CN105386175B - 一种粗纱机粗纱均匀度在线检测装置及检测方法 - Google Patents

一种粗纱机粗纱均匀度在线检测装置及检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种粗纱机粗纱均匀度在线检测装置及检测方法，属于纺织技术领域；所述检测装置包括低成本CMOS相机装置和LED光源装置，用于获取粗纱图像；所述检测头装置安装在移动导轨上且与粗纱垂直，所述导轨固定在粗纱机机台上，检测头装置在所述导轨上可进行巡回移动；所述检测方法通过摄像头采集粗纱外观图像以及背景图像，利用减背景法将粗纱条干分割后获得粗纱二值图像，统计二值图像每列的白点数量，即为粗纱图像中的每行的直径，并推算粗纱的定量，图像处理专用单元根据粗纱的定量的变化实时在线判别粗纱均匀度，有利于实时监测粗纱机过程中粗纱状况，及时发现问题、解决问题，为后续细纱的成纱质量奠定基础。

Description

一种粗纱机粗纱均匀度在线检测装置及检测方法
技术领域
本发明具体涉及一种粗纱均匀度在线检测装置及检测方法，属于纺织技术领域。
背景技术
粗纱工序是纺制细纱前的准备工序。其主要任务是分担从并条到细纱的部分牵伸，给粗纱施加适当的捻度并将粗纱卷绕在筒管上，形成卷绕成形良好的粗纱管，适应细纱机上喂入和退绕的需要，提高细纱的质量。
现行测试粗纱条干均匀度的测试仪有诸多缺陷，特别是配套使用的试验架，如电容式乌斯特条干均匀度测试仪条子试验架和粗纱试验架分为两种，两者不通用，因此由测试条子改为测试粗纱、或由测试粗纱改为测试条子时必须更换试验架，增加了工作量；且试验架体积大，重量重，操作不方便；国产同类型的试验架粗纱架主轴较长，稍许碰撞易变形、偏心，影响测试精度。
并且上述测试粗纱条干均匀度的方法都是离线测试，不能对粗纱均匀度进行在线实时的检测，这就容易发生一旦出现问题，则不能及时发现，进而为厂家造成较大损失的问题。
发明内容
本发明的目的在于：针对上述现有技术存在的问题，提出一种粗纱均匀度在线检测装置，该装置通过在粗纱机上粗纱形成卷装过程中设置图像检测装置来实现粗纱均匀度的在线检测，利用图像处理技术测量粗纱的在线均匀度的变化，实现粗纱质量自动检测与在线检测，从而为提高后续细纱的成纱质量奠定基础。
本发明的另一个目的在于：提出一种粗纱机粗纱均匀度在线检测方法，该检测方法通过摄像头采集粗纱外观图像，并通过减背景法将粗纱条干分割出，将采集到的粗纱灰度图像转换成二值图像，计算粗纱外观直径，并根据直径的大小推算粗纱的定量，图像处理专用单元根据粗纱的定量的变化实时在线判别粗纱均匀度，有利于实时监测粗纱机过程中粗纱状况，及时发现问题、解决问题，为后续细纱的成纱质量奠定基础。
本发明技术方案如下：本发明一种粗纱机粗纱均匀度在线检测装置，其特征在于，包括至少一个检测头装置；所述检测头装置包括低成本CMOS相机装置和LED光源装置，用于在线获取粗纱图像；所述检测头装置安装在导轨上且成一定角度用于垂直获取粗纱图像，并可进行巡回移动，
进一步地，所述检测头装置由相机和图像处理专用单元，放大镜头以及LED光源组成。
进一步地，所述导轨固定在粗纱机机台上；
进一步地，所述检测头装置距离粗纱1-40cm。
进一步地，所述相机为低成本CMOS相机，价格低廉，分辨率为640×480像素，帧频为25fps；所述图像处理专用单元为集成块装置，用于将采集的图像进行处理，提取粗纱直径数据，并对数据进行分析和处理，监测出现异常状况的粗纱；所述放大镜头为1-6倍放大；所述LED光源固定在放大镜头的前端，为粗纱图像的获取提供光照。
进一步地，所述放大镜头安装后，其焦点在粗纱段附近，不超过以粗纱段轴心为圆心以3cm为半径的圆的范围内。
进一步地，所述粗纱均匀度检测控制包括参数设定装置、数据异常报警指示灯、计算结果显示模块和图像处理电路板；所述参数设定装置、数据异常报警指示灯、计算结果显示模块分别与图像处理专用单元电路板连接。
进一步地，摄像头装置采用面阵CMOS芯片，图像采集过程中，关闭CMOS的自动白平衡功能，并将白平衡的值设定为0.6，与相应的图像背景光源配合，曝光时间设定为1/40ms，拍摄速度为25fps，以防止工频干扰。
本发明一种粗纱机粗纱均匀度的在线检测方法，包括如下步骤：
步骤一：启动粗纱均匀度检测装置，摄像头装置将启动粗纱输出装置后的粗纱所处空间变化信息以及无粗纱的背景图像发送到图像处理专用单元；
步骤二：图像处理专用单元进行分析处理，检测方法利用减背景法将粗纱条干分割出，将采集到的粗纱灰度图像转换成二值图像，统计二值图像每列(粗纱在图像中竖直时)的白点数量(二值图像中，白点为粗纱，黑点为背景)，计算粗纱外观直径，并根据直径的大小推算粗纱的定量，图像处理专用单元会根据粗纱的定量的变化实时判别粗纱的均匀度状况。
