基于二级梳排结构的梗签剔除物中回收烟丝的方法及装置

技术领域

本发明属于烟草制造技术领域，涉及从烟丝混合物中回收烟丝的方法及装置，具体涉及基于二级梳排结构的梗签剔除物中回收烟丝的方法及装置。

背景技术

卷烟生产过程中，打叶复烤后的烟叶需要经切丝加工，烟叶上的茎梗在切丝过程中也被切成梗签，卷烟中的梗签影响卷制质量，容易刺破卷烟纸，造成卷制跑条，另一方面烟支中梗签会影响到品吸的感官质量。因此在卷烟生产过程中的切丝后和卷制前都有烟丝和烟梗的分选工序，将烟梗从烟丝中分离出来，得到洁净的烟丝。

目前的现有技术多采用风选的工艺，利用风力大小调节将较重的梗签从较轻烟丝中分离出来，但结团的烟丝和烟梗无法分离，且在分选过程中对风力的调节要求较高，而且，演示和梗签吸收水分的能力差异大，等众多因数造成分选后的烟梗中含有大量的烟丝(约70％为误剔除的烟丝)，造成极大的浪费，增加生产成本。多家企业研究开发了从这些梗签剔除物中回收烟丝的方法和装置，但均具有缺陷，效果无法令人满意。

公开号为CN 108541996B的中国发明专利公开了一种从梗签中回收品质无损烟丝的方法，其主要是用雾化水对梗签与烟丝的混合物进行回潮处理，烟丝吸潮而由卷曲状态变为舒展状态，而梗签形状基本保持不变；再经过风分器进行分选，由此从梗签中回收品质无损烟丝。但该方案缺点有二：

1，由于该方法需要进行回潮处理，对烟丝的水分控制有较大影响。

2，由于该方法依旧采用风选的原理，风力的调控仍然是其技术难点。

公开号为CN 103537440 B的中国发明专利公开了一种离心抽取式梗签剔除物中烟丝回收装置，包括内筒和外筒，梗签剔除物从梗签剔除物入口通过旋转进料器进入到外筒内，梗签剔除物由旋转进料器的离心力带动下被甩出，由于烟丝和梗签的密度不同，梗签的密度大于烟丝的密度，梗签会被甩离至外筒，烟叶在内筒被收集再利用。但该装置对于成团的烟丝梗签混合物无法完成风选，影响效率及可靠性。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种高效、可靠的从风选出来的含烟丝的梗签混合物中回收烟丝的方法及装置。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

基于二级梳排结构的梗签剔除物中回收烟丝的装置，包括直线振动输送机、多级团丝梳散装置、输送皮带机、触发编码器、图像采集相机、辅助光源系统、工控机、高速剔除阀、梗签通道、梗签收集装置、烟丝通道、烟丝收集装置，所述多级团丝梳散装置设置在直线振动输送机上方；所述多级团丝梳散装置包括若干组排梳，每组排梳包括凸轮、传动同步带轮组、梳排固定架、无杆气缸、第一梳排、第二梳排、驱动电机、驱动轴；所述驱动电机通过传动同步带轮组连接至驱动轴，凸轮固定在驱动轴上，第一梳排固定在梳排固定架上，无杆气缸固定在梳排固定架上，第二梳排与无杆气缸连接，梳排固定架与凸轮相接触，梳排固定架随凸轮的转动而运动；所述输送皮带机设置在直线振动输送机输出端；所述烟丝收集装置设置在输送皮带机输出端；所述触发编码器安装在输送皮带机驱动轴上；所述图像采集相机用于采集输送皮带机上输送的物料图像，所述辅助光源系统用于提供相机照明；所述工控机用于接收图像采集相机采集到的图像，进行图像处理识别出梗签后输出识别结果；所述高速剔除阀安装在输送皮带机尾部，用于将剔除出的梗签通过便签通道输送至梗签收集装置。

