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設(shè)備配套多、耗時(shí)長(zhǎng)、原料損耗大;檢測(cè)結(jié)果反饋滯后，阻礙工藝自動(dòng)化、精細(xì)化、智能化控制……一系列的問題，如何破解?

記者7月28日從云南煙葉復(fù)烤有限責(zé)任公司(以下簡(jiǎn)稱云南煙葉復(fù)烤公司)了解到，該公司技術(shù)中心團(tuán)隊(duì)針對(duì)現(xiàn)有打葉復(fù)烤葉梗分離工藝中，葉片結(jié)構(gòu)指標(biāo)離線檢測(cè)存在的技術(shù)瓶頸問題，開展技術(shù)攻關(guān)。

基于圖像識(shí)別技術(shù)的深度應(yīng)用研究，這個(gè)團(tuán)隊(duì)歷時(shí)4年，終于成功研發(fā)出一種高效的葉片結(jié)構(gòu)多指標(biāo)在線無損檢測(cè)技術(shù)及設(shè)備，設(shè)備一機(jī)多能，同時(shí)滿足葉片結(jié)構(gòu)指標(biāo)的多維度在線檢測(cè)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)外空白。

打葉復(fù)烤在線檢測(cè)亟待智能升級(jí)

“目前，數(shù)字化檢測(cè)、智能化控制是煙草行業(yè)面向智能制造發(fā)展技術(shù)領(lǐng)域關(guān)注的焦點(diǎn)，智能制造過程中的感知、分析、決策等重要環(huán)節(jié)都離不開生產(chǎn)過程的在線數(shù)字化檢測(cè)。”云南煙葉復(fù)烤公司技術(shù)中心主任來慶祥介紹說。

目前打葉復(fù)烤生產(chǎn)過程，須依托在線紅外水分溫度檢測(cè)、近紅外化學(xué)成分檢測(cè)、電離輻射裝箱密度檢測(cè)等在線無損檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用，潤(rùn)葉工序水分、烤片工序水分、烤梗工序水分、預(yù)壓打包成品裝箱密度等關(guān)鍵指標(biāo)的在線監(jiān)控和自動(dòng)化閉環(huán)控制都已完成。

作為打葉復(fù)烤加工的重點(diǎn)工序——葉梗分離，對(duì)打葉過程的有效出片率和造碎有至關(guān)重要的影響，同時(shí)其加工過程與成品片煙質(zhì)量密切相關(guān)，是影響成品片煙形態(tài)的主要工序，對(duì)卷煙制絲環(huán)節(jié)產(chǎn)品質(zhì)量也有影響。

以前，產(chǎn)品大片率、中片率、大中片率、小片率、碎片率、碎末率、葉中含梗率、葉中含粗梗率和長(zhǎng)短梗率等該工序質(zhì)量指標(biāo)檢測(cè)，全部靠人工離線的方法檢測(cè)，手段落后，需要用多套設(shè)備進(jìn)行檢測(cè);檢測(cè)結(jié)果反饋滯后性大，一套指標(biāo)檢測(cè)下來，需要45分鐘左右，缺乏全過程大數(shù)據(jù)支撐;檢測(cè)結(jié)果信息維度少，不利于工藝質(zhì)量精細(xì)化控制。

“由于缺乏高效的在線檢測(cè)技術(shù)，也可以說是缺乏一雙靈敏的‘眼睛’，對(duì)制造質(zhì)量的精度保障能力低下，打葉復(fù)烤加工技術(shù)發(fā)展的50多年來，重點(diǎn)工序唯獨(dú)葉梗分離工序沒有完成自動(dòng)閉環(huán)控制，一直是打葉復(fù)烤向全工序自動(dòng)化、數(shù)字化和智能制造發(fā)展的技術(shù)低洼池和硬骨頭。”來慶祥說。

智能集成，讓檢測(cè)效率提高了9倍

創(chuàng)新思路源于生活。

受車站、機(jī)場(chǎng)低輻射X光安檢技術(shù)應(yīng)用啟發(fā)，項(xiàng)目研發(fā)團(tuán)隊(duì)利用煙梗和煙片的密度差異，發(fā)現(xiàn)在X光下能夠清晰識(shí)別出煙梗的輪廓特征，因此提出采用基于“X光+可見光”雙光譜融合圖像識(shí)別技術(shù)路徑，來實(shí)現(xiàn)葉片結(jié)構(gòu)指標(biāo)數(shù)字檢測(cè)。

研發(fā)人員利用可見光提取煙片面積、形狀等特征;利用X射線成像技術(shù)，解決了可見光在煙葉疊加和覆蓋時(shí)無法精準(zhǔn)采集到葉中含梗圖像問題，提取煙葉中煙梗的形態(tài)、大小等特征。此外，還創(chuàng)新性地提出葉梗面密度比表征葉中含梗率的方法，采用參數(shù)自動(dòng)回歸算法和數(shù)學(xué)分布方法，建立了葉片結(jié)構(gòu)多指標(biāo)數(shù)字表征方法。

“項(xiàng)目首次把打葉復(fù)烤葉片結(jié)構(gòu)多指標(biāo)檢測(cè)功能集成到一臺(tái)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)葉片結(jié)構(gòu)指標(biāo)快速檢測(cè)和反饋,檢測(cè)效率由45分鐘縮短到5分鐘，效率提高近9倍，檢測(cè)準(zhǔn)確率大于95%。”項(xiàng)目科技成果評(píng)價(jià)專家組組長(zhǎng)、云南省機(jī)械工業(yè)行業(yè)學(xué)會(huì)副秘書長(zhǎng)徐勤介紹說，這為打葉復(fù)烤打葉去梗工藝段智能化閉環(huán)控制提供了技術(shù)支撐，整體達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。

目前研究成果已在行業(yè)多家打葉復(fù)烤加工企業(yè)推廣應(yīng)用，大幅提高檢測(cè)效率和檢測(cè)穩(wěn)定性，減少人工干預(yù)和用工成本，提升了工藝執(zhí)行過程感知能力水平，有力促進(jìn)打葉工序工藝質(zhì)量管控由傳統(tǒng)粗放型向精益制造轉(zhuǎn)變，為下一階段智能制造提供數(shù)據(jù)響應(yīng)的必要條件，加快了打葉復(fù)烤生產(chǎn)加工向全工序自動(dòng)化和智能化發(fā)展。

2021年6月，云南煙葉復(fù)烤有限責(zé)任公司“葉片結(jié)構(gòu)綜合指標(biāo)無損在線檢測(cè)設(shè)備的研制及應(yīng)用”成果榮獲中國(guó)煙草總公司云南省公司科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。

“未來我們還要持續(xù)推進(jìn)智能制造轉(zhuǎn)型升級(jí)，抓住互聯(lián)網(wǎng)+、大數(shù)據(jù)、5G、人工智能等技術(shù)帶來的發(fā)展前景，專注數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展研究，突破關(guān)鍵技術(shù)，持續(xù)給‘智能制造’注入新能力。”來慶祥說。(李瑞東 記者 趙漢斌)