袁 興 張樂(lè)年 聞 平

（1.南京大樹(shù)智能科技股份有限公司，南京 211100；2.南京航空航天大學(xué)機(jī)電學(xué)院，南京 211100）

隨著工業(yè)水平的發(fā)展，現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)檢越來(lái)越重視。卷煙生產(chǎn)企業(yè)現(xiàn)在也以生產(chǎn)食品的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)高標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)卷煙產(chǎn)品，而其工藝質(zhì)檢水平直接影響卷煙的質(zhì)量，因此卷煙生產(chǎn)企業(yè)對(duì)工藝質(zhì)檢非常重視。

煙草異物智能剔除系統(tǒng)在卷煙生產(chǎn)中起著重要的質(zhì)檢作用，該系統(tǒng)能有效的剔除煙草中的各種異物，從而保證卷煙生產(chǎn)中不含雜物，提升卷煙的質(zhì)量。該系統(tǒng)中的光源視頻系統(tǒng)是核心部件，其對(duì)檢測(cè)效果起著關(guān)鍵的作用。

本文重點(diǎn)研究了基于水冷系統(tǒng)的 LED背景光源系統(tǒng)，論述了其構(gòu)成原理，并應(yīng)用于煙廠(chǎng)生產(chǎn)實(shí)際中。

1 煙草異物智能剔除系統(tǒng)和LED光源系統(tǒng)簡(jiǎn)介

1.1 煙草異物智能剔除系統(tǒng)

煙草異物智能剔除系統(tǒng)是一種集光機(jī)電一體化智能設(shè)備，其涉及光學(xué)技術(shù)、電機(jī)技術(shù)、圖像識(shí)別處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、實(shí)時(shí)控制技術(shù)、電子電工技術(shù)、新型機(jī)械結(jié)構(gòu)技術(shù)等先進(jìn)理念技術(shù)，是一個(gè)涵蓋多領(lǐng)域的復(fù)雜控制設(shè)別系統(tǒng)。

煙葉通過(guò)高速線(xiàn)掃描圖像采集區(qū)域時(shí)，相機(jī)實(shí)時(shí)采集煙葉圖像，并實(shí)時(shí)通信發(fā)給軟件分析處理系統(tǒng)，后臺(tái)軟件系統(tǒng)通過(guò)顏色、形狀、紋理等和基準(zhǔn)對(duì)比來(lái)分析是否是雜物，若分析后是雜物則啟動(dòng)控制相應(yīng)的高速電磁閥吹落雜物，達(dá)到檢測(cè)效果。

煙草異物智能剔除系統(tǒng)主要由攤薄輸送部分、視頻部分、照明背景光源部分、軟件分析系統(tǒng)、電控部分等構(gòu)成，圖1為煙草異物智能剔除系統(tǒng)產(chǎn)品圖。

圖1 煙草異物智能剔除系統(tǒng)產(chǎn)品圖

1.2 LED光源技術(shù)

LED（發(fā)光二極管）是由數(shù)層很薄的攙雜半導(dǎo)體材料制成，一層帶過(guò)量的電子，另一層因缺乏電子而形成帶正電的“空穴”，當(dāng)有電流通過(guò)時(shí)，電子和空穴相互結(jié)合并釋放出能量，從而輻射出光芒，其有紅、綠、藍(lán)三色構(gòu)成，通過(guò)三色的不同調(diào)節(jié)顯示不同顏色。

LED光源具有節(jié)能環(huán)保、壽命長(zhǎng)、光色純正、發(fā)熱量少、小型響應(yīng)時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)。是光源發(fā)展的趨勢(shì)。

1.3 水冷制冷技術(shù)

水冷制冷技術(shù)根據(jù)“水蒸發(fā)吸收熱量，蒸發(fā)面積影響蒸發(fā)效率”這一自然物理現(xiàn)象，當(dāng)風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)冷氣機(jī)腔內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，使機(jī)外空氣流進(jìn)多孔濕潤(rùn)的濕簾表面進(jìn)入腔內(nèi)，空氣與水分充分接觸的同時(shí)是濕簾上的水蒸發(fā)，帶走大量的濕熱，是經(jīng)過(guò)濕簾的空氣干球溫度降至接近于機(jī)外空氣的濕球溫度，即冷氣機(jī)出口的干球溫度比室外干球溫度低 5～12℃，空氣愈干熱，其溫差愈大，降溫效果越好。水冷制冷系統(tǒng)具有環(huán)保、增濕、低耗等優(yōu)點(diǎn)。

