CN107421956A - 一种基于双目视觉的生丝或浸泡丝外观质量检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于双目视觉的生丝或浸泡丝外观质量检测装置及方法，装置包括运动控制***、图像采集***以及图像处理***，运动控制***驱动生丝或浸泡丝沿其竖直轴向运行，图像采集***包括两个相机，两个相机分别采集生丝或浸泡丝的第一，二水平径向图像，图像处理***包括存储模块、分析模块以及计算模块，存储模块中存储第一，二水平径向图像、生丝的理论直径值以及两方程，分析模块用于获取生丝或浸泡丝的和计算模块用于计算得到圆整度值和蓬松度值。通过采集生丝或浸泡丝的第一水平径向图像和第二水平径向图像，一方面，可以得到生丝或浸泡丝的圆整度和蓬松度，另一方面，更加准确的反应生丝或浸泡丝的外观质量。

Description

一种基于双目视觉的生丝或浸泡丝外观质量检测装置及检测 方法

技术领域

本发明涉及纺织品检测领域，具体涉及一种基于双目视觉的生丝或浸泡丝外观质量检测装置及检测方法。

背景技术

我国是生丝生产和出口的大国，而且随着经济的发展和人们生活水平的提高，人们对丝织物的品质提出了更高的要求。为了提高我国生丝的质量，增强我国生丝在国际上的竞争力，加强生丝检测方法及设备的研究极为重要。

现行生丝外观质量检测的方法主要是黑板检验法和电容检验法，黑板检验法是起源于20世纪初期的人为检验方式，它容易受检验人员的情绪、经验等影响，重复性较差；电容检验法以乌斯特条干均匀度仪为代表，它的明显缺点是：成本高；容易受环境条件影响，测试需要在特定的环境中进行；只能反映疵点的大小而无法反映疵点的类型。特别是，这两种常用生丝外观质量方法均是间接指标测量方法。

另外，随着光电技术的不断发展，开始有光电检测方法被运用到了生丝的外观质量检测上，例如文献1(刘凤娇,周望.生丝细度非接触式实时动态测量[J].纺织学报,2012,33(11):P127-131.)公布了一种采用暗背景模式的CCD成像***，它以激光器作为光源，以CCD图像传感器作为接受元件，图像信号经过A/D转换器转换成数字信号，然后通过对数字信号的处理和标准生丝细度成像曲线的分析，得到生丝细度与成像曲线的关系，这种方法通过间接处理采集的数字信号得到生丝细度与成像曲线的关系，并没有获取生丝外观的直观信息，属于一种光电方法的间接的处理方式，误差较大，不合适生丝的精密检测。文献2(费万春,朱亚一,崔晓丽,等.生丝截面积的光电检测方法研究[J].纺织学报,2002,23(3):17-19.)，提出了一种使用两个图像传感器测量生丝截面积的方法，这是一种使用截面积而不是纤度表征生丝匀度的方法，但是它的数据处理方式也是像文献1一样，直接处理图像信号是一种光电方法的间接处理方式，而且它只给出了生丝的匀度指标，并没有考虑生丝的疵点、抱合等其他检测指标。文献3(涂文骁.一种生丝外观质量的检测方法:中国,103257145[P].2013-08-21.)介绍了一种基于CCD相机成像和图像处理的***，它首先使用单个CCD相机对运动的生丝拍摄图像，然后通过对生丝外观图片的图像分析得到生丝的匀度和疵点指标，这是一种生丝外观质量的直接检验方式，但是它没有考虑生丝的实际外观特性即生丝的外观形状大部分是椭圆形，短径与长径的比大概在0.72-0.76，单方向的成像并不能反映生丝的这种结构变化，而且它所提出的简单施加预张力的方法并不能很好的解决生丝的抖动问题，因此这种方法也无法准确的表征生丝的外观质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于双目视觉的生丝或浸泡丝外观质量检测装置，通过采集生丝或浸泡丝的第一水平径向图像和第二水平径向图像，一方面，可以得到生丝或浸泡丝的圆整度和蓬松度，圆整度是反映缫丝工艺和织造过程中是否会滚绞的重要指标，蓬松度是生丝抱合和织造过程中经向可织性的重要指标，另一方面，更加准确的反应生丝或浸泡丝的外观质量。

