CN112179641A - 喷嘴雾化视觉监测*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种喷嘴雾化视觉监测***,应用在烟草雾化生产线中,烟草在筒体内通过喷嘴进行雾化操作,其特征在于,包括:图像采集单元,设置在筒体内部并且朝向喷嘴设置,用于采集喷嘴的雾化图像;图像处理单元,与图像采集单元相通信连接,用于对采集到的雾化图像进行图像处理以得到雾化情况信息;以及信息显示单元,与图像处理单元相通信连接,用于显示雾化情况信息。本发明以机器视觉技术为基础,实现在线监控喷嘴的雾化运行状况,实时观测喷嘴料液雾化程度及形状等,并通过信息显示单元实时显示,便于监控人员直观获取运行情况,及时发现和修正双介质喷嘴的异常情况,确保卷烟产品质量的稳定,结构简单,使用方便,实用性强。
Description
技术领域
本发明属于烟草雾化生产技术领域,具体涉及一种喷嘴雾化视觉监测***。
背景技术
在烟草制丝工艺中,双介质喷嘴应用非常广泛,主要用于对烟草制品进行增温增湿和加香加料处理。增温增湿和加香加料的均匀度对烟草制品的内在质量起着举足轻重的作用,直接影响卷烟产品质量。然而,增温增湿和加香加料的均匀度,直接取决于所使用的双介质喷嘴在生产过程中的雾化效果。
由于双介质喷嘴都安装在转动的筒体内部,在生产过程中处于密封环境,其雾化效果无法直接观察监测,完全是靠人工经验判断。由于无法对雾化效果进行观察监测,在生产过程中,如果双介质喷嘴堵塞易导致水份或加香加料不均匀,将造成严重的质量事故,极大影响了烟草制丝的生产效率。而且,当双介质喷嘴的角度出现偏差时,现有的解决办法一是在筒体停止运行时,人进入筒体内部将双介质喷嘴调整好;二是将双介质喷嘴移出筒体调整好雾化效果后,再装入筒体内部。这两种办法都无法解决生产运行过程中,双介质喷嘴雾化效果不好的问题。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足之处,提供一种能够实时监测喷嘴的雾化效果的喷嘴雾化视觉监测***。
为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:
一种喷嘴雾化视觉监测***,应用在烟草雾化生产线中,所述烟草在筒体内通过喷嘴进行雾化操作,其特征在于,包括:图像采集单元,设置在所述筒体内部并且朝向所述喷嘴设置,用于采集所述喷嘴的雾化图像;图像处理单元,与所述图像采集单元相通信连接,用于对采集到的所述雾化图像进行图像处理以得到雾化情况信息;以及信息显示单元,与所述图像处理单元相通信连接,用于显示所述雾化情况信息。
较佳地,为了避免筒体转动过程中烟草对图像采集单元造成干扰或损坏而影响图像采集的正常运行,该喷嘴雾化视觉监测***还包括:保护罩,罩设在所述图像采集单元外部,且与所述图像采集单元正对的侧面为透明面板。通过设置透明面板,保证对图像采集单元进行保护的同时不会影响图像采集的正常运行,透过透明面板对喷嘴进行图像采集。
较佳地,为了避免转动过程中的烟草附着在保护罩表面,影响图像采集单元采集到的雾化图像的准确度,该喷嘴雾化视觉监测***还包括:清洁刷,设置在所述透明面的边缘位置,用于对所述透明面板上附着的杂质进行清除。
较佳地,在该喷嘴雾化视觉监测***中,所述图像采集单元包括:通过固定在所述筒体上的固定板设置于所述保护罩内并朝向所述透明面板设置的CMOS工业相机、以及与所述CMOS工业相机配合使用的光学镜头。
较佳地,在该喷嘴雾化视觉监测***中,所述图像采集单元还包括:固定在所述保护罩内用于在图像采集过程中进行照明的光源、以及与所述CMOS工业相机相对应地设置在所述筒体的另一侧壁的对应位置上的背景板,所述喷嘴位于所述CMOS工业相机与所述背景板之间。
较佳地,该喷嘴雾化视觉监测***还包括:图像存储单元,用于存储所述图像采集单元采集到的所有的所述雾化图像。通过对雾化过程中的所有图像进行保存,能够为研究空气喷射压力、气液相对速度和空气入射角等因素对加料喷嘴雾化特性的影响建立了观测检验平台,同时减少了安装调整的盲目性,为设备使用和维修人员寻求最佳雾化喷洒角度和雾化效果的量化数值提供了有利条件。
较佳地,在该喷嘴雾化视觉监测***中,所述图像存储单元包括可移动存储介质,以便于存储所有的雾化图像,当存储空间已满时,只需更换可移动存储介质即可。
