一种梗拐剔除方法及系统与流程

本发明属于烟叶除梗技术领域，具体涉及一种梗拐剔除方法及系统。

背景技术：

卷烟加工企业使用的烟梗原料中含有(20-35)％梗拐，在梗丝加工过程中，梗拐容易吸水、压溃，在切丝干燥过程中形成粉尘，在梗丝加工生产线中会影响输送设备、压梗设备、切丝设备、加料设备和干燥风选设备的正常运行，影响梗丝得率和梗丝加工质量。

在梗丝生产线的进料段剔除梗拐，有利于提高生产效率，降低设备故障率，提高梗丝的加工质量。

专利滚筒式梗拐筛分剔除机(申请号cn201110275442.3)提供一种筛分剔除梗拐连续作业的滚筒式梗拐筛分剔除机，其包括架设在支架上并由设备壳体包围的滚筒筛，滚筒筛包括若干根沿圆周等分平行排列的钢管；滚筒筛内靠近其中心位置沿轴向设置有梗拐输送机，滚筒筛的下方同轴向设置有烟梗输送机；梗拐输送机及烟梗输送机均为上部开口的u形螺旋输送机或其它输送方式；沿梗拐输送机和烟梗输送机的上部开口两侧分别固定安装梗拐v形集料板和烟梗v形集料板，烟梗和梗拐分别由各自的螺旋输送机输送到出口。

专利振动梗拐剔除机(申请号cn201822047401.9)公开了一种振动梗拐剔除机，其包括筛体、清拐装置及机架；筛体包括左侧板、右侧板、横撑杆、吊杆及筛板；横撑杆固定在左右侧板上端；筛板沿前后方向布置，每根筛板至少在两个位置分别通过吊杆与不同的横撑杆固定连接；清拐装置包括侧支架、直线滑台、滑块、摆动气缸及刮刀杆；侧支架固定在机架上；直线滑台固定在侧支架上，其运动件沿前后方向运动；滑块装在运动件上并随其前后运动；摆动气缸固定在滑块上，其输出轴通过连杆接刮刀杆；刮刀杆上左右等间隔设置有一排刮刀。该振动梗拐剔除机，结构简单、维护方便，可有效避免梗拐在筛板间隙中卡死。

上述两个专利代表了现有的梗拐筛分的两个基本形式，一个是滚筒式，一个是振槽式，均是通过机械筛分方式，根据外形尺寸对梗拐进行剔除。由于梗拐的直径相差较大，形状各异，通过机械方式剔除效率低，甚至失效，以至于不能达到技术目标。

公开号为cn105396795a的发明专利申请，公开了一种基于机器视觉剔除烟梗中烟拐的装置，所述装置包括振动输送机、与振动输送机衔接的高速皮带机、设置在高速皮带机后段的剔除系统；其中，剔除系统包括图像获取装置、照明光源、背景光源、图像处理系统、位于高速皮带机后端的剔除阀、烟梗通道、烟拐通道；图像获取装置；其中照明光源与背景光源分别位于物料面的上下两侧，两根照明光源分别置于图像获取装置扫描线的左右两侧，并成30～45度倾角聚光在物料面的扫描线上。该方案存在诸多问题：(1)振动输送机无法对物料进行剔除作业，由于烟梗中含有一些需要剔除的碎梗，该申请无法预先剔除部分无用的碎梗，增加了后端视觉剔除的效果和效率。(2)本领域技术人员通常利用高速皮带机输送烟叶，由于烟梗的面积小，与高速皮带机的皮带之间的摩擦力小，在高速皮带机上容易打滑，烟梗的移动路径不稳定。(3)该申请将图像获取装置和剔除阀设置在烟梗的抛物线路径上，众所周知，不同重量、体积的梗拐的抛物线路径不同，有些梗拐在到达剔除阀前、甚至是到达图像获取装置前就已经掉下去了，导致剔除失败。(4)高速皮带机难以维护，存在跑偏问题，使得梗拐的输送路径不准确、不稳定，也就是说，预先放置的图像获取装置、剔除阀不在梗拐的输送路径上，图像获取装置从识别梗拐到剔除，容易误剔除或剔除不到。这很显然会导致剔除失败，需要不断地调整高速皮带机来更正烟梗的输送路径，可用性差，无法在产业上应用。(5)高速皮带机使用与维护保养的成本比较高。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中梗拐剔除效率低的问题，本发明可以实现梗拐和烟梗的多种方法多次分选，提高了梗拐的剔除效率。

