烟丝杂物智能剔除装置的研制

烟丝杂物智能剔除装置的研制

李梦奇

（河南中烟工业有限责任公司许昌卷烟厂，河南许昌  461000）

前言

在卷烟生产过程中，混入烟丝中的杂物如烟包包装纸盒、塑料包装带等，如果没有被准确剔除而流入下游工序，会严重影响卷烟成品质量，给消费者带来不良体验。许昌卷烟厂目前的烟丝杂物剔除流程较为简单，仅在切丝前进行自动光学检测剔除，并在切丝后每条产线安排一名工人进行人工检测及剔除，存在较大的漏检风险。

因此，在产线合适的地方加装异物监测点，实时准确地识别烟丝杂物是十分必要的。为此有必要对开发部署一套烟丝杂物智能剔除装置，在切丝后工序智能检出产线烟丝表面杂物，降低产线工人的工作强度及杂物漏检的风险，提高生产过程的控制能力。

名词解释：

光电除杂设备：光电除杂设备主要用于卷烟企业的制丝生产线中剔除烟叶中异物(如麻绳、纸片、金属物、石块、土块、霉变烟叶等)的一种集光机电一体化的智能设备。主要利用高速摄像机图像捕捉识别技术，进一步剔除物料中的烟草杂物。

烟草杂物：指片烟原料带来或者卷烟生产过程中产生的、对卷烟产品或者卷烟设备有危害的非烟草物体以及霉变的烟丝、叶片。按危害程度划分，可分为：一类杂物，如塑料纤维、油污杂物、金属物、小石块等;二类杂物，如纸屑、麻片、绳头等;三类杂物，如一些对卷烟内在质量无明显影响的非烟草类植物纤维。

一、选择课题

（一）需求提出

1、烟草杂物对成品烟质量影响大

烟草杂物体积小，重量轻，来源广泛并且种类繁多，对烟草产品生产过程危害较高。除杂设备除杂效果不佳会导致烟草杂物流入后续工序，引发以下问题：

（1）影响烟草产品香气、吸味等内在品质。烟草杂物在后续烟丝烘干工序过程中产生异样气味，随烟丝卷制成烟支后燃吸时会产生刺鼻、呛人的感觉。

（2）影响卷烟成品的外观。带有尖锐棱角的细小杂物如果随烟丝卷制成烟支会扎破烟支，产生气孔。

（3）损坏烟机设备。硬质杂物在烟草加工过程中会损坏设备。

2、设备改造工期和调试时间要求高

切丝机岗位承担的生产任务重，在生产工序中位于承前启后的位置，切丝工序生产受阻会影响前后生产工序的开展，准时生产要求高，对设备改造工期提出了更高的要求，设备改造要保证在不影响正常生产的前提下快速投入使用并取得显著效果。

3、设备改造空间有限

生产车间设备布局位置已经固定切丝机与上下游工序设备间布局 连接紧凑，沿物料前进的水平方向内改动空间十分有限，纵深方向改造会增加物料运输距离会对现有加工工艺产生影响。

4、制丝烟丝杂物检测方式存在效率低、漏报风险高的问题

目前烟丝杂物剔除的流程较为简单，仅在切丝前进行自动光学检测剔除，并在切丝后每条产线安排一名工人进行人工检测及剔除，占用人力较多，而且耗费工时较长，且存在较大的漏检风险。

图1-1  切丝机人工挑选除杂流程图

小组成员统计了2022年1月-5月切丝后人工杂物剔除用时，并统计如下：

表1-1  2021年8月-12月清除堵塞条烟消耗时间统计表

制表人：周晓 时间：2019年6月6日

从上图表可以看出，每个月切丝机进行人工杂物剔除的时间平均为267.2min，人工杂物剔除耗时耗力太大，与厂降本增效目标相悖。

人工检测的方式还存在两点问题：一是振动槽振动频率高，长时间的观察容易对产线工作人员的视力造成伤害；二是切丝后，振动频率高，导致工作人员眼部疲劳，增大漏检的风险。

需求提出：亟须在有限的空间和时间内，开发部署一套烟丝杂物智能剔除装置，在切丝后工序智能检出产线烟丝表面杂物，降低产线工人的工作强度及杂物漏检的风险。

（二）需求确认

小组成员征求了车间管理、维修、操作等多层面的改善需求，绘制了需求确认统计表可知，现有技术层面不能改善人工进行烟丝杂物剔除的问题，需要研制一种新的装置或方法，代替人工剔除，达到提升工作效率、降低劳动强度和生产风险的目的。

（三）创新思路

鉴于小组成员调查和总结的实际情况，决定在切丝机后便于烟丝杂物检测的位置通过技术引进或技术创新，设计一种切后烟丝的自动化、智能化检测装置，对切丝后的烟丝进行实时监测，出现杂物时第一时间报警，解决以往切丝后人工剔除杂物效率低、易漏查等问题，提高制丝生产的自动化、信息化水平，为未来大规模智能化、无人化建设做准备。

结论：

经查新表明，没有已经成型的针对切丝机后烟丝杂物剔除的装置。

但目前可以应用于烟丝杂物剔除的方法或装置有：利用金属探测仪剔除金属杂物、风选剔除梗签和较重的异物、摄像头式光学分类系统、激光分选系统。

我厂切丝机前装有金属除杂装置，切丝机岗位后的烘丝机处装有柔性风选剔除梗签的装置，金属探测仪、风选等单一的异物剔除设备,其目的是剔除金属和梗签，不适用于切丝后杂物的剔除。

切丝后杂物类型主要为塑料绳、皮带白边、麻绳、皮革、纸板等，对剔除这些轻质杂物,国内外烟草企业大多采用的在线异物剔除系统类型主要有摄像头式光学分类系统和激光分选系统等两类。 结合我厂现有的位于叶片加料处的光电类除杂设备的工作原理，考虑采用摄像头式光学分类系统，其结构如图1-2：

图1-2  光电式烟草异物剔除系统结构示意图

烟草异物智能剔除系统由四个主要部件组成，包括进料输送机构、视频组件、回收箱和电控柜。通过这四个组件协调工作，对烟叶中的异物进行识别、分拣与剔除。