滑动平均数字滤波在件烟缺条检测系统上的应用研究

滑动平均数字滤波在件烟缺条检测系统上的应用研究

丘建洪

（广东中烟工业有限责任公司梅州卷烟厂，广东 梅州 514000）

[摘要]本文针对件烟缺条检测系统，探讨了滑动平均数字滤波技术的应用。通过对生产数据的统计分析，本文深入研究了滑动平均滤波算法在称重式箱缺条在线检测系统中的应用效果。研究发现，滑动平均滤波能够有效降低因生产过程中的多种因素引起的重量波动，减少误检率，提高检测系统的准确性和稳定性。通过引入滑动平均滤波算法，结合实际生产情况对滤波参数进行优化，本文提出了一种改进的检测策略，实现了对标准重量的动态调整，显著提升了检测系统的性能。实验结果表明，采用滑动平均滤波后，误踢率平均下降了68.49%，为烟草行业的质量控制提供了有效的技术支持。本研究不仅对提高烟草行业的产品质量具有重要意义，也为其他需要实时质量检测的领域提供了参考。

[关键词]滑动平均滤波；数字信号处理；质量控制；误检率；实时检测系统；动态调整重量；

0引言

目前随着技术的发展和生活水平的提高，人们对于产品质量的要求也越来越高，因此在数字信号处理领域的数字滤波技术也被大量应用在实时质量检测系统中。滑动平均滤波作为最常用的数字滤波方法之一，具有滤波过程简单、实用、可控性好等特点，尤其适合于在线快速数据处理等实时性要求较高的场合。本文采用生产统计方法，通过计算机软件实现算法集成，并运用数学分析工具和方法，对滑动平均滤波算法在称重式箱缺条在线检测系统的应用进行了深入的研究。

1滤波模型及其研究内容

1.1滑动平均滤波模型

滑动平均滤波法是一种FIR滤波法，其原理是对一组数据中的每一个点分别进行N-1点移动平均后得到滤波结果,对应噪声减少率NRR=1/N。其滤波算法模型描述如下：

其中：N为滤波滑动平均的点数；n为数据顺序编号；为原始数据第n点的数据值；为输出数据序列第n点的数据值。

1.2滑动滤波研究内容

条烟经过封箱机封箱时，由于机器检测缺陷或者人为因素，会出现缺烟的情况，为了减少卷烟厂家、经销商和消费者之间不必要的经济法律纠纷、提高企业的声誉，因此提高箱缺条在线检测系统的准确性具有重要的意义。

而在实际生产过程中，由于更换辅料、烟箱的箱皮批次不同、是否是回收烟箱、卷接机故障停机重启、条烟的纸皮批次不同、烟丝湿度等多重因素的影响，在实际的称重缺条检测过程中会出现不同程度的重量波动，从而对在线检测的判定引进了不确定的因素，增大了在线检测的误检率，增加车间人员的工作强度。

2 滤波模型在项目中的实施

2.1 改进前称重式箱缺条检测模式

系统通过在成品烟箱入库通道上加装非接触式视觉扫码头和高精度皮带称实现在线实时读取品牌码以及实时烟箱重量，通过品牌码或者内部码读取在服务器数据库中存储的品牌检测信息，将实时读取称台的烟箱重量与数据库中存储的标准重量以及检测信息进行比较，若超过设定阈值，则进行剔除报警作业。剔除后的烟箱则进行人为的确认，检查烟箱的装箱情况。

系统根据设定的标准重量和最大偏差进行直接对比，如果不合格则进行剔除；如果合格则进入入库系统。

2.2对品牌检测标准重量进行改进

本改进结合实际的情况，引入了滑动平均滤波算法，用于平滑时间序列数据。它通过计算数据的移动目标值，降低噪声的影响，同时保持信号的整体趋势。

滑动平均滤波的参数N即窗口长度是需要用户根据具体情况进行选择的。较长的窗口可以更好地平滑信号，但会增加延迟和模糊度。相反，较短的窗口可以提供更快的响应，但对于含有较多噪声的信号可能无法有效降噪。

滑动平均滤波在很多实际应用中被广泛使用，它可以帮助去除信号中的随机噪声，提高信号质量，从而提高后续处理检测过程的准确性和稳定性。

结合本系统的具体应用，根据具体设定参数筛选出可用的历史数据纳入算法处理，处理后的目标值进行检测参数的调整作业，具体的流程图如下：

2.3运行调试

为了兼容老模式（称重重量与标准重量直接对比）的运行方式，更新后的软件添加了“动态调整重量”的选项，以便使用新的检测模式或者使用老模式的检测方式，

软件更新后，分别在启用/禁用“动态调整重量”的情况下，对同一品牌进行剔除情况的跟踪记录，统计结果如下：

由以上的统计数据可以得出，添加过动态调整重量功能之后，误踢率明显下降，平均下降百分比为68.49%，大大增大了检测的准确性。

3实验结果及讨论

没有增加动态调整重量的功能之前，检测逻辑为烟箱的重量与设定值进行直接比较，此种方法不会根据实际的生产材料、工艺参数等因素进行动态的修正，因此检测过程中会大大增加误踢率；增加了此功能后，检测策略变为根据各个品牌刷选的历史数据并结合滑动平均算法进行各个品牌的标准重量的计算并回写，有效数据计算策略、滑动窗口、比对方式等均可根据实际情况进行配置，经过连续的数据统计，误踢率较之前下降了68.49%，成果较为显著。

参考文献

1. 黄凯明. 滑动平均数字滤波参数研究[J]. 集美大学学报(自然科学版), 2006, 11(4): 381-384.4
2. 杨璇, 李胜, 邓君丽, 段东权. 滑动平均滤波器在数字控制中的改进[J]. 自动化与仪表