复烤生产线实时监测与纠错系统分析张天垚

复烤生产线实时监测与纠错系统分析张天垚

张天垚

（红塔烟草（集团）有限责任公司昭通卷烟厂云南省昭通市657000）

摘要：在烤烟生产线的运行过程中，产品可能会出现一些问题，例如质量不够、形状不均等，如何有效地对其进行监测与辨析，并加以纠错，是工业生产线工作的核心环节，本文通过图像识别技术的分析，对其在生产线监测过程中的应用展开探讨。

关键词：复烤生产线；实时监测；纠错

1引言

随着科技的发展，人工智能技术已经逐渐走进了我们的生活，机器视觉是人工智能领域的一个重要发展方向，主要是采用机器来代替人进行观察和判断。车间在打叶复烤生产过程中，不时因烟叶堵料造成一次润叶，二次润叶、筛砂筒、挑选台、一级打叶机等设备停机。而停机原因是烟叶质量较好，叶片长、油润好，在烟叶预处理加工过程中，烟叶缠绕在一起，产生烟叶缠绕、扭结等问题，使烟叶水分和温度不均匀，容易形成烟叶堵料，造成设备故障停机，全线产品质量波动。对其进行监测与纠错是极为关键的，这一技术的核心工作为图像的检测与处理，图像处理可以有效地对烤烟生产过程中出现的问题进行监测与纠错，使其生产更加地规范化。

2图像识别技术分析

2.1概述

图像处理是人工智能领域的一个重要的分支，图像处理技术可以分为两大部分，第一类是基于机器学习的，第二类是基于统计方法的，根据实现的原理可以划分为基于几何特征、基于模型、基于统计方法、基于神经网络等。图像识别算法，采用主流的深度学习方法来进行特征值提取，通过卷积神经网络对图像进行识别，通过多层特征的融合来使得运算量降低，识别速度加快，通过基本的特征信息，从而反映出高级别的属性特征，同时可以对不清晰的图像、动态的图像进行较为精确的识别，其识别准确度较高，抗干扰性较强。基于深度学习的特征提取算法，通过较大规模的图像库进行训练，使得图像识别模型的准确度非常高，同时时间减小，可以达到万分之一秒。

2.2主流图像处理方法

2.2.1基于几何特征

基于几何特征的方法，主要是在图像中寻找特征，将特征点之间的距离和比例进行归纳，通过临近的方法来识别图像，这样的方法比较快，内存占用少，但是对于光照变化来说不敏感，同时对于动态变化的图像，它将无法识别。

2.2.2基于模型

基于模型的方法，主要采用马尔科夫模型，这种模型的方法，主要是通过数学的统计性的问题。以人脸图像的监测识别为例,马尔可夫的状态包括前额、眉毛、眼睛、鼻子、嘴和下巴,这些状态以相同的顺序从上到下出现,表现为隐马尔可夫模型的特性状态。这种方法对于样本的要求较高，需要建立较为可靠的模型。

2.2.3基于统计

基于统计学的方法，主要是通过提取图像中光照、位置等特征向量，来进行图像的重构，来判断这些特征所表现的否是被识别的物体，优点在于识别速度较快，缺点在于对于动态的图像处理较差。

2.2.4基于神经网络

基于神经网络的图像处理方法，主要是采用机器学习的方案，就是通过多张图像进行模型的训练，然后对其参数进行调整，然后对所要识别的图像进行分类，来判断它是否是被识别的图像，这样的算法识别成功率较高，但是运算时间较长。

2.2.5基于深度学习

深度学习也是一种复杂的神经网络，主要是采用一些低层的特征来进行高层特征的表示，它对于计算性能要求较高，可以利用空间的相对关系来进行降维，使得训练性能提升，结合实际情况下的深度学习，效率非常高。

3图像识别在烟叶烤制纠错监测中的应用

针对半自动分拣系统优化的重点是检测与识别。烤烟图像在线识别系统主要由硬件系统和软件系统组成。硬件系统主要包括：高速CCD相机，图像采集卡，LED光源设备、工控机。其他辅助设备：遮光隧道、光电传感器、控制柜等。软件系统分为图像处理和非图像处理两个部分。在进行数据交换时，软件系统主要完成两项工作，接收来自上位机的待识别订单信息以及将识别的结果传回给上位机。图像处理部分主要完成烤烟的图像处理，包括图像预处理，特征提取、图像识别等功能。非图像处理系统主要有以下几个功能，其中系统自检主要完成系统运行正常与否的检测，包括传感器、相机、PLC及板卡的运行情况，并将检测结果传送给主模块。发现不正常的烟叶，要及时地进行剔除，对于摆放不正确的要进行纠正，做到生产标准化。

网络虚拟服务器是工业监测纠错系统的关键环节，网络虚拟服务器集群技术主要基于计算机集群，这可以大大减轻服务器端的压力，通过负载均衡的设计可以让集群的工作性能大大提升。虚拟服务器则是搭建了这样的平台，利用此技术可以极为方便地利用各种服务器和电脑进行集群的构建。通过虚拟资源的分配与大数据集群的构建可以很好地实现负载调度，做到服务接口的完善，同时，集中优势力量来进行负载均衡设计大大减轻了硬件负担，因此可以延长其使用寿命，并让其以较好的状态来进行大容量分布式集群计算。目前在国内外的研究中，还存在一些不足，主要包括对算法结构与服务器虚拟化的安全性设计不够合理，因此，应当加强安全管理，保障虚拟服务器的数据能够多次校验，保证精确性。烤烟监测纠错系统管理界面较为清晰简洁，系统管理层次明确，容易管理，对系统应该和用户的使用习惯相适应，从而让其更好地为用户而服务。

4总结

随着计算速度和准确率的不断提升，机器视觉图像处理的应用越来越普遍，同时推动了图像识别技术的发展速度，图像处理虽然有很多无法克服的缺点，但是借助这一重要的科技发展趋势，也在一步一步推动各行业蓬勃发展，让生活更加智能化。它可以使得烤烟的生产更加地规范化，使其成品更加标准。图像处理大大的减少了人力的成本，提升了工作的效率，图像处理是重要的技术基础，它在工业生产领域有着深远的影响。

参考文献

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[4]周阳,吴海姬,周建新,王秋东,司风琪,徐治皋.基于PI数据库的SIS报表解决方案[J].中国电力.2008(06)

作者简介

张天垚（1986-12），男，汉族，籍贯：云南省昭通市，学历：大学，研究方向：机电工程，工业工程。