2 基于水冷系統(tǒng)的LED背景光源系統(tǒng)的原理與實(shí)現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)運(yùn)行構(gòu)成

圖2為基于水冷系統(tǒng)的LED背景光源系統(tǒng)構(gòu)成框架圖。該系統(tǒng)主要由LED上下背景光源、可調(diào)電源、溫度檢測(cè)、電源調(diào)節(jié)系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)等構(gòu)成。

圖2 基于水冷系統(tǒng)的LED背景光源系統(tǒng)圖

水冷系統(tǒng)給上下LED光源、可調(diào)電源、視頻光源部分制冷，電源調(diào)節(jié)控制實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)可調(diào)電源來(lái)控制LED背景光源。

2.2 系統(tǒng)運(yùn)行原理

LED背景光源由上下光源構(gòu)成，其給視頻相機(jī)圖像采集起到背景的效果，從而可以更加好的達(dá)到檢測(cè)效果?？烧{(diào)電源給LED供電，電源調(diào)節(jié)控制通過(guò)調(diào)節(jié)紅、綠、藍(lán)三色光源的亮度來(lái)達(dá)到調(diào)光的效果，從而滿(mǎn)足圖像采集分析的效果。

同時(shí)視頻部分實(shí)時(shí)將現(xiàn)場(chǎng)的煙片圖像顏色反饋給電源調(diào)節(jié)控制，電源調(diào)節(jié)控制實(shí)時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)煙葉顏色來(lái)調(diào)節(jié)光源的顏色，從而使背景光源顏色滿(mǎn)足圖像采集與檢測(cè)的要求，系統(tǒng)采用PID調(diào)節(jié)的方式，根據(jù)給定和反饋值，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)LED電源的給定，從而調(diào)節(jié)光源顏色。圖3為電源調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)圖。

水冷系統(tǒng)給LED上下光源、可調(diào)電源、視頻部分制冷，同時(shí)電源調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集LED光源的溫度，來(lái)檢測(cè)水冷的效果，如果LED光源溫度超溫，就報(bào)警提示水冷效果不行，同時(shí)降低LED光源的供電電壓值或者關(guān)閉 LED光源，起到保護(hù) LED光源的效果。圖4為水冷制冷系統(tǒng)圖。

圖3 電源調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)圖

圖4 水冷制冷系統(tǒng)圖

2.3 系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用

基于水冷系統(tǒng)的LED背景光源系統(tǒng)，由于具有光源穩(wěn)定、發(fā)熱小、壽命長(zhǎng)、制冷效果好等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用。同時(shí)采用水冷制冷系統(tǒng)能很好的滿(mǎn)足制冷的要求，功耗也低，制冷效果好。

在煙草異物智能剔除系統(tǒng)中也采用該光源系統(tǒng)，在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，能很好的提升圖像的檢測(cè)效果，滿(mǎn)足煙廠(chǎng)的工藝檢測(cè)要求。圖5為現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際水冷LED背景光源應(yīng)用效果圖。

3 結(jié)論

煙草異物智能剔除系統(tǒng)在煙草生產(chǎn)中起著重要的檢測(cè)作用，他能提升煙草卷煙生產(chǎn)的水平，實(shí)時(shí)剔除煙草中的各種雜物。而在該智能系統(tǒng)中，視頻光源系統(tǒng)是核心，視頻光源的性能優(yōu)異直接關(guān)系到檢測(cè)效果，背景光源系統(tǒng)相當(dāng)于是圖像采集的背景，他對(duì)圖像采集效果起到關(guān)鍵的作用。

圖5 水冷LED背景光源實(shí)際效果圖

基于水冷系統(tǒng)的 LED光源系統(tǒng)具有制冷效果好、功耗低、光源穩(wěn)定、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在逐步被現(xiàn)代工業(yè)所采用，來(lái)滿(mǎn)足環(huán)保綠色節(jié)能的要求。

煙草異物智能剔除系統(tǒng)采用基于水冷系統(tǒng)的LED上下背景光源系統(tǒng)，在實(shí)際應(yīng)用中效果明顯，能顯著提升異物的檢測(cè)效果，滿(mǎn)足煙廠(chǎng)生產(chǎn)工藝水平要求，提升卷煙生產(chǎn)的水平質(zhì)量。

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