本发明描述了一种梗拐剔除方法。所述方法包括以下步骤：

(i)对烟梗原料进行筛分，筛分出来的废料予以剔除，筛分出来的成品梗收集起来或输送至后续工序，筛分出来的需要进一步筛分的含梗拐烟梗进入下一步骤处理；

(ii)需要进一步筛分的含梗拐烟梗在输送过程中，一部分设定尺寸的烟梗被筛分出来，其余含梗拐烟梗送入视觉剔除系统；

(iii)视觉剔除系统将含梗拐烟梗中的梗拐剔除。

所述方法可以实现梗拐和烟梗的多种方法的多次分选，提高了梗拐的剔除效率和工艺指标，在初次筛分时，对废料、成品梗、含梗拐烟梗分别筛选出来，使得进入视觉剔除系统的物料大为减少，降低了视觉剔除系统的压力，使得视觉剔除系统对梗拐的剔除更为有效，含梗拐烟梗在输送过程中进一步筛查一些漏筛的成品梗，进一步减少进入视觉剔除系统的物料。

在一个实施方式中，视觉剔除系统的剔除工序分为初剔工序和优选工序，在初剔工序被剔除的含烟梗梗拐被送入优选工序，所述优选工序将梗拐剔除，在初剔工序中物料流量相对较大，将符合要求的烟梗作为梗拐剔除的概率较大，此时牺牲了一定的筛选精度，优选工序的物料流量相对较小，将梗拐剔除，保留初剔工序中误剔除的烟梗。

本发明还描述了一种梗拐剔除系统。所述系统包括滚筒筛分机，所述滚筒筛分机用于对烟梗原料进行筛分，将废料、成品梗、以及需要进一步筛分的含梗拐烟梗分别筛分出来；以及视觉剔除系统，所述视觉剔除系统用于将含梗拐烟梗中的梗拐剔除。所述滚筒筛分机能够将烟梗原料筛分成多种尺寸，经过滚筒筛分机的筛选，极大地降低了所述视觉剔除系统进一步剔除梗拐的工作量，提高了梗拐的剔除效率。

在一个实施方式中，所述视觉剔除系统包括视觉剔除单元，所述视觉剔除单元包括进料口、均料器、滑板、视觉识别装置、剔除装置、梗拐出口、烟梗出口；所述进料口与均料器的进口相对应，所述滑板倾斜地设置在所述均料器的出口的前方，或者，所述滑板倾斜地设置在所述均料器的出口的下方，所述均料器的出口的前方还设置有挡板；所述滑板形成引导物料的滑落通道，所述视觉识别装置、剔除装置设置在滑落通道上或设置在滑落通道的出口下方；所述进料口用于接收含梗拐烟梗。所述滑板的两种设置方式都能够引导烟梗物料向下滑行，从而确保烟梗物料的运动路径，使后续的视觉识别和剔除梗拐更精确，减小误剔烟梗的可能性。含梗拐烟梗在均料器上被均匀摊薄，成为单层无叠加的状态，本发明利用烟梗流动性好的特性，在均料器的出口设置滑板，烟梗顺着滑板下溜，不需要动力输送。在均料器的出口前方的设置挡板或者滑板的上端位于均料器的出口前方，避免烟梗抛散，挡板可以将烟梗导入滑板。烟梗移动路径固定，使得视觉系统有效地对梗拐进行识别，可以有效地剔除梗拐。本发明依靠烟梗自重通过滑板快速下滑，烟梗下滑轨迹变化很小。本发明在线剔除梗拐，对于梗拐剔除效率高、自动化程度高、设备占地少，满足卷烟企业降低原料消耗、提高产品质量的需要。

