一种烟丝加料机雾化效果监测系统的制作方法

1.本技术涉及烟草生产自动化控制技术领域，尤其涉及一种烟丝加料机雾化效果监测系统。


背景技术：

2.加料工序是卷烟制丝环节的关键工艺加工环节，烟叶或烟丝通过加料筒的旋转实现均匀地松散，香料通过雾化喷嘴被蒸汽或空压气引射雾化后均匀地喷洒在烟叶或烟丝表面上，从而实现本环节的加水、加料工艺。由于喷嘴工作的区域一般是处于一个基本封闭的加料筒类设备中，导致引射蒸汽的喷射角度和喷射距离无法直接查看，人也无法进入筒体内部进行检查。因此即使喷嘴雾化不好或者有成滴料液落下，也无法观察和排除，喷洒在叶片上的料液雾化效果难以确定，且雾化效果和雾化角度没有定性或定量标准，无法有效验证质量。为此，本实用新型提出一种烟丝加料机雾化效果监测系统。


技术实现要素：

3.本技术实施例提供了一种烟丝加料机雾化效果监测系统，使得能够在烟丝加料过程中对料液的雾化效果进行有效且准确地实时监测。
4.有鉴于此，本技术提供了一种烟丝加料机雾化效果监测系统，包括：烟丝加料机和视觉监测单元；
5.所述烟丝加料机包括机架和设置在所述机架上的滚筒；
6.所述滚筒内设置有喷杆；
7.所述喷杆上开设有用于向所述滚筒内喷射香料和蒸汽的喷嘴；
8.所述滚筒的筒壁上设置有用于监测所述喷嘴处喷雾喷出的角度的喷雾角度监测单元和用于监测喷雾喷出的距离的喷雾距离监测单元；
9.所述喷雾角度监测单元和所述喷雾距离监测单元均与所述视觉监测单元电连接。
10.可选地，所述喷雾距离监测单元包括设置在所述滚筒的筒壁外侧的第一电控箱；
11.所述第一电控箱内设置有光源和第一工业相机；
12.所述滚筒的筒壁上开设有与所述光源和所述第一工业相机位置相对应的通孔；
13.所述通孔处安装有玻璃。
14.可选地，所述滚筒的筒壁内侧固定有外框；
15.所述外框位于所述通孔处；
16.所述玻璃嵌设于所述外框内，并通过压板固定在所述外框上；
17.所述压板与所述外框之间设置有第一密封垫片；
18.所述外框与所述滚筒的筒壁之间设置有第二密封垫片。
19.可选地，所述玻璃的上方设置有用于将烟叶吹走的风刀和用于将所述风刀吹出的风导向所述玻璃的导风板；
20.所述风刀通过连接板固定在所述压板上；
21.所述导风板固定在所述风刀上。
22.可选地，所述导风板上方设置有挡板；
23.所述导风板下端设置有向外弯折的折边。
24.可选地，所述光源通过第一连接角码固定在所述第一电控箱内；
25.所述第一工业相机通过固定架固定在所述第一电控箱内。
26.可选地，所述固定架包括十字光轴固定夹、菱形光轴支撑座、第一光轴、第二光轴、立式光轴支撑座和第二连接角码；
27.所述第一工业相机与所述第二连接角码固定连接；
28.所述第二连接角码与所述立式光轴支撑座固定连接；
29.所述第二光轴的一端与所述立式光轴支撑座滑动连接，另一端与所述十字光轴固定夹滑动连接；
30.所述十字光轴固定夹与所述第一光轴滑动连接；
31.所述第一光轴通过所述菱形光轴支撑座固定在所述第一电控箱内。
32.可选地，所述喷雾角度监测单元包括第二电控箱；
33.所述第二电控箱内设置有第二工业相机和光纤内窥镜；
34.所述光纤内窥镜通过管道卡夹固定在所述第二电控箱内；
35.所述第二工业相机固定在所述光纤内窥镜的目镜处，且所述光纤内窥镜的光纤伸入至所述滚筒内，并沿所述喷杆延伸至所述喷嘴处。
36.可选地，还包括：中控系统；
37.所述视觉监测单元与所述中控系统通信连接。
38.可选地，所述视觉监测单元为上位机。
