基于圖像處理的煙梗膨脹率測(cè)定系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及煙草檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于圖像處理的煙梗膨脹率測(cè)定系 統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 煙梗是煙葉的重要組成部分，通過梗葉分離后，可制得占煙葉總重25%左右的煙 梗。它所含的化學(xué)成分的性質(zhì)基本上與葉片相同，而在含量上則不及葉片。用煙梗所制成的 梗絲，燃吸過程中香氣不足，吸味平淡，刺激性和勁頭較小，雜氣較重，尤其是木質(zhì)性雜氣 重。適當(dāng)降低煙梗中細(xì)胞壁類物質(zhì)的含量能改善煙梗的吸食品質(zhì)，提高其在卷煙配方中的 應(yīng)用比例。因此，煙梗加工的目的主要在于提高煙葉原料的利用率，減少浪費(fèi)，降低生產(chǎn)成 本;發(fā)揮梗絲較強(qiáng)的支撐作用，增加煙絲的填充能力和燃吸時(shí)空氣的透過量，達(dá)到降低消 耗，提高煙支燃燒性的目的。目前煙梗處理技術(shù)主要包括煙梗成絲技術(shù)、煙梗膨脹制粒技術(shù) 和梗絲再造技術(shù)。自60年代后期以來，煙草膨脹工藝技術(shù)發(fā)展迅速，新技術(shù)、新工藝不斷涌 現(xiàn)，煙草膨脹工藝已成為卷煙制造過程中的重要組成部分。近幾年來世界上許多國家對(duì)離 線和在線式煙草膨脹工藝技術(shù)和設(shè)備又進(jìn)行了進(jìn)一步的深入研究，取得了許多新成果，出 現(xiàn)了大量有關(guān)煙草膨脹的專利。目前，對(duì)于煙梗膨脹率的測(cè)定方法沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，多通過排 液法和多維圖像法測(cè)量煙梗體積。因此，需要一種簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確的煙梗膨脹率測(cè)定系統(tǒng)及方 法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種操作簡(jiǎn)單、結(jié)果準(zhǔn)確、效率高的基于圖像處理的煙梗膨 脹率測(cè)定系統(tǒng)及方法。
[0004] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種基于圖像處理的煙梗膨脹率測(cè)定系統(tǒng)，包括支架、 相機(jī)、動(dòng)力裝置和圖像處理裝置;動(dòng)力裝置包括電機(jī)和豎直設(shè)置的轉(zhuǎn)動(dòng)軸，轉(zhuǎn)動(dòng)軸的上端固 定設(shè)置有載物圓盤；電機(jī)固定設(shè)置在位于支架上的固定底座上，相機(jī)與載物圓盤設(shè)置在同 一水平高度，相機(jī)的信號(hào)輸出端連接圖像處理裝置的信號(hào)輸入端；圖像處理裝置用于對(duì)相 機(jī)拍攝的圖像進(jìn)行處理，得到煙梗橫截面的面積和膨脹處理后的煙梗橫截面的面積，并利 用煙梗橫截面的面積和膨脹處理后的煙梗橫截面的面積求得煙梗膨脹率。
[0005] 所述的圖像處理裝置包括數(shù)據(jù)傳輸模塊、圖像處理模塊和數(shù)據(jù)處理模塊，相機(jī)的 信號(hào)輸出端通過數(shù)據(jù)傳輸模塊連接圖像處理模塊的信號(hào)輸入端，圖像處理模塊的信號(hào)輸出 端連接數(shù)據(jù)處理模塊的信號(hào)輸入端，信號(hào)處理模塊的信號(hào)輸出端用于通過數(shù)據(jù)傳輸模塊連 接顯示模塊。
[0006] 所述的圖像處理模塊，首先，采用圖像平滑算法對(duì)所拍攝的圖像進(jìn)行處理，以去除 圖像中的干擾以及無用信息；其次，對(duì)圖像進(jìn)行二值化處理，得到被測(cè)煙梗的外形輪廓；最 后，計(jì)算出煙梗橫截面的面積的平均值瓦和膨脹處理后的煙梗橫截面的面積的平均值為 Si ^
[0007] 所述的數(shù)據(jù)處理模塊，根據(jù)圖像處理模塊得到的煙梗橫截面的面積的平均值f和 膨脹處理后的煙梗橫截面的面積的平均值為$，利用公式^二^χ?οο%求得煙梗膨脹率。 5?