在一个实施方式中，所述视觉剔除系统分为初剔系统和优选系统，所述初剔系统和优选系统分别由至少一组视觉剔除单元组成；所述初剔系统的梗拐出口与所述优选系统的进料口连通，所述初剔系统的进料口用于接收含梗拐烟梗。在初剔系统中物料流量相对较大，将符合要求的烟梗作为梗拐剔除的概率较大，此时牺牲了一定的筛选精度，优选系统的物料流量相对较小，将梗拐剔除，保留初剔工序中误剔除的烟梗。

在一个实施方式中，所述初剔系统与所述优选系统并排设置，所述初剔系统的梗拐出口与所述优选系统的进料口通过输送机连通，即，所述输送机的进口与所述初剔系统的梗拐出口连通，所述输送机的出口与所述优选系统的进料口连通。并排设置所述初剔系统与所述优选系统能够减小视觉剔除系统的结构尺寸，节约占地面积。

在一个实施方式中，所述滑板的底端可转动地安装在所述视觉剔除单元的壳体上，所述壳体上安装有调节所述滑板倾斜角度的调节机构。所述滑板的倾斜角度为50°至70°。所述滑板的倾斜角度的大小会影响烟梗物料的滑落速度，从而影响后续的视觉识别和剔除的剔除效果和整个系统的效率。调节机构能够使所述滑板的倾斜角度与不同的生产需要相适应。

在一个实施方式中，所述挡板包括竖直部和倾斜部，所述竖直部正对所述均料器的出口，所述倾斜部延伸至所述滑板的斜上方。所述竖直部和所述倾斜部能够在所述滑板的一个实施例中确保烟梗正确地落在所述滑板上，竖直部挡在均料器出口前方，避免烟梗抛散，倾斜部与滑板之间形成烟梗的滑落通道，有利于烟梗的有序滑落。

在一个实施方式中，所述视觉剔除单元还包括出料管，所述出料管位于滑板的下方、与所述滑板底端的出料端连通；所述出料管包括梗拐识别通道，所述视觉识别装置设置在所述梗拐识别通道的一侧，所述剔除装置设置在所述梗拐识别通道的出口的下方。所述出料管沿竖直方向设置，能够最大程度地避免烟梗物料的运动路径为抛体运动，烟梗在出料管中的移动路径固定，所述梗拐识别通道能够确保烟梗物料的运动路径满足视觉识别装置的要求，提高视觉识别的精确度。

在一个实施方式中，所述视觉剔除单元还包括烟梗出料管、梗拐出料管，所述烟梗出料管的出口为烟梗出口，所述梗拐出料管的出口为梗拐出口；所述烟梗出料管位于所述梗拐识别通道的出口的下方，所述梗拐出料管位于梗拐识别通道的侧下方，所述剔除装置设置在所述烟梗出料管的侧壁上、正对所述梗拐出料管的入口。所述剔除装置的设置位置便于利用压缩空气将剔除的梗拐正确地打入所述所述梗拐出料管。

在一个实施方式中，所述梗拐剔除系统还包括输送装置，所述输送装置用于将滚筒筛分机筛分出来的含梗拐烟梗送入所述视觉剔除系统，并筛分出部分设定尺寸的烟梗，所述输送装置为刮板喂料机或振动梗拐剔除机。

在一个实施方式中，所述刮板喂料机的刮板的顶部与其输送带的带面之间的距离为2-6mm，可以将所述滚筒筛分机中漏筛的梗径≤2-6mm的烟梗分离出来。

在一个实施方式中，所述滚筒筛分机包括依次分布的短细梗筛分区、筛分二区、筛分三区。筛分区的个数可以根据实际的生产需要和工艺要求进行设计，在满足剔除效率的前提下尽量提高剔除的精确度。

在一个实施方式中，所述振动梗拐剔除机的筛板为单层，为横竖交叉的钢丝网或长冲孔板，孔宽2mm到3mm，筛除碎梗效率较高，碎梗从钢丝网掉下去，颗粒较大的烟梗、梗拐等继续向前输送；或者，所述筛板为两层，上层筛板为冲孔板，下层筛板为横竖交叉的钢丝网。