较佳地,该喷嘴雾化视觉监测***还包括:报警单元,用于在所述雾化情况信息超出预设阈值时发出报警信息。实现在发生喷嘴堵塞等异常情况可及时报警,防止质量事故的发生。
较佳地,该喷嘴雾化视觉监测***还包括:电源供应单元,用于在工业用电故障时进行供电以实现不间断供电,防止异常断电对可移动存储介质以及设备自身的冲击。
较佳地,该喷嘴雾化视觉监测***还包括:人机交互单元,用于让操作员进行参数设置,以便于对监测***的灵活应用与监测控制。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
通过图像采集单元实时采集喷嘴的雾化图像,然后由图像处理单元对采集到的雾化图像进行图像处理得到当前的雾化情况信息,具体如喷嘴的雾化角度等,以机器视觉技术为基础,实现在线监控喷嘴的雾化运行状况,实时观测喷嘴料液雾化程度及形状等,并通过信息显示单元实时显示,便于监控人员直观获取运行情况,及时发现和修正双介质喷嘴的异常情况,确保卷烟产品质量的稳定。
附图说明
图1为本发明的实施例中喷嘴雾化视觉监测***的结构框图。
图2为本发明的实施例中图像采集单元与筒体的结构示意图。
图3为本发明的实施例中喷嘴雾化视觉监测***的连接示意图。
图4为本发明的实施例中喷嘴雾化视觉监测***的数据处理示意图。
其中,100—筒体 200—喷嘴 1—图像采集单元 2—保护罩 3—清洁刷 4—图像处理单元 5—信息显示单元 6—报警单元 7—人机交互单元 8—图像存储单元 9—电源供应单元 10—控制单元 11—固定板 12—工业相机 13—光学镜头 14—光源 15—背景板
具体实施方式
下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步说明。
如附图1至3所示,本实施例公开了一种喷嘴雾化视觉监测***,应用在烟草雾化生产线中,用于对烟草的雾化过程进行实时监测。具体地,烟草在筒体100内通过喷嘴200进行雾化操作,因此,通过该喷嘴雾化视觉监测***能够实现在筒体100内部监控喷嘴200的雾化运行状况。这里的喷嘴200为双介质喷嘴,双介质喷嘴200固定在筒体100的轴向中心位置上,通过喷嘴200按设定角度喷射生产所需香料或液体,随着筒体100的转动,使筒体100内的烟草雾化均匀。另外,双介质喷嘴200的运行通过双介质喷嘴控制***进行控制。
如图1所示,喷嘴雾化视觉监测***包括:图像采集单元1、保护罩2、清洁刷3、图像处理单元4、信息显示单元5、报警单元6、人机交互单元7、图像存储单元8、电源供应单元9以及控制上述各部运行的控制单元10。
如图1所示,图像采集单元1设置在筒体100内部,固定在与筒体100相固定的固定板11上,并且朝向双介质喷嘴200设置,用于实时采集双介质喷嘴200的雾化图像。这里所说的实时采集可以是根据实际生产需求对应设置的采集频率。
在筒体100带动烟草转动过程中,为了避免被扬起的烟草对图像采集造成干扰,在图像采集单元1外部罩设了保护罩2,也就是说保护罩2的边缘与固定板11相连接,从而将图像采集单元1罩起来。基于此,在对图像采集单元1进行保护的同时,还需避免对图像采集造成干扰,因此,保护罩2至少正对图像采集单元1的侧面为透明面板,以便于进行图像采集。在本实施例中,保护罩2选用的是玻璃罩,整体都为玻璃材质制成。
另外,在筒体100带动烟草转动过程中,被扬起的烟草很容易附着在保护罩2的表面,为了避免烟草附着在保护罩2表面而影响雾化图像采集的准确度,具体地,在透明面板的边缘位置设置有清洁刷3,用于对透明面板上附着的烟草、杂质或灰尘等进行清除。
图像采集单元1负责通过工业相机12采集双介质喷嘴200的雾化图像,并进行初步处理后传送给控制单元10,既负责照明,又负责图像采集。作为图像采集单元1的一种具体实现方式,图像采集单元1包括:固定在固定板11上并且朝向保护罩2的透明面板设置的CMOS工业相机12、与CMOS工业相机12配合使用的光学镜头13、固定在保护罩2内用于在图像采集过程中进行照明的光源14、以及与CMOS工业相机12相对应地设置在筒体100的另一侧壁的对应位置上的背景板15,喷嘴200位于CMOS工业相机12与背景板15之间,并且背景板15为深色背景板15,优选黑色背景板15。通过CMOS工业相机12对双介质喷嘴200的雾化情况进行图像采集,具体是以拍摄照片的形式实现。在本实施例中,光源14采用LED光源。