进一步的，所述若干组排梳距离烟丝梗签混合物的高度不一。

进一步的，所述若干组排梳沿直线振动输送机的传输方向从高到低设置。

进一步的，所述排梳为三组。

进一步的，所述图像采集相机固定在输送皮带机尾部的图像采集装置安装支架上。

进一步的，所述辅助光源系统安装在图像采集安装支架上，包括两组专用聚光光源，光源照射的光线聚焦在图像采集相机扫描线上。

基于二级梳排结构的梗签剔除物中回收烟丝的方法，包括如下步骤：

步骤一、将梗签烟丝混合物放置在直线振动输送机上；

步骤二、梗签烟丝混合物经直线振动输送机平整铺平摊薄，结团的烟丝梗签混合物由多级梳散装置反复平梳扯散，摊薄后的烟丝梗签混合物自由下落到输送皮带机上；

步骤三、皮带机使得下落到皮带机上的烟丝梗签混合物加速离散，编码器输出采图指令；

步骤四、图像采集相机采集皮带机上的图像；

步骤五、工控机根据采集到的图像进行图像处理识别出梗签，给出识别结果；

步骤六：根据识别结果，结合皮带运行速度，把剔除信号输送到剔除板，发出剔除指令；

步骤七：剔除板根据剔除指令驱动高速剔除阀；

步骤八、高速剔除阀动作，输出高速气流将梗签吹至梗签通道，梗签经梗签通道落入梗签收集装置，实现梗签剔除；

步骤九、烟丝和梗签通过相应通道进入对应的收集装置。

进一步的，多级梳散装置中的各级梳排插入到不同高度的梗签烟丝混合物中平梳扯散。

进一步的，每级梳排中第一梳排和第二梳排同时动作插入到结团烟丝梗签混合物，气缸拉动第二梳排动作梳散结团的烟丝梗签混合物。

进一步的，皮带机运转速度大于烟丝梗签混合物下落速度。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：

本发明提供的装置及方法能够高效快速地对成团的梗签烟丝混合物进行梳散，基于采集疏散和分离后的含烟丝的梗签图像，识别图像中的烟丝和梗签，通过高速气流把梗签剔除出来，充分进行烟丝和梗签的分离，从而实现烟丝的回收。本发明无需对梗签剔除物进行回潮处理，并且没有风选的参与，不会对烟丝的水分造成影响，不会对烟丝产生造碎。本发明误选率低，可靠性强，并且烟丝无损、高速、高效，节约了卷烟的生产成本。

附图说明

图1为本发明提供的基于二级梳排结构的梗签剔除物中回收烟丝的方法步骤流程图。

图2为本发明提供的基于二级梳排结构的梗签剔除物中回收烟丝的装置整体结构示意图。

图3为多级团丝梳散装置结构示意图。

图4为梗签烟叶混合图，方框内为梗签。

图5为提取出的梗签二值图。

具体实施方式

以下将结合具体实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

如图2所示，本发明提供的基于二级梳排结构的梗签剔除物中回收烟丝的装置，包括直线振动输送机1、多级团丝梳散装置2、输送皮带机3、触发编码器4、图像采集相机5、辅助光源系统6、工控机7、高速剔除阀8、梗签通道9、梗签收集装置10、烟丝通道11、烟丝收集装置12。直线振动输送机1、输送皮带机3、烟丝收集装置12依次排开，多级团丝梳散装置2安装在直线振动输送机1上方，直线振动输送机1将烟丝梗签混合物平整铺平摊薄，多级团丝梳散装置2将直线振动输送机1上结团的烟丝梗签混合物反复平梳扯散，直线振动输送机1将烟丝梗签混合物输出至输送皮带机3，皮带机3的转速可调，运转速度大于烟丝梗签混合物下落速度(实施例皮带机转速为3m/S)，使得下落到皮带机上的烟丝梗签混合物进一步离散。输送皮带机3驱动轴安装有触发编码器4；输送皮带机3尾部有图像采集装置安装支架，支架上端固定线阵的图像采集相机5；辅助光源系统6由两组专用聚光光源组成，安装在图像采集安装支架上，两组聚光光源成一定角度安装，光源照射的光线聚焦在图像采集相机扫描线上；高速剔除阀8安装在输送皮带机3尾部，梗签通道9、烟丝通道11亦均设置在输送皮带机3尾部，梗签通道9连通高速剔除阀8出口和梗签收集装置10，烟丝通道11连通输送皮带机3出口和烟丝收集装置12。由于高速剔除阀输出的气流较快，因此梗签收集装置10设置的位置较烟丝收集装置12距离输送皮带机3更远。图中为显示方便，梗签收集装置10、烟丝收集装置12呈一条直线，但实际应用中，可根据需要设置高速剔除阀的位置，从而适应性地调整梗签收集装置的位置。工控机7能够接收图像采集相机5采集到的图像，进行图像处理识别出梗签后输出识别结果。工控机7与信号处理板连接，信号处理板用于根据识别结果结合皮带运行速度计算得到剔除信号，信号处理板与剔除控制板连接，剔除控制板用于控制高速剔除阀动作。信号处理板、剔除控制板可设置在电控柜中，工控机及电控柜可以独立设置，也可以安装在装置的适当空余位置。高速剔除阀8可设置多个，本例中具有一组12个，可对应图像采集相机5扫描线上的不同点位，实现快速精准的剔除。