39.从以上技术方案可以看出，本技术实施例具有以下优点：本烟丝加料机雾化效果监测系统包括烟丝加料机和视觉监测单元，烟丝加料机包括机架和设置在机架上的滚筒，滚筒内设置有喷杆，喷杆上开设有用于向滚筒内喷射香料和蒸汽的喷嘴；滚筒的筒壁上设置有喷雾角度监测单元和喷雾距离监测单元，喷雾角度监测单元和喷雾距离监测单元均与视觉监测单元电连接，通过喷雾距离监测单元和喷雾角度监测单元可以实时监测喷雾喷出的距离和喷嘴处喷雾喷出的角度，并将监测结果传递至视觉监测单元，通过视觉监测单元可以查看并监测喷雾效果，判断当前喷嘴的喷雾辐射角度是否能覆盖所有烟叶，实时监控引射蒸汽辐射的角度和喷射距离，进而实现在烟丝加料过程中对料液的雾化效果进行有效且准确地实时监测。
附图说明
40.图1为本技术实施例中烟丝加料机雾化效果监测系统的结构示意图；
41.图2为本技术实施例中烟丝加料机的结构示意图；
42.图3为本技术实施例中滚筒的内部结构示意图；
43.图4为本技术实施例中喷雾距离监测单元的结构示意图；
44.图5为本技术实施例中喷雾距离监测单元的爆炸图；
45.图6为本技术实施例中导风板的结构示意图；
46.图7为本技术实施例中导风板的侧视图；
47.图8为本技术实施例中第一电控箱的内部结构示意图；
48.图9为本技术实施例中固定架的结构示意图；
49.图10为本技术实施例中喷雾角度监测单元的结构示意图；
50.图11为本技术实施例中烟丝加料机雾化效果监测系统的工作流程图；
51.图12为本技术实施例中烟丝加料机雾化效果监测系统的算法流程图；
52.图13为本技术实施例中根据喷雾照片绘制的多边形逼近算法图；
53.其中，附图标记为：
54.1-机架，2-滚筒，3-喷雾角度监测单元，4-喷雾距离监测单元，5-喷杆，6-光纤内窥镜，7-第一电控箱，8-挡板，9-气动接头，10-风刀，11-导风板，12-压板，13-外框，14-光源，15-第一工业相机，16-连接板，17-第一密封垫片，18-玻璃，19-第二密封垫片，20-第一连接角码，21-十字光轴固定夹，22-菱形光轴支撑座，23-第一光轴，24-第二光轴，25-立式光轴支撑座，26-第二连接角码，27-第二电控箱，28-第二工业相机，29-管道卡夹，30-折边。
具体实施方式
55.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
56.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
57.除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
58.本技术提供了一种烟丝加料机雾化效果监测系统的一个实施例，具体请参阅图1至图3。
59.本实施例中的烟丝加料机雾化效果监测系统包括：烟丝加料机和视觉监测单元，烟丝加料机包括机架1和设置在机架1上的滚筒2，滚筒2内设置有喷杆5，喷杆5上开设有用于向滚筒2内喷射香料和蒸汽的喷嘴；滚筒2的筒壁上设置有用于监测喷嘴处喷雾喷出的角度的喷雾角度监测单元3和用于监测喷雾喷出的距离的喷雾距离监测单元4，喷雾角度监测单元3和喷雾距离监测单元4均与视觉监测单元电连接。
60.需要说明的是：通过喷雾距离监测单元4和喷雾角度监测单元3可以实时监测喷雾喷出的距离和喷嘴处喷雾喷出的角度，并将监测结果传递至视觉监测单元，通过视觉监测单元可以查看并监测喷雾效果，判断当前喷嘴的喷雾辐射角度是否能覆盖所有烟叶，实时监控引射蒸汽辐射的角度和喷射距离，进而实现在烟丝加料过程中对料液的雾化效果进行有效且准确地实时监测。