步骤三：图像处理专用单元计算粗纱均匀度后通过计算结果显示模块显示结果；
步骤四：图像处理专用单元计算粗纱均匀度与参数设定装置设定粗纱均匀度的范围进行比较，从而判别粗纱均匀度是否超出范围，如果超出范围通过数据异常报警指示灯指示。
进一步地，粗纱均匀度是否超出范围是指信号在连续4分钟以上的长度存在超范围。
进一步地，图像处理过程中以30秒钟为单位，连续计算8次后，其中有一次正常时结果认为正常，而连续8次均为异常时，判断结果为细纱细度均匀度异常。
所述细纱细度均匀度的算法为，统计当前粗纱条干图像的所有行的像素数，并作为每一行的粗纱的宽度，首先计算整个图像所有行的均值，然后计算均值的方差；当计算完第二张图像的方差后，求解第一张和第二张的方差均值，当计算完第三张图像的方差后，求解第二张和第三张的方差均值，以此类推，连续计算前一张和前面的方差的均值，计算过程中以750张为一个单位，即为30秒钟的值作为一个单位。
本发明一种粗纱机粗纱均匀度在线检测装置，通过在形成粗纱进行卷装过程中设置图像检测装置从而实现粗纱均匀度的在线检测，本发明采用图像检测装置，通过图像分析技术，可以实现自动检测与在线检测，从而为自动化控制奠定基础。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明在粗纱机上安装位置结构示意简图。
图2为本发明图像检测头装置的结构示意图。
图3为本发明检测算法流程图。
图中：1-前罗拉 2-导轨 3-导纱孔 4-锭翼 5-后罗拉 6-龙筋 7-检测头装置 8-粗纱机机台 9-相机和图像处理专用单元 10-放大镜头 11-LED光源。
具体实施方式
如图1所示，一种粗纱机粗纱均匀度在线检测装置，包括至少一个检测头装置；检测头装置7包括低成本CMOS相机装置和LED光源装置，用于在线获取粗纱图像；检测头装置7安装在导轨2上且成一定角度用于垂直获取粗纱图像，并可进行巡回移动，
检测头装置7由相机和图像处理专用单元9，放大镜头10以及LED光源11组成。导轨2固定在粗纱机机台8上，粗纱机机台8上具有锭翼4。检测头装置7距离粗纱1-40cm。粗纱经过设置在龙筋6上的前罗拉1和后罗拉5，从导纱孔3绕在锭翼4上。
优选的，如图2所示，相机为低成本CMOS相机，价格低廉，分辨率为640×480像素，帧频为25fps；图像处理专用单元为集成块装置，用于将采集的图像进行处理，提取粗纱直径数据，并对数据进行分析和处理，监测出现异常状况的粗纱；放大镜头10为1-6倍放大；LED光源11固定在放大镜头10的前端，为粗纱图像的获取提供光照。
放大镜头10安装后，其焦点在粗纱段附近，不超过以粗纱段轴心为圆心以3cm为半径的圆的范围内。
粗纱均匀度检测控制包括参数设定装置、数据异常报警指示灯、计算结果显示模块和图像处理电路板；参数设定装置、数据异常报警指示灯、计算结果显示模块分别与图像处理专用单元电路板连接。
摄像头装置采用面阵CMOS芯片，图像采集过程中，关闭CMOS的自动白平衡功能，并将白平衡的值设定为0.6，与相应的图像背景光源配合，曝光时间设定为1/40ms，拍摄速度为25fps，以防止工频干扰。
如图3所示，本发明一种粗纱机粗纱均匀度的在线检测方法，包括如下步骤：
步骤一：启动粗纱均匀度检测装置，摄像头装置将启动粗纱输出装置后的粗纱所处空间变化信息以及无粗纱的背景图像发送到图像处理专用单元；
步骤二：图像处理专用单元进行分析处理，检测方法利用减背景法将粗纱条干分割出，将采集到的粗纱灰度图像转换成二值图像，统计二值图像每列(粗纱在图像中竖直时)的白点数量(二值图像中，白点为粗纱，黑点为背景)，计算粗纱外观直径，并根据直径的大小推算粗纱的定量，图像处理专用单元会根据粗纱的定量的变化实时判别粗纱的均匀度状况。
步骤三：图像处理专用单元计算粗纱均匀度后通过计算结果显示模块显示结果；
步骤四：图像处理专用单元计算粗纱均匀度与参数设定装置设定粗纱均匀度的范围进行比较，从而判别粗纱均匀度是否超出范围，如果超出范围通过数据异常报警指示灯指示。
进一步地，粗纱均匀度是否超出范围是指信号在连续4分钟以上的长度存在超范围。
进一步地，图像处理过程中以30秒钟为单位，连续计算8次后，其中有一次正常时结果认为正常，而连续8次均为异常时，判断结果为细纱细度均匀度异常。
所述细纱细度均匀度的算法为，统计当前粗纱条干图像的所有行的像素数，并作为每一行的粗纱的宽度，首先计算整个图像所有行的均值，然后计算均值的方差；当计算完第二张图像的方差后，求解第一张和第二张的方差均值，当计算完第三张图像的方差后，求解第二张和第三张的方差均值，以此类推，连续计算前一张和前面的方差的均值，计算过程中以750张为一个单位，即为30秒钟的值作为一个单位。