如图1所示,图像处理单元4与图像采集单元1相通信连接,用于对采集到的雾化图像进行图像处理以得到雾化情况信息。具体地,图像处理计算单元通过图像处理技术对图像采集单元1采集到的雾化图像进行处理从而获取雾化程度以及形状等,并能够进一步计算出雾化角度;而且,还能够根据预设阈值判断出当前的雾化角度是否在阈值范围内。
信息显示单元5与图像处理单元4相通信连接,用于显示雾化情况信息,以便于直观获取监测情况。
报警单元6用于在雾化情况信息超出预设阈值时发出报警信息,这样,当发生喷嘴200堵塞等异常情况时可及时报警,防止质量事故的发生。这里,报警信息可以为声光报警。
人机交互单元7用于让操作员进行参数设置,以便于对整个监测***的灵活应用与监测控制。
在本实施例中,人机交互单元7即附加了信息显示单元5的功能,通过人机交互单元7以及报警单元6能够显示出整个监测***的运行信息、进行参数设置及发出声光报警。具体地,人机交互单元7和报警单元6主要由12.1寸带触摸屏的彩色液晶屏、接口板以及报警灯等组成,采用全金属壳体,前面板符合IP65防护等级,支持VGA、DVI、HDMI等多种信号输入。
图像存储单元8用于存储图像采集单元1采集到的所有的雾化图像,即负责实现采集图像全保存。由于CMOS工业相机12执行的实施拍摄操作,将产生非常多的雾化图像,通过对雾化过程中的所有图像进行保存,能够为研究空气喷射压力、气液相对速度和空气入射角等因素对加料喷嘴200雾化特性的影响建立了观测检验平台,同时减少了安装调整的盲目性,为设备使用和维修人员寻求最佳雾化喷洒角度和雾化效果的量化数值提供了有利条件。较佳地,图像存储单元8包括可移动存储介质,以便于存储所有的雾化图像,当存储空间已满时,只需更换可移动存储介质即可。
具体地,图像存储单元8通过以太网存储在内部联网的网络存储器(NAS)中。存储容量扩展方便,图片满时,对硬盘直接插拔即可更换。当需要传输至终端服务器时,由于是离线传输,且存储与传输独立运行,对实时监测无影响,对传输速率也无特别要求。
电源供应单元9用于在工业用电故障时进行供电以实现不间断供电,防止异常断电对可移动存储介质(硬盘等)以及设备自身的冲击。这里的电源供应电源为UPS不间断电源。
控制单元10包含了用于控制上述图像采集单元1、清洁刷3、图像处理单元4、信息显示单元5、报警单元6、人机交互单元7、图像存储单元8以及电源供应单元9运行的计算机程序,具体如:
控制单元10控制图像处理单元4根据判断结果向人机交互以及报警单元6发送相应报警信号;控制单元10在工业用电故障时电源供应单元9进行供电。
在实际应用中,如图3所示,基于上述喷嘴雾化视觉监测***的结构与功能,喷嘴雾化视觉监测***的控制单元10由工控板和单片机组成。其中,单片机连接有光源控制电路、输入信号采集电路以及输出信号驱动电路,使单片机通过输入信号采集电路和输出信号驱动电路与双介质喷嘴控制***进行双向通信连接,并且通过光源驱动电路与LED光源相连接。另外,工控板通过图像采集模块通讯接口与CMOS工业相机通信连接,并且直接与人机交互单元和图像存储单元相连接,图像存储单元包括交换机和网络存储装置,工控板具体是与图像存储单元中的交换机通信连接。
基于此,当筒体100内来料时,双介质喷嘴控制***控制喷嘴200启动雾化操作的同时通过输入信号采集电路发送来料信号至单片机,又工控板通过图像采集模块通讯接口控制CMOS工业相机进行图像采集,同时单片机通过光源控制电路驱动LED光源启动从而对图像采集进行照明,采集到的图像通过图像采集模块通讯接口传输至工控板和单片机中进行图像处理,并且同时传输至图像存储单元的交换机中,进一步通过网络存储装置进行存储。当单片机处理得到采集到的图像中雾化角度等超出预设阈值时,通过输出信号驱动电路发出报警信号至双介质喷嘴控制***,用来控制喷嘴200停止运行等,同时报警单元发出声光报警信息,以提示操作员及时进行处理。
在其它实施例中,控制单元10所发出的报警信息不仅限于进行声光报警等,还能够让双介质喷嘴控制***控制对双介质喷嘴的角度调整、堵塞自清洁等。