61.以上为本技术实施例提供的一种烟丝加料机雾化效果监测系统的实施例一，以下为本技术实施例提供的一种烟丝加料机雾化效果监测系统的实施例二，具体请参阅图1至图13。
62.本实施例中的烟丝加料机雾化效果监测系统包括：烟丝加料机和视觉监测单元，烟丝加料机包括机架1和设置在机架1上的滚筒2，滚筒2内设置有喷杆5，喷杆5上开设有用于向滚筒2内喷射香料和蒸汽的喷嘴；滚筒2的筒壁上设置有用于监测喷嘴处喷雾喷出的角度的喷雾角度监测单元3和用于监测喷雾喷出的距离的喷雾距离监测单元4，喷雾角度监测单元3和喷雾距离监测单元4均与视觉监测单元电连接。
63.烟丝加料机的工作流程如下：将待加料的烟丝输送至滚筒2中，滚筒2旋转不断搅拌烟丝，与此同时，香料和蒸汽通过加压机输送到喷杆5中，并通过喷杆5上的喷嘴喷射出去，喷洒在滚筒2内的烟丝上，使烟叶与香料结合。
64.如图4和图5所示，喷雾距离监测单元4包括设置在滚筒2的筒壁外侧的第一电控箱7，第一电控箱7内设置有光源14和第一工业相机15，滚筒2的筒壁上开设有与光源14和第一工业相机15位置相对应的通孔，通孔处安装有玻璃18。具体的，玻璃18可以为钢化玻璃18。
65.滚筒2的筒壁内侧固定有外框13，外框13位于通孔处，玻璃18嵌设于外框13内，并通过压板12固定在外框13上；压板12与外框13之间设置有第一密封垫片17，外框13与滚筒2的筒壁之间设置有第二密封垫片19。具体的，外框13通过螺杆固定在滚筒2的筒壁上，玻璃18安装在外框13中心位置的方孔内，压板12通过螺钉与外框13连接。
66.玻璃18的上方设置有用于将烟叶吹走的风刀10和用于将风刀10吹出的风导向玻璃18的导风板11，导风板11通过将风刀10吹出的风导向玻璃18，可以将挂在玻璃18上的烟叶吹走；风刀10上设置有气动接头9，风刀10通过连接板16固定在压板12上，导风板11固定在风刀10上。具体的，风刀10与连接板16通过螺钉连接，连接板16通过螺钉固定在压板12上，导风板11通过螺钉固定在风刀10上。
67.导风板11上方设置有挡板8，如图6和图7所示，导风板11下端设置有向外弯折的折边30，能够防止挂在导风板11外侧的液珠落到玻璃18上。
68.如图8所示，光源14通过第一连接角码20固定在第一电控箱7内，具体的，光源14通过螺钉与第一连接角码20连接，第一连接角码20通过螺栓固定在第一电控箱7内；第一工业相机15通过固定架固定在第一电控箱7内。
69.如图9所示，固定架包括十字光轴固定夹21、菱形光轴支撑座22、第一光轴23、第二光轴24、立式光轴支撑座25和第二连接角码26，第一工业相机15通过螺钉与第二连接角码26固定连接，第二连接角码26通过螺栓与立式光轴支撑座25固定连接，第二光轴24的一端与立式光轴支撑座25滑动连接，并可通过紧定螺钉将第二光轴24与立式光轴支撑座25固定；第二光轴24的另一端与十字光轴固定夹21滑动连接，并可通过紧定螺钉将第二光轴24与十字光轴固定夹21固定；十字光轴固定夹21与第一光轴23滑动连接，并可通过紧定螺钉将第一光轴23与十字光轴固定夹21固定；第一光轴23通过菱形光轴支撑座22固定在第一电控箱7内，具体的，第一光轴23的一端与菱形光轴支撑座22固定连接，菱形光轴支撑座22通过螺钉固定在第一电控箱7内。