与现有技术相比，本发明的梗拐剔除系统将滚筒筛分机与视觉剔除系统相结合，滚筒筛分机先按尺寸进行预剔除，再通过视觉剔除系统对残余梗拐进行高准确性的识别、剔除，不仅提高了梗拐的剔除效率和工艺指标，还能有效避免误剔烟梗。

附图说明

图1为本发明梗拐的剔除方法的工艺流程图；

图2为滚筒筛分机的主视图；

图3为滚筒筛分机的左视图；

图4为刮板喂料机的主视图；

图5为刮板喂料机的左视图；

图6为振动梗拐剔除机的结构示意图；

图7为刮板喂料机、视觉剔除系统和烟梗输送带的装配示意图；

图8为图7的右视图；

图9为初剔系统和优选系统的结构示意图；

图10为视觉剔除单元的结构示意图一；

图11为视觉剔除单元的结构示意图二；

图12为滑板的一种安装结构示意图；

图13为滑板的另一种安装结构示意图。

附图标记：1.进口、2.滚筒支撑、3.滚筒、4.机架、5.短细梗筛分区、6.短细梗出口、7.筛分二区、8.二区出口、9.筛分三区、10.三区出口、11.粗梗拐出口、12.刷辊、13.除尘系统、14.刮刀；

b刮板喂料机、b1刮板装置、b2弧形带式输送装置、b1-1刮板、b2-1输送带、b2-2输送带出料口；

c视觉剔除系统、c1初剔系统、c2优选系统、c3输送机、c-1进料口、c-2均料器、c-21均料器出口、c-3滑板、c-31角度调节机构、c-32转轴、c-4视觉识别装置、c-5剔除装置、c-6梗拐出口、c-7烟梗出口、c-8挡板、c-81竖直部、c-82倾斜部、c-9出料管、d烟梗输送带；

e1筛板、e2碎梗出料口、e3收集箱。

具体实施方式

下面结合实施例和说明书附图对本发明作进一步的说明。

图1显示了根据本发明方法的工艺流程图，烟梗进料后通过筛分机进行分类处理，通过不同筛网尺寸将来料烟梗分为四个部分：1、尺寸≤3x20mm(即，梗径≤3mm，长度≤20mm)的短细梗，作为废料处理；2、3mm＜梗径≤6mm的烟梗原料直接作为成品梗输送到后续工序；3、6mm＜梗径≤10mm的含梗拐烟梗通过输送装置进入视觉剔除系统处理；4、梗径＞10mm的粗梗拐和梗头，作为废料处理。其中6mm＜梗径≤10mm的含梗拐烟梗经输送装置送入视觉剔除系统，并漏过少量梗径较小的烟梗(梗径尺寸可以根据实际需要设定)后直接进入下一步工序，其余含梗拐烟梗送入视觉剔除系统，进一步减少视觉剔除系统的处理量。视觉剔除系统分为初剔系统和优选系统，先经过初剔系统将烟梗和梗拐(含有被误剔除的烟梗)分离出来，烟梗进入后续工序，梗拐(含有被误剔除的烟梗)则通过输送机进入优选系统，再次将误剔的烟梗和梗拐进行分离，分离出的烟梗进入后续工序，梗拐作为废料处理。