本发明的技术方案是：一种基于双目视觉的生丝或浸泡丝外观质量检测装置，包括运动控制***、图像采集***以及图像处理***，所述运动控制***驱动生丝或浸泡丝沿其竖直轴向运行，所述图像采集***包括两个相机，所述两个相机分别设于运行中的生丝或浸泡丝的第一水平径向外侧和第二水平径向外侧并分别采集生丝或浸泡丝的第一水平径向图像和第二水平径向图像，所述第一水平径向和所述第二水平径向相互垂直，所述图像处理***包括存储模块、分析模块以及计算模块，所述存储模块中存储所述第一水平径向图像、所述第二水平径向图像、生丝的理论直径值以及两方程，所述两方程分别为和 为生丝或浸泡丝在第一水平径向的平均直径值，为生丝或浸泡丝在第二水平径向的平均直径值，D为生丝的理论直径值，所述分析模块用于获取所述生丝或浸泡丝的和所述计算模块用于将以及D带入所述两方程中进行计算，得到圆整度值和蓬松度值。

进一步的，所述运动控制***包括自上而下依次设置的放线架、导丝机构、张力夹以及超喂机构，所述放线架的驱动部分采用无级调速电机，所述导丝机构采用拨叉式导丝机构。

进一步的，每个所述相机配置有光源以获取正面光图像或背光图像，所述两个相机同时获取正面光图像或同时获取背光图像或分别获取正面光图像和背光图像。

进一步的，所述两个相机使用同一个信号发生器以使所述两个相机同帧率工作、同行频工作、同时开始工作以及同时停止工作。

进一步的，每个所述相机配置有远心镜头。

进一步的，每个所述相机通过配置的图像采集卡将采集到的第一水平径向图像和第二水平径向图像以数据的形式保存在所述存储模块中。

进一步的，所述存储模块为云存储模块。

进一步的，所述分析模块分别对所述第一水平径向图像和所述第二水平径向图像进行阈值分割、形态学处理、BP神经网络和SVM的识别分类。

本发明还提供另外一个技术方案：一种基于双目视觉的生丝或浸泡丝外观质量检测方法，采用如上所述的基于双目视觉的生丝或浸泡丝的外观质量检测装置，包括如下步骤：

S1、生丝或浸泡丝在所述运动控制***的作用下平稳无抖动运行；

S2、通过所述两个相机对运动的生丝或浸泡丝同步并连续的拍摄图像，并将图像以图片的形式保存在所述存储模块中；

S3、通过所述分析模块获取第一水平径向的平均直径值和第二水平径向的平均直径值通过所述计算模块计算所述生丝或浸泡丝的圆整度和蓬松度。

进一步的，步骤S3中，通过所述分析模块还可获取生丝或者浸泡丝的疵点大小、疵点数量、疵点类型、添绪点以及失添长度。

首先分析模块可以自动识别出所有疵点，然后通过BP神经网络和SVM的识别可以将疵点进行分类，最后通过形态学处理可以提取疵点并统计疵点的数量和大小。通过绘制生丝直径的连续变化曲线，通过观察或计算直径的突变点，就可以找到生丝的落绪点和添绪点，然后通过计算相邻落绪点和添绪点的距离就可以计算出失添长度。

借由上述方案，本发明至少具有以下优点：

1.本发明公开的基于双目视觉的生丝或浸泡丝外观质量检测装置及方法，基于生丝或浸泡丝外观形状大多为椭圆的性质，采用双向图像采集和处理的方法，两个相机在同一水平面内垂直放置，这样就可以确保***准确检测到生丝或浸泡丝两个方向(长轴和短轴)上的变化，一方面，可以得到生丝或浸泡丝的圆整度和蓬松度，圆整度是反映缫丝工艺和织造过程中是否会滚绞的重要指标，蓬松度是生丝抱合和织造过程中经向可织性的重要指标，另一方面，更加准确的反应生丝或浸泡丝的外观质量；

2.本发明公开的基于双目视觉的生丝或浸泡丝外观质量检测装置及方法，两个光源放在合适的位置，使生丝或浸泡丝可以在两个相机都呈现符合要求的清晰图像：双正面光或一个正面光一个背光或双背光；

3.本发明公开的基于双目视觉的生丝或浸泡丝外观质量检测装置及方法，正面光图像除了用于提供一个方向的外径和匀度数据，还主要用于生丝/浸泡丝外观检测指标的分析(茧丝结合的紧密程度、疵点在丝干上的分布情况、抱合)；背光图像除了用于提供一个方向的外径和匀度数据，还主要用于生丝/浸泡丝疵点、添绪点、失添长度的检测；