[0008] 所述的載物圓盤上表面徑向均勻設(shè)置有多個(gè)溝槽。
[0009] 電機(jī)和轉(zhuǎn)動(dòng)軸之間設(shè)置有減速機(jī)。
[0010] 本發(fā)明所述的基于圖像處理的煙梗膨脹率測(cè)定系統(tǒng)還設(shè)置有罩體和光源，罩體設(shè) 置在動(dòng)力裝置和相機(jī)的外側(cè)，光源設(shè)置在罩體的內(nèi)壁上。
[0011]所述的電機(jī)為伺服電機(jī)，伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速為150rad/s~300rad/s;所述的減速機(jī) 為蝸輪蝸桿減速機(jī)，蝸輪蝸桿減速機(jī)的傳動(dòng)比為1:40。
[0012]所述的相機(jī)為線陣CCD工業(yè)相機(jī)，拍攝時(shí)間間隔為〇.5s~Is。
[0013] -種利用基于圖像處理的煙梗膨脹率測(cè)定系統(tǒng)的測(cè)定方法，依次包括以下步驟：
[0014]步驟一，用刀片將沿?zé)煿M向進(jìn)行切割，制成被測(cè)煙梗；
[0015] 步驟二，將切割后的煙梗沿載物圓盤上的溝槽擺放，使煙梗的橫截面靠近載物圓 盤的外延，啟動(dòng)基于圖像處理的煙梗膨脹率測(cè)定系統(tǒng)，相機(jī)拍攝煙梗的橫截面；
[0016] 步驟三，將拍攝到的煙梗橫截面的圖像進(jìn)行處理，首先，采用圖像平滑算法對(duì)所拍 攝的圖像進(jìn)行處理，以去除圖像中的干擾以及無用信息；其次，對(duì)圖像進(jìn)行二值化處理，得 到被測(cè)煙梗的外形輪廓;最后，計(jì)算出煙梗橫截面的面積的平均值瓦;
[0017] 步驟四，將被測(cè)煙梗從載物圓盤取下，膨脹處理后，重復(fù)步驟一、步驟二和步驟三， 得到膨脹處理后的煙梗橫截面的面積的平均值為瓦1:
[0018] 步驟五，數(shù)據(jù)輸出，根據(jù)步驟三和步驟四得到的煙梗橫截面的面積的平均值瓦和 膨脹處理后的煙梗橫截面的面積的平均值為$，利用公式^?^χ?οο%求得煙梗膨脹。 So-
[0019] 本發(fā)明中相機(jī)和動(dòng)力裝置互相配合，采集煙梗橫截面圖像，并將采集到的圖像傳 遞給圖像處理裝置進(jìn)行處理，圖像處理裝置能準(zhǔn)確計(jì)算得到煙梗的膨脹率，本發(fā)明具有操 作簡(jiǎn)單、檢測(cè)成本低、效率高和檢測(cè)結(jié)果精度高的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0020] 圖1為本發(fā)明所述的基于圖像處理的煙梗膨脹率測(cè)定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖2為本發(fā)明所述的動(dòng)力裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 圖3為本發(fā)明所述的圖像處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 如圖1和圖2所示，本發(fā)明所述的基于圖像處理的煙梗膨脹率測(cè)定系統(tǒng)，包括支架 7、相機(jī)5、動(dòng)力裝置和圖像處理裝置；
[0024] 動(dòng)力裝置包括電機(jī)10和豎直設(shè)置的轉(zhuǎn)動(dòng)軸8,電機(jī)10和轉(zhuǎn)動(dòng)軸8之間設(shè)置有減速機(jī) 9,轉(zhuǎn)動(dòng)軸8的上端固定設(shè)置有載物圓盤3;減速機(jī)9和電機(jī)10固定設(shè)置在位于支架7上的固定 底座6上，相機(jī)5與載物圓盤3設(shè)置在同一水平高度，以保證拍攝到煙梗的橫截面的完整正視 圖。相機(jī)5的信號(hào)輸出端連接圖像處理裝置的信號(hào)輸入端。所述的載物圓盤3上表面徑向均 勻設(shè)置有多個(gè)溝槽4,本實(shí)施例中，載物圓盤3上表面徑向均勻設(shè)置有八個(gè)半圓溝槽4。
[0025]圖像處理裝置用于對(duì)相機(jī)拍攝的圖像進(jìn)行處理，得到煙梗橫截面的面積和膨脹處 理后的煙梗橫截面的面積，并利用煙梗橫截面的面積和膨脹處理后的煙梗橫截面的面積求 得煙梗膨脹率。
[0026]如圖3所示，所述的圖像處理裝置包括數(shù)據(jù)傳輸模塊、圖像處理模塊和數(shù)據(jù)處理模 塊，相機(jī)5的信號(hào)輸出端通過數(shù)據(jù)傳輸模塊連接圖像處理模塊的信號(hào)輸入端，圖像處理模塊 的信號(hào)輸出端連接數(shù)據(jù)處理模塊的信號(hào)輸入端，圖像處理模塊的信號(hào)輸出端用于通過數(shù)據(jù) 傳輸模塊連接顯示模塊。
[0027]所述的圖像處理模塊，首先，采用圖像平滑算法對(duì)所拍攝的圖像進(jìn)行處理，以去除 圖像中的干擾以及無用信息；其次，對(duì)圖像進(jìn)行二值化處理，得到被測(cè)煙梗的外形輪廓；最 后，計(jì)算出煙梗橫截面的面積的平均值^和膨脹處理后的煙梗橫截面的面積的平均值為 〇
[0028] 所述的數(shù)據(jù)處理模塊，根據(jù)煙梗橫截面的面積的平均值T和膨脹處理后的煙梗橫 截面的面積的平均值為瓦，利用公式^^ X100%求得煙梗膨脹率。