在图1所示的工艺流程中，筛分机一般为滚筒筛分机，如图2和图3所示，滚筒筛分机主要由进口1、滚筒支撑2、滚筒3、机架4、短细梗筛分区5、短细梗出口6、筛分二区7、二区出口8、筛分三区9、三区出口10、粗梗拐出口11、刷辊12、除尘系统13和刮刀14等组成。其中滚筒支撑2用于滚筒停产、维修保养时顶起；滚筒筛网分为3个筛分区，并设置有对应的3个出口：短细梗筛分区，用于筛分3x20mm以下的短细梗，短细梗从短细梗出口6输出；筛分二区用于筛分3mm＜梗径≤6mm的成品梗，成品梗从二区出口8输出；筛分三区用于筛分6mm＜梗径≤10mm的含梗拐烟梗，含梗拐烟梗从三区出口10输出。滚筒筛分机最后的出口为粗梗拐出口11，粗梗拐和梗头尺寸最大，一直移动至粗梗拐出口。滚筒筛网上方设置有12刷辊和14刮刀，用于清理滚筒筛网，防止筛网堵塞；滚筒筛网上方还设置有除尘系统13。本发明的短细梗、成品梗、粗梗拐和梗头的尺寸可以根据实际需要进行调整，根据尺寸来调滚筒筛分机的短细梗筛分区、筛分二区、筛分三区的网筛的网孔大小。

在图1所示的工艺流程中，输送装置为刮板喂料机或者振动梗拐剔除机。如图4和图5所示的刮板喂料机主要由刮板装置b1和弧形带式输送装置b2组成。其中刮板装置b1的刮板b1-1的顶部与弧形带式输送装置b2的输送带b2-1的带面之间的距离设计为2-6mm，可以使滚筒筛分机中漏筛的梗径≤2-6mm的烟梗穿过刮板，然后通过输送带出料口b2-2汇入后续工序，该距离可以根据实际需要调整。而由刮板b1-1刮出的含梗拐烟梗则进入视觉剔除系统的初剔系统。

如图6所示的振动梗拐剔除机一般采用振动输送机，包括筛板e1、碎梗出料口e2和收集箱e3，筛板e1可设置为横竖交叉的单层钢丝网，或者设置为两层，其中上层为冲孔板，下层为横竖交叉的钢丝网。烟梗在筛板e1上通过抛落运动前进过程中，烟梗中的大部分碎梗被筛下，筛下的碎梗一直运动到碎梗出料口e2处落入收集箱e3内，其余烟梗在振动输送过程中被均匀摊薄后进入视觉剔除系统的初剔系统。

图7和图8显示了刮板喂料机b、视觉剔除系统c和烟梗输送带d的装配位置，视觉剔除系统c上游连接刮板喂料机b，下游连接烟梗输送带d。经刮板喂料机b的来料进入初剔系统c1的进口，剔除梗拐后的烟梗物料进入烟梗输送带d输出，梗拐物料(含被误剔除的烟梗)则由输送机c3再次输送到优选系统c2的进料口，分离出的烟梗进入烟梗输送带d，梗拐作为废料收集。其中初剔系统c1与优选系统c2并排设置，视觉剔除系统c可根据生产流量由多组视觉剔除单元组成，优选为5-7组，每组处理能力在200kg/h左右。例如采用7组视觉剔除单元，如图9所示，前5组作为初剔系统，后2组作为优选系统。

在图10显示的实施方式中，视觉剔除单元包括进料口c-1、均料器c-2、滑板c-3、视觉识别装置c-4、剔除装置c-5、梗拐出口c-6、烟梗出口c-7，烟梗来料由进料口c-1进入，经过均料器c-2均匀摊薄后沿滑板c-3向下滑行，然后经视觉识别装置c-4进行判别是烟梗还是梗拐，如果是梗拐，则通过剔除装置c-5利用压缩空气将梗拐打出到梗拐出口c-6；如果是烟梗，就沿着滑板c-3滑入烟梗出口c-7，从而实现烟梗和梗拐分离。

在图11显示的实施方式中，视觉剔除单元还包括挡板c-8和出料管c-9，其中挡板c-8由竖直部c-81和倾斜部c-82组成，竖直部c-81正对着均料器c-2的出口，倾斜部c-82则延伸至滑板c-3的斜上方。出料管c-9设置在滑板c-3的底端的下方，出料管c-9设置有梗拐识别通道，视觉识别装置c-4就设置在梗拐识别通道的一侧，梗拐识别通道的出口紧接着就是剔除装置c-5。梗拐出口c-6和烟梗出口c-7分别设置在梗拐出料管和烟梗出料管的底部，烟梗出料管位于梗拐识别通道的出口的下方，梗拐出料管位于梗拐识别通道的侧下方，烟梗出料管与梗拐出料管共同组成一裤衩状的管道，剔除装置c-5就设置在烟梗出料管的侧壁上、正对梗拐出料管的入口，将梗拐剔除进入梗拐出料管。