4.本发明公开的基于双目视觉的生丝或浸泡丝外观质量检测装置及方法，采用由张力夹、超喂机构、无级调速电机和拨叉式导丝机构构成的运动控制***可以保障生丝或浸泡丝的平稳无抖动运行，大大提高了检测的准确度；

5.本发明公开的基于双目视觉的生丝或浸泡丝外观质量检测装置及方法，是一种非接触式的检测方式，对检测生丝或浸泡丝没有破坏性，而且还可以对检测过的生丝或浸泡丝重新卷绕回收；

6.本发明公开的基于双目视觉的生丝或浸泡丝外观质量检测装置及方法，通过一次测试，同时给出生丝或浸泡丝长短片段的匀度变异系数；疵点大小、数量和种类；圆整度；添绪点个数，失添长度、蓬松度、生丝/浸泡丝抱合等检测指标的检测数据；

7.本发明公开的基于双目视觉的生丝或浸泡丝外观质量检测装置及方法，具有完整稳定的软硬件***，可以实现实时的自动检测，操作简单，便于推广运用。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本发明公开的基于双目视觉的生丝或浸泡丝外观质量检测装置的结构示意图；

图2是本发明公开的基于双目视觉的生丝或浸泡丝外观质量检测装置的工作原理方框图

图3是本发明公开的基于双目视觉的生丝或浸泡丝外观质量检测方法检测到的生丝正面光图像(相机行频设置为57000hz，运行速度设置为8m/min)；

图4是本发明公开的基于双目视觉的生丝或浸泡丝外观质量检测方法检测到的生丝背光图像(相机行频设置为57000hz，运行速度设置为8m/min)。

其中：10、运动控制***；11、放线架；12、导丝机构；13、张力夹；14、超喂机构；15、无级调速电机；21、相机；22、光源；23、图像采集卡；31、存储模块；32、分析模块；33、计算模块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

参见图1至图4，如其中的图例所示，一种基于双目视觉的生丝或浸泡丝外观质量检测装置，包括：

运动控制***10，其驱动生丝或浸泡丝沿其竖直轴向以1～1200m/min运行；

图像采集***，其包括两个相机21，两个相机21位于同一水平面上，并分别设于运行中的生丝或浸泡丝的第一水平径向外侧和第二水平径向外侧并分别采集生丝或浸泡丝的第一水平径向图像和第二水平径向图像，第一水平径向和所述第二水平径向相互垂直；

图像处理***，其包括存储模块31、分析模块32以及计算模块33，存储模块31中存储第一水平径向图像、第二水平径向图像、生丝的理论直径值以及两方程，两方程分别为和 为生丝或浸泡丝在第一水平径向的平均直径值，为生丝或浸泡丝在第二水平径向的平均直径值，D为生丝的理论直径值，分析模块32用于获取所述生丝或浸泡丝的和计算模块33用于将以及D带入两方程中进行计算，得到圆整度值和蓬松度值。

一种实施方式中，运动控制***10包括自上而下依次设置的放线架11、导丝机构12、张力夹13以及超喂机构14，放线架11的驱动部分采用无级调速电机15，导丝机构12采用拨叉式导丝机构。其中，拨叉式导丝机构不仅可以保证生丝/浸泡丝在筒子上的精密卷绕，还可以控制生丝/浸泡丝的平稳无抖动运行。超喂机构型号优选为为BTSR KTF/RW。在无级调速电机15的牵引下，由下向上运动匀速无抖动运行。

