生产数据及检测图片的存储功能，能够自动关联缺陷图片和生产批次信息，为产品质量追溯提供了有效的技术支撑。

加速企业创新

日常生产过程中的行为将产生大量数据，挖掘和分析这些数据，能够帮助企业发现更多的工艺环节问题和生产问题，为企业创新作出贡献。

5．技术规格

序号	项   目	指   标
1	烟纸（含滤嘴物）有效剔除率	95％ 以上 （通过检测设备的非烟杂物）
2	剔除异物烟丝带出率	1％ 以下（通过检测设备烟丝总重量）
3	精选后的含杂率	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	1400mm×900mm×1100mm（长×宽×高）
8	主机净重	450KG

6．典型应用案例

 淮阴现场图片