2024年底，中船集团旗下昆船公司所属的昆船研究院公司机器视觉团队与某企业联合立项的“基于AI视觉技术的碎片烟杂物检测及剔除方法研究”课题成功通过行业验收。经过3年的技术攻关，团队通过大量的技术创新研究、试验验证和数据分析，解决了碎片烟来料均匀性及摊薄的处理难题，创新性地将AI深度学习技术应用于烟草视觉检测领域，在此基础上集光学、机械、电气等多学科优势，研发出一套基于AI视觉技术的碎片烟杂物检测及剔除系统，实现碎片烟与杂物精准分离，获得行业认可。
打破垄断
异物剔除机作为保障卷烟质量安全的关键设备，最早应用于烟草打叶复烤和制丝生产环节，主要目的是在线剔除混杂在烟草中的橡胶、动物毛发、麻绳线头、碎纸板、塑料碎片等可能危害人体健康的杂物。基于此，国家烟草专卖局明确规定，所有打叶复烤线和制丝生产线必须配置该设备。在2001年之前，我国该领域完全依赖进口设备，直到这一局面最终被深耕烟草制丝设备十余年的昆船公司打破。作为行业领军企业，昆船公司于2001年率先启动国内首台套异物剔除机的自主研发工作。
当时，唐向阳博士率领产品研发团队，前往国内大型卷烟厂实地调研，了解国外进口异物剔除机的技术原理、产品性能、使用现状等情况。在此基础上，项目团队开始研发设计自己的异物剔除机。他们利用可见光图像识别原理及高速稳定的嵌入式控制技术进行产品研发，设计产品零部件图纸数百张。在原理样机组装调试过程中，团队成员与装配钳工、电气装配工等协同配合，边干边摸索，及时解决技术难题。原理样机定型后，项目团队进行了大量实用测试，为掌握设备详实参数，团队成员在实验现场每天三班倒值守，跟踪异物剔除机与其它烟草加工设备的协同联动情况及实用效果，收集分析产品参数并持续改进完善。经过三年多的设计、生产、组装、测试、在线应用等艰苦努力，第一台国产异物剔除机于2005年获国家烟草专卖局鉴定通过。自此，产品全面投入国内卷烟生产市场，有效解决了该项产品由国外垄断的问题。
研制出国产化首台套异物剔除机并成功应用后，项目团队结合用户不同场景使用要求，陆续研发出FT431—FT438共八个型号的异物剔除机，广泛应用于3000kg—12000kg不同流量的烟草打叶复烤线和烟草制丝生产线，深受用户欢迎。
FT435型异物剔除机
创新突破
随着人工智能的不断兴起和广泛应用，昆船研究院公司项目团队抓住机遇独辟蹊径，成功研制出基于AI视觉技术的碎片烟杂物检测及剔除系统，在多个方面实现行业技术突破，再次展现了项目团队的技术创新能力。
基于AI视觉技术的杂物检测剔除系统与多年前研制的异物剔除机在原理、性能等方面存在巨大差异，面对市场提出的新要求新挑战，尽管首次研制工作困难重重，但项目团队迎难而上，成功解决了碎片烟物料的单层化处理难题，利用AI的深度学习能力和先进算法技术，从颜色、形状、大小、纹理等多个维度对杂物进行自动识别和精准定位，通过反复测试和训练，构建出一套能够对碎片烟杂物进行目标检测的卷积神经网络模型，能够更快、更准确地检测和剔除杂物，实现标样杂物识别率95%以上，剔除率达90%以上，实际杂物剔除率较过去提升50%以上，极大提高了卷烟生产效率和产品质量。
拓展势能
昆船研究院公司项目团队不断强化AI视觉技术在既有传统产业——烟草制丝与打叶复烤产线杂物剔除领域应用的同时，努力在技术研发创新中拓宽工作思路。
首先是利用AI视觉技术成功研发出叶片结构检测装置，能够更加直观、无损、快速地检测烟叶生产质量，形成了CA813—Ⅱ、CA813—Ⅲ、CA813—Ⅳ等不同型号的系列产品，并在众多项目中得到广泛应用，夯实了昆船研究院公司在AI视觉技术应用方面的领先地位，为企业技术进步和经济发展注入了新活力。
其次是将AI视觉技术应用于生产作业现场的安全行为识别与管控，自主研发“昆船智护安全管控平台”，利用边缘算力和先进算法，对生产现场人的不安全行为、规范穿戴防护用品和环境的不安全状态等进行智能提示，还能对生产作业现场人、物运动交互轨迹存在的安全隐患进行预警，安全隐患识别准确率达90%以上，实现安全工作从“人防”到“技防”的飞跃。目前，“昆船智护安全管控平台”已经通过云南省相关部门严格检测，技术成果同时获得CMA和CNAS双重认证。
此外，项目团队还不断探索研究，将AI视觉技术应用于茶叶生产线，以剔除生产过程中可能存在的杂质，还可应用于各类食品生产加工行业和农业生产，积极为筑牢国家食品安全防线贡献力量。
|文 字：赵云森
