魏新峰 鲁中甫 杨光露 王广胜

摘要：烟草质量的检测是烟草企业实际生产过程中必不可少的环节，文章针对烟草质量检测自动化程度低等问题，开发设计了一种嵌入式视觉在线智能检测系统。文章介绍了传统检测系统存在的弊端以及嵌入式视觉在线智能检测系统具有的优势;详细介绍了嵌入式视觉在线智能检测系统设计方案;进一步分析了嵌入式视觉在线智能检测系统功能结构及工作流程，通过自动识别判断烟草的缺陷，实现优劣烟草分拣。

关键词：智能检测;分拣系统;操作机构

中图分类号：TM933.4 文献标识码：A 文章编号：1001-5922（2021）01-0090-03

0引言

目前，我国大多数烟草生产流水线保证产品质量的方法还无法完全脱离人工检测筛选，人工检测一方面降低了检测质量和效率;另一方面不合格产品分拣困难，降低产品质量。随着人工智能的发展，科技检测技术已经应用到众多领域，慢慢取代了人工检测。在这种形势下，开发一种嵌入式视觉在线智能检测系统，不仅可以提高生产质量，同时还可以降低生产成本，提升烟草生产过程安全性。

1概述

1.1系统特点

自动化仪器仪表就是一种以微处理器为核心单元，同时兼有判断、检测和处理信息等功能的仪器。其最大的特点是具备信息检测和数据存储、运算的功能，同时还具有智能信息处理能力（自动故障诊断、自动量程转化等）。在数据处理与功能多样化方面都有了很大的提高。

1.2系统优势

自动化仪器仪表嵌人式视觉在线智能检测系统与传统仪器相比具有许多优势。

1）试验操作方面：传统的仪器检测需要测试人员携带多种仪器进行多项检测，当一个项目检测完成后，需要重新安装去检测下一个。如果所需电流不同，则需要多次搬运实验设备，测试效率不高，浪费人力物力，而且实验过程中存在安全隐患。视觉在线智能检测系统可以兼容不同电压、不同重量的检测设备，有效的减少人力资源浪费，提高了工作效率。

2）数据管理方面：传统的检测方式是人工计算实验结果，人工搜集数据，数据需要进行多次汇总，这种方式容易出现错误，影响数据质量，而且耗费人力物力。视觉在线智能检测系统可以自动采集数据，自动诊断检测结果。

3）安全保障方面：传统检测方式需要进行多次设备操作，实验场所不固定，人员与设备间无法进行隔离，存在一定的安全隐患。视觉在线智能检测系统可以进行软件控制，提高实验效率，避免失误操作，提高安全性。

2系统设计方案

2.1系统研究内容

一般系统的分拣设备有两种：手动式烟草分拣和传动式烟草分拣。本系统将手动分拣烟草与传动分拣烟草结合起来，让机器根据烟草类型进行自动选择。

2.2系统模型设计

为适应企业生产需求，将固有的繁琐程序简单化，利用计算机网络实现视觉在线智能检测系统。当启动操作系统以后，能够对计算机进行日常维护，系统模型如图1所示。如果检测过程中出现问题，通常不用借助外部程序，自身携带的操作系统可以进行重新启动，修复操作系统。

3系统界面功能设计

3.1系统总体结构

系统平台是在考虑视觉检测对环境的要求和系统功能的基础上完成设计的，其结构如图2所示。系统的组成是由迪文屏、SMT32单片机、openMV模块、无畸变镜头、遮光罩、待检测烟草、电驱动器、伺服电机、光电传感器等。工作流程是待检测烟草将零部件运送到传送带上，在经过openWV模块的图形图像算法运算后，将烟草的尺寸等信息传送给STM单片机，进过烟草分拣和光电传感器进行检测。

3.2硬件设计

如图3所示为控制系统的整体结构。系统使用的电流为220V，经过MP175电源转换单元将电压降为6V左右，然后给LED恒流驱动单元和光电模块进行供电，STM32单片机、迪文屏和openMV模块需要保证用电的安全性，因此，其都采用隔离电源;整个控制系统的核心是STM32单片机，其内部带有高级定时器和多路串口通信接口，并且可以产生高精度的伺服电机，可与迪文屏和openMV进行通信;而且在连接上都加入了光耦隔离芯片，可以防止干扰信号造成的四级与损毁。OpenMV模块的核心是一个stm32F7单片机，具有优越的视觉识别性能，而且成本低廉，但它不是控制单元，仅作为图像识别单元。

在设计电源模块时需要考虑带有舵机、光源等外设的最大功率，约为10.2W。设计采用Core sys-terns，Inc生产的MP715芯片，它是一款非隔离降压芯片，功率为700V，输出功能为10W，于传统的互感降器降压相比可以减小控制系统总面积，成本更低。其降压电路如图4所示，具有防止浪涌电压损坏系统，热敏电阻为19R。系统可以提高电源输出功率，采用全桥方式进行交流转直流，降低MPl75电源转换单元的发热量，提高直流电的输出功率，其输出电压与反馈电阻的关系为：

（其中V表示电压，R表示电阻。）

电源电路想要输出稳定，在设计PCB时，除了需要考虑元器件参数和选型之外，还需要考虑线路布局，具体有以下3点：①在走MP175降压电路线路时不能直接从电感输出端进入，需要在电容之后，而且要远离电感等干扰源;②增加管脚上的铺铜量;③输出电容、二极管和芯片的回路要尽可能小。

3.3软件设计

系统软件由两部分组成：STM32自动控制程序和openMV烟草检测程序，其工作流程如图5所示。工作流程如下：先獲取图片，根据染色查找烟草，对其进行二值化，再查找边沿，接着查找烟草中心轴，计算中心轴长度，由此判断烟草是否合格，单片机接收信息是通过串口发送。

系统通电之后开始初始化，当迪文屏启动之后，按下启动键，之后openMV模块将进人工作状态。当设备在运行时，STM32单片机会产生控制伺服电机运行的PVM波，openMV在接收到信息后查看烟草是否合格，当控制舵机将叶片旋转到正确位置，通过光电开关，完成一次检测。

4结语

文章介绍的嵌入式视觉在线智能检测系统结合了传统检测模式与人工智能。通过STM单片机与open.MV结合设计了一种可以在线检测识别烟草质量的系统，具有自动化程度高、生产成本低、应用性灵活等特点，适用于企业生产的烟草质量检测，具有广阔的应用前景和竞争力。