Claims (1)

1.一种采用粗纱机粗纱均匀度在线检测装置的检测方法，包括如下步骤：
步骤一：启动粗纱均匀度检测装置，摄像头装置将启动粗纱输出装置后的粗纱所处空间变化信息以及无粗纱的背景图像发送到图像处理专用单元；
步骤二：图像处理专用单元进行分析处理，该检测方法通过减背景 法将粗纱条干分割出，获得粗纱图像二值图像，统计粗纱在图像中竖直时二值图像每列的白点数量，即为粗纱图像中的每行的直径，所述二值图像中，白点为粗纱，黑点为背景；并推算粗纱的定量，图像处理专用单元根据粗纱的定量的变化实时判别粗纱均匀度；
步骤三：图像处理专用单元计算粗纱均匀度后通过计算结果显示模块显示结果；
步骤四：图像处理专用单元计算粗纱均匀度与参数设定装置设定粗纱均匀度的范围进行比较，从而判别粗纱均匀度是否超出范围，如果超出范围通过数据异常报警指示灯指示；
粗纱均匀度是否超出范围是指信号在连续5分钟以上的长度存在超范围；
图像处理过程中以30秒钟为单位，连续计算8次后，其中有一次正常时结果认为正常，而连续8次均为异常时，判断结果为细纱细度均匀度异常；
所述粗纱均匀度的算法为，统计当前粗纱二值图像的所有行的像素数，并作为每一行的粗纱的宽度，首先计算整个图像所有行的均值，然后计算均值的方差；当计算完第二张图像的方差后，求解第一张和第二张的方差均值，当计算完第三张图像的方差后，求解第二张和第三张的方差均值，以此类推，连续计算前一张和前面的方差的均值，计算过程中以750张为一个单位，即为30秒钟的值作为一个单位。
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