70.如图10所示，喷雾角度监测单元3包括第二电控箱27，第二电控箱27内设置有第二工业相机28和光纤内窥镜6，光纤内窥镜6通过管道卡夹29固定在第二电控箱27内，具体的，
管道卡夹29焊接在第二电控箱27内，光纤内窥镜6被管道卡夹29卡紧固定；第二工业相机28固定在光纤内窥镜6的目镜处，且光纤内窥镜6的光纤从第二电控箱27内伸出，进入滚筒2内，并沿喷杆5延伸至喷嘴处。具体的，第二工业相机28被光纤内窥镜6目镜处的卡夹固定。
71.如图1所示，还包括：中控系统，视觉监测单元与中控系统通信连接，可以实现远程监控，使用方便。
72.视觉监测单元为上位机，具体的，上位机可以为工控触摸一体机，工控触摸一体机可以通过网口ipv4协议连接到中控系统，并通过中控系统进行远程控制。
73.如图11所示，本烟丝加料机雾化效果监测系统的工作流程如下：
74.步骤1：系统通电开机，打开工业相机(包括第一工业相机15和第二工业相机28)开始采集滚筒2内的图像；
75.步骤2：传送带工作，传送带将烟叶输送至滚筒2内，在滚筒2中将烟叶松散、均匀地铺开，喷嘴工作，对烟叶进行均匀加料工艺；
76.步骤3：加料工艺开始的同时，第二工业相机28记录当前视野中喷嘴喷出的引射蒸汽辐射角度的照片，上位机通过对第二工业相机28采集的相关图像进行处理和识别，判断当前引射蒸汽辐射角度是否能覆盖所有烟叶，实时监控引射蒸汽辐射的角度；
77.步骤4：在加料工艺开始阶段，第一工业相机15获取滚筒2内的加工情况，将引射蒸汽喷洒烟叶的情况反馈给上位机，工作人员操作软件手动标出引射蒸汽喷射距离，上位机得到引射蒸汽喷射距离；
78.步骤5：对工业相机回传的图像实时处理，判断喷嘴附近是否存在挂叶或因为雾化不充分而形成水滴的现象，若存在则利用声光报警器向工作人员报警。
79.如图12所示，本烟丝加料机雾化效果监测系统的算法流程如下：
80.s10、工业相机(包括第一工业相机15和第二工业相机28)对引射蒸汽进行实时的监控，上位机每间隔一定帧数提取一帧图像进行处理识别。
81.s20、上位机对提取的图像进行预处理，图像预处理包括：首先对图像进行裁剪，裁剪图像中引射蒸汽刚被雾化喷嘴喷出区域的图像；之后利用高斯滤波函数对裁剪后的图像进行降噪处理；最后再对降噪后的图像进行二值化处理，将引射蒸汽区域设置为白色，将背景区域设置为黑色。
82.s30、如图13所示，对二值化处理后的图像中引射蒸汽区域的轮廓进行识别，之后使用绘制多边形逼近的方法将引射蒸汽区域的轮廓拟合成一个多边形：在曲线首尾两点a和b之间连接一条直线ab，该直线为曲线的弦；得到曲线上离直线ab距离最大的点c，计算其与直线ab的距离d；比较该距离与预先给定的阈值threshold的大小，如果小于给定阈值threshold，则该直线段作为曲线的近似，该段曲线处理完毕。如果距离大于阈值，则用c将曲线分为两段(ac和bc)，并分别对两段曲线进行与以上相同的处理；当所有曲线都处理完毕时，依次连接各个分割点形成的折线，即可以作为曲线的近似；最后即可将引射蒸汽区域的轮廓拟合成一个理想的多边形。
83.s40、绘制多边形逼近后的图像根据hough直线变换进行拟合直线处理，通过直线的极坐标方程绘制多边形两斜边的拟合直线，通过拟合直线的极坐标方程可以得出直线与y轴正方向的夹角，根据两直线与y轴正方向的夹角即可得到两直线的夹角，即为引射蒸汽夹角。
84.以上所述，以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围。