又如图4所示,在图像处理单元4中进行的处理操作具体通过图像处理计算下位机软件、图像处理计算上位机软件以及人机界面软件来实现。
图像处理计算单元下位机软件主要负责执行图像处理计算单元上位机软件的命令,对***设备进行相关操作。完成的功能主要包括:读取接近开关对应的双介质喷嘴控制***发出的来料信号传送给上位机软件;控制图像采集单元1以一定的频率进行打光和图像采集;并且向双介质喷嘴控制***和报警单元发送异常报警信号。
图像处理计算单元上位机软件负责图像处理以及监控***的整体控制,其基本功能包括:通过图像处理单元接口板上的工业相机通讯接口与图像采集单元1通讯,从图像采集单元1接收采集到的雾化图像数据;通过图像处理技术对采集到的图像数据进行处理,判断喷嘴200料液雾化程度及形状,并可通过计算量化雾化角度,根据判断结果则向接口板单片机发送声光报警命令,告知其向外部告警灯发送报警信号;与人机界面通过交换机进行通讯,把图像、相关参数传送给人机交互单元进行界面显示,并接收人机交互单元的相关指令,如参数配置等;同时通过交换机与图像存储单元8进行通讯,通过以太网将采集图像全保存在内部联网的网络存储器(NAS)中。
人机交互单元的界面部分拟采用基于对话框的软件开发方法,实现人机交互,整个界面主要包括八个子界面:工作页面、***页面、设备管理页面、质量检测页面、公差页面、在线页面、报警页面、存储界面。
综上,本实施例采用机器视觉***在筒体内部监控喷嘴的雾化运行状况,可实时观测喷嘴料液雾化程度及形状,对双介质喷嘴工作时的雾化效果进行实时在线监测,并通过计算量化雾化角度,当发生喷嘴堵塞等异常情况可及时报警,防止质量事故的发生,并通过人机交互及报警单元用于显示***运行信息、进行参数设置及发出声光报警,提醒及时处置异常状态,从根本上解决双介质喷嘴雾化效果无法实时监测而导致可能出现的影响产品质量问题。
本发明的保护范围不限于上述的实施例,显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围,则本发明的意图也包含这些改动和变形在内。
Claims (10)
1.一种喷嘴雾化视觉监测***,应用在烟草雾化生产线中,所述烟草在筒体内通过喷嘴进行雾化操作,其特征在于,包括:
图像采集单元,设置在所述筒体内部并且朝向所述喷嘴设置,用于采集所述喷嘴的雾化图像;
图像处理单元,与所述图像采集单元相通信连接,用于对采集到的所述雾化图像进行图像处理以得到雾化情况信息;以及
信息显示单元,与所述图像处理单元相通信连接,用于显示所述雾化情况信息。
2.根据权利要求1所述的喷嘴雾化视觉监测***,其特征在于,还包括:
保护罩,罩设在所述图像采集单元外部,且与所述图像采集单元正对的侧面为透明面板。
3.根据权利要求2所述的喷嘴雾化视觉监测***,其特征在于,还包括:
清洁刷,设置在所述透明面板的边缘位置,用于对所述透明面板上附着的杂质进行清除。
4.根据权利要求3所述的喷嘴雾化视觉监测***,其特征在于:
所述图像采集单元包括:通过固定在所述筒体上的固定板设置于所述保护罩内并朝向所述透明面板设置的CMOS工业相机、以及与所述CMOS工业相机配合使用的光学镜头。
5.根据权利要求4所述的喷嘴雾化视觉监测***,其特征在于:
所述图像采集单元还包括:固定在所述保护罩内用于在图像采集过程中进行照明的光源、以及与所述CMOS工业相机相对应地设置在所述筒体的另一侧壁的对应位置上的背景板,所述喷嘴位于所述CMOS工业相机与所述背景板之间。
6.根据权利要求1所述的喷嘴雾化视觉监测***,其特征在于,还包括:
图像存储单元,用于存储所述图像采集单元采集到的所有的所述雾化图像。
7.根据权利要求6所述的喷嘴雾化视觉监测***,其特征在于:
所述图像存储单元包括可移动存储介质。
8.根据权利要求1所述的喷嘴雾化视觉监测***,其特征在于,还包括:
报警单元,用于在所述雾化情况信息超出预设阈值时发出报警信息。
9.根据权利要求1所述的喷嘴雾化视觉监测***,其特征在于,还包括:
电源供应单元,用于在工业用电故障时进行供电以实现不间断供电。
10.根据权利要求1所述的喷嘴雾化视觉监测***,其特征在于,还包括:
人机交互单元,用于让操作员进行参数设置。
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