图12和图13显示了滑板的两种结构形式。如图12所示，滑板c-3倾斜地设置在均料器出口c-21的前方，其中，滑板的上端位于均料器出口前方，滑板的下端延伸至均料器下方，能够将来自均料器c-2的物料阻挡并引导其沿滑板c-3向下滑行；如图13所示，滑板c-3倾斜地设置在均料器出口c-21的下方，且均料器出口c-21的前方正对着挡板c-8，挡板c-8的竖直部c-81和倾斜部c-82能够阻挡来自均料器c-2的物料，使其落在滑板c-3上并向下滑行。在图12和图13中，滑板c-3的倾斜方向相反，具体结构有所不同，都能够引导烟梗向下滑行，确保烟梗的运动轨迹，提高了后续的视觉识别和剔除的精确度和效率。图12和图13所示的滑板c-3的底端通过转轴c-32可转动地安装在壳体上，滑板c-3上还安装有角度调节机构c-31，能够根据生产需要在50°至70°范围内调节滑板c-3的倾斜角度，滑板c-3的倾斜角度优选60°。

以配套3000kg/h梗丝生产线的梗拐剔除系统为例，对梗拐剔除系统的工艺说明如下：

1、来料3000kg/h的烟梗物料通过滚筒筛分机，滚筒筛分机前两段筛网筛分出约60kg/h(2％)的3x20mm以下的短细梗，通过风送或装箱处理。滚筒筛分机第3-6段筛网筛3mm＜梗径≤6mm的烟梗原料，约1700kg/h(57％，标志为成品烟梗1)，输送到后续工序；滚筒筛分机第7段筛网筛6mm＜梗径≤10mm的含梗拐烟梗，约1200kg/h(40％)输送到刮板喂料机进口；梗径＞10mm的粗梗拐和梗头，约6kg/h(0.2％)梗杆等较大的杂物由滚筒出口输出(标志为梗拐1)。还有部分的灰尘等较轻的杂物由除尘管道排至除尘房。

2、滚筒筛分机第7段筛网筛筛出的约1200kg/h(40％)经过刮板喂料机输送到视觉剔除系统，刮板喂料机的刮板与输送带的带面间约有(2-6)mm的间隙，漏出约100kg/h(3％标志为成品烟梗2)的梗径≤2-6mm的烟梗原料汇入后续工序，其余的1100kg/h(37％)6mm＜梗径≤10mm的含梗拐烟梗进入视觉剔除系统的的初剔系统进行视觉剔除。

3、经视觉剔除系统的初剔系统分离出约840kg/h(28％标志为成品烟梗3)的烟梗进入后续工序，剔除的260kg/h(8.7％)梗拐通过输送机送入视觉剔除系统的优选系统，进一步进行视觉识别分离，分离出约120kg/h(4％标志为成品烟梗4)的在初剔系统中被误剔的烟梗汇入下道工序，剩余的140kg/h(4.6％)梗拐(标志为梗拐2)作为废料进行收集。

上述梗拐剔除过程中成品烟梗由4个部分烟梗混合。取样后由人工分拣出烟梗和梗拐，检测结果如下：

成品烟梗1中含梗拐5.41％；

成品烟梗2中含梗拐5.17％；

成品烟梗3中含梗拐4.48％；

成品烟梗4中含梗拐10.87％；

计算成品梗中含拐率为：

上述梗拐剔除过程中剔除的梗拐废料由2个部分组成，取样后由人工分拣出烟梗和梗拐，检测结果如下：

梗拐1中含梗18.74％；

梗拐2中含梗14.76％；

计算剔除梗拐中含梗率为：

从以上案例可以看到，采用本发明的梗拐剔除系统，可以高速、高效完成剔除，误剔率低，可以非常有效地分离出烟梗和梗拐。