方俊俊 苏怡帆 王宇 余云松 郁骋丹

红塔烟草（集团）有限责任公司玉溪卷烟厂 云南玉溪 653100

在卷烟加工企业，卷烟成品外观质量检验采用人工检验，抽检的样品通过采用人工观察和仪器测量等方法，与企业外观质量标准进行比对，判定该样品是否合格。通常检验的流程为：首先人工进行烟条外观质量检验；烟条外观质量检验完成后，人工拆解烟条油封和条盒后进行小盒外观质量检验；小盒外观质量检验完成后，人工拆解小盒油封和商标纸后进行烟支外观质量检验；所有外观质量检验完成后，人工记录相应的质量缺陷和质量判定。人工检验方法存在工作量大、重复性高、效率低、人工的质量判别尺度不一致等问题，导致质量判定结果存在差异性。随着视觉检测技术和信息技术的发展，让智能检验方法得以实现[1]。

本文在分析了人工检验卷烟成品外观质量的基础上，提出了一种成品卷烟外观质量智能检验工艺方法，详细阐述了该方法的工艺流程设计和检验结果智能判定等关键实现技术。最后，设计一台卷烟成品外观质量检验试验平台，提高检验与测量精度，提升质量判定的效率。

1 智能检验工艺流程设计

1.1 整体思路

实现卷烟外观质量从人工检验到自动化和流程化转变的智能化质量检验，需实现成品烟条和小盒的自动化无损拆解。整体工艺流程应包括以下三个方面：

（1）采用机械装备，实现烟条到小盒的无损化自动拆解以及小盒到烟支的无损化拆解；同时，需具备烟条、小盒、烟支的传送装置；

（2）采用视觉照相技术，实现成品烟条、小盒、烟支的外观质量项目的全自动检测；

（3）外观质量特性检测数据采集及统计分析软件系统设计和研发。

1.2 智能检验工艺流程

依据智能检验的整体思路，设计一套符合智能检验的工艺流程，如下图1 所示：

智能检验工艺流程主要分为七大步骤：

（1）采用机械装置从包装机出口自动取出成品烟条；

（2）烟条自动输送至检测工位，采用视觉检测装置实现烟条六面外观质量检测；

（3）拆除烟条条盒和油封，实现条盒到烟包全自动无损分解；

（4）小盒自动输送至检测工位，采用视觉检测装置实现烟条六面外观质量检测；

（5）拆除小盒商标纸和油封，实现小盒到烟支全自动无损分解；

（6）烟支自动输送到检测工位，实现烟支外观质量检测；

（7）外观质量检测数据的输出、上传报表和自动分析。

2 智能检验工艺流程详解

2.1 自动抓取烟条

采用机械手，从包装机烟条出口通道中自动抓取出成品烟条后放入综合质量检测平台入口，等待检验。

2.2 烟条外观质量检测

首先根据外观质量检验特性实现需求，建立外观质量检测关键技术路线，如下图2 所示：

检测方法确立后，实施外观质量的检测。外观检测流程为：①输送装置将待检测烟条精准输送至烟条外观质量检测工位1，夹持烟条两端、旋转、完成烟条四大面图像采样，采用深度学习算法分析图像，输出检测结果。检测内容包括：条透明纸、条拉线、条商标、条成型、条免税标识的相关外观质量缺陷。②通过传动机构输送烟条至烟条外观质量检测工位2，该工位完成烟条两端面的条透明纸折叠、条成型、条钢印等相关质量缺陷检测，输出检测结果。③剔除存在外观质量缺陷的烟条，记录缺陷烟条情况，立即重新抓取新烟条进行检测，提示操作人员检查设备质量缺陷相关点的运行状况。

2.3 烟条拆解

将检测完成的烟条，通过传动机构输送烟条至拆解工位。完成烟条到小盒全自动无损拆解，该设备将烟条无损分解到烟包列状态，按固定排列输出这些烟包至烟包外观质量检测装置，统一回收条盒废料。

2.4 小盒外观质量检测

拆解后的小盒按顺序排列，通过传动机构输送至小盒外观检测工位3。检测方法包括：①检测器件采用高像素的工业相机，同时配合合理的照明装置。机械方面则需要一套机构，能将烟包进行多次翻转及定位，使烟包每个面都能以合适的角度给相机拍照。采用电缸夹紧装置和皮带差速装置将烟包进行翻转或采用多自由度机械手的方式旋转烟包。②采用融入深度学习算法的视觉成像技术，以及传感器技术、物理测试方法等对小盒外观质量数据进行检测。检测内容包括：盒装、盒商标、盒拉线、盒透明纸盒免税标识的相关外观质量缺陷。③剔除存在质量外观缺陷的烟包，记录缺陷烟包情况，提示操作人员检查设备质量缺陷相关点的运行状况。

2.5 小盒拆解

小盒外观质量检测完成后，将无外观质量缺陷的烟包输送至“小盒至烟支全自动无损拆解设备”，输送和拆解过程中对烟包内的烟支排列、多支、缺支、内衬纸可见部分、白卡纸可见部分的质量及拉片拉力等进行检测，输出检测结果。

2.6 烟支外观质量检测

小盒拆解完成后，将烟支倒入转移模盒，烟盒废料统一回收，通过转移模盒将烟支送入烟支外观质量检测装置。采用辊子输送的方式，在输送过程中完成烟支外观质量检测，检测内容包括：烟支卷接、烟支端面、烟支段表面、滤嘴段表面相关外观质量缺陷，剔除存在外观质量缺陷的烟支，收集、记录缺陷烟支情况，输出检测结果，提示操作人员检查设备质量缺陷相关点的运行状况。

2.7 外观质量数据采集及分析

检测系统具有标准开放的数据库，每次检测到的烟条、小盒和烟支质量缺陷都被保存到数据库中，并根据不同缺陷对数据进行质量分析，同时为MES 系统提供开放的数据接口以提供质量数据指导设备的维护和检修。最终的检测结果，将形成报表打印出来或通过企业管理系统（MES、QMS、ERP 等）进行上传、保存，便于查看及后期大数据分析[2]。

3 结语

通过设计和研发“自动抓取烟条、烟条外观质量自动检测、烟条自动拆解、小盒外观质量自动检测、小盒自动拆解、烟支外观质量自动检测、外观质量特性数据采集和分析”成品卷烟外观质量智能检验工艺方法，能有效提高过程质量检验的智能化水平。同时，外观检测设备和拆解机构可根据实际烟条、烟包尺寸进行设计，大大提高了智能外观质量检验的柔性化。