多级团丝梳散装置2设计有若干组高度不同的梳排，图2示例中包含三组按照送料方向平行设置的梳排，三组梳排同步控制，各自具有驱动轴，各级排梳距离烟丝梗签混合物的高度从高到低，随着电机及气缸的驱动逐步将不同高度，不同大小的结团烟丝梗签混合物梳散。每级排梳包括凸轮21、传动同步带轮组22、梳排固定架23、无杆气缸24、第一梳排25、第二梳排26、驱动电机27、驱动轴28。梳排固定架23与直线振动输送机1的架体活动连接。驱动电机27通过传动同步带轮组22连接至驱动轴28，凸轮21由平键与驱动轴28固定连接，驱动轴28旋转带动凸轮21转动。第一梳排25固定在梳排固定架23上，无杆气缸24固定在梳排固定架23上，第二梳排26连接在无杆气缸24的活塞固定端。第二梳排26和第一梳排25平行设置。梳排固定架23的上平面与凸轮21面接触，凸轮21转动使得梳排固定架23上下运动，从而令第一梳排和第二梳排上下运动。

基于上述基于二级梳排结构的梗签剔除物中回收烟丝的装置，本发明还提供了相应的实施方法，包括如下步骤：

步骤一、梗签烟丝混合物上料，将梗签烟丝混合物放置在直线振动输送机1上；

步骤二、梗签烟丝混合物经直线振动输送机平整铺平摊薄，结团的烟丝梗签混合物由多级梳散装置反复平梳扯散，摊薄后的烟丝梗签混合物自由下落到输送皮带机上；

本步骤中，多级梳散装置通过以下过程进行平梳扯散：驱动电机27通过传动同步带轮组22、驱动轴28，使得凸轮21旋转，凸轮21的旋转使得梳排固定架23下压，第一梳排25和第二梳排26同时动作插入到结团烟丝梗签混合物，此时无杆气缸24拉动第二梳排26动作平行远离第一梳排25一段距离，从而梳散结团的烟丝梗签混合物，凸轮21转动，无杆气缸24退回，完成一个运动周期。

步骤三、皮带机运转速度大于烟丝梗签混合物下落速度(实施例皮带机转速为3m/S)，使得下落到皮带机上的烟丝梗签混合物进一步加速离散，安装在皮带机上的编码器输出采图指令；

步骤四、光源辅助照明、图像采集相机采集图像；

步骤五、工控机将采集到的图像基于计算机视觉技术进行图像处理识别出梗签(图5为梗签烟叶混合图，方框内为梗签，图5为识别得到的梗签二值图)，给出识别结果输送到信号处理板；计算机视觉技术可采用现有技术中的识别算法。

步骤六：信号处理板根据识别结果，结合皮带运行速度，把剔除信号输送到剔除板，发出剔除指令；

步骤七：剔除板根据剔除指令驱动高速剔除阀。

步骤八、高速剔除阀动作，输出高速气流将梗签吹至梗签通道，梗签经梗签通道落入梗签收集装置，实现梗签剔除；

步骤九、烟丝和梗签通过相应通道进入对应的收集装置。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。