一种实施方式中，每个相机21配置有光源22以获取正面光图像或背光图像，两个相机21同时获取正面光图像或同时获取背光图像或分别获取正面光图像和背光图像。

一种实施方式中，两个相机21使用同一个信号发生器以使两个相机21同帧率工作、同行频工作、同时开始工作以及同时停止工作。

一种实施方式中，每个相机21配置有远心镜头。

一种实施方式中，每个相机21通过配置的图像采集卡23将采集到的第一水平径向图像和第二水平径向图像以数据的形式保存在存储模块31中。

一种实施方式中，存储模块31为云存储模块。

一种实施方式中，分析模块32分别对第一水平径向图像和第二水平径向图像进行阈值分割、形态学处理、BP神经网络和SVM的识别分类。

以下为一种基于双目视觉的生丝或浸泡丝外观质量检测方法，采用如上所述的基于双目视觉的生丝或浸泡丝的外观质量检测装置，包括如下步骤：

S1、生丝或浸泡丝在运动控制***10的作用下平稳无抖动运行；

S2、通过两个相机21对运动的生丝或浸泡丝同步并连续的拍摄图像，并将图像以图片的形式保存在存储模块31中；

S3、通过分析模块32获取第一水平径向的平均直径值和第二水平径向的平均直径值通过计算模块33计算所述生丝或浸泡丝的圆整度和蓬松度。

一种实施方式中，步骤S3中，通过分析模块32还可获取生丝或者浸泡丝的疵点大小、疵点数量、疵点类型、添绪点以及失添长度。

首先分析模块可以自动识别出所有疵点，然后通过BP神经网络和SVM的识别可以将疵点进行分类，最后通过形态学处理可以提取疵点并统计疵点的数量和大小。通过绘制生丝直径的连续变化曲线，通过观察或计算直径的突变点，就可以找到生丝的落绪点和添绪点，然后通过计算相邻落绪点和添绪点的距离就可以计算出失添长度。

最优实施方式中，相机21的型优选为e2v EV71YEM4CL514-BA0或Dalsa S2-1y-05H40，光源22的型号优选为UPLS-12-08W-UT和OPT-LS82-W。图像采集***包括计算机和图像处理软件，图像采集***采集生丝或浸泡丝图像，并将图像保存在计算机规定的文件夹(存储模块31)中，图像采集的同时打开图像处理软件，对采集的图像进行同步处理；测试结束后，测试结果以文档形式保存或打印。相机21使用的线阵工业相机的象元尺寸为14μm，最高行频为200khz,另外搭配6倍的远心镜头，使设备的实际精度达到了14/6＝2.33μm，即生丝或浸泡丝表面大于等于2.33μm的变化都可以被检测出来，这对于人眼的最小辨别长度0.1㎜来说，本设备的检测精度已经大大提高，而且相机的最高行频是200khz，相机高速的扫面频率可以保障生丝或浸泡丝在高速下无遗漏的检测；另外，光源22是高亮度的光纤点光源(在工作距离是50㎜的条件下，最大亮度为300000lx)，可以保证生丝或浸泡丝在两个垂直相机里面的同时成像，图像采集卡23连续读取相机21的每帧图像，并将每帧图像保存在存储模块31规定的路径下。通过使用Open CV编程的方法，采集到生丝的双向图像，主要的编程过程如下：首先使用VideoCapture函数打开两个相机；其次，建立一个for的循环，连续读取相机每帧图像；最后使用imwrite函数将每帧读取的图像保存在规定的路径下面。

在开始测试前首先要打开软件的“参数设置”菜单进行参数设置，参数设置主要包括：生丝/浸泡丝的实际纤度，每幅图像长度，变异系数取值间隔，生丝/浸泡丝图片和疵点图片保存路径；其次在图像采集开始的同时点击“开始测试”按钮进行同步测试，在测试过程中如果遇到异常情况，点击“暂停测试”按钮，测试暂停，异常情况排除后，点击“继续测试”按钮测试继续；最后当“检测进度”达到100％并且已处理图片数量达到要求时，点击“结束测试”按钮，测试结束，测试结束后，在“检测结果”的菜单里面可以找到本次测试的测试结果，结果以文档形式存在，可以选择显示、拷贝或者打印。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于双目视觉的生丝或浸泡丝外观质量检测装置，包括运动控制***、图像采集***以及图像处理***，其特征在于，所述运动控制***驱动生丝或浸泡丝沿其竖直轴向运行，所述图像采集***包括两个相机，所述两个相机分别设于运行中的生丝或浸泡丝的第一水平径向外侧和第二水平径向外侧并分别采集生丝或浸泡丝的第一水平径向图像和第二水平径向图像，所述第一水平径向和所述第二水平径向相互垂直，所述图像处理***包括存储模块、分析模块以及计算模块，所述存储模块中存储所述第一水平径向图像、所述第二水平径向图像、生丝的理论直径值以及两方程，所述两方程分别为和

为生丝或浸泡丝在第一水平径向的平均直径值，为生丝或浸泡丝在第二水平径向的平均直径值，D为生丝的理论直径值，所述分析模块用于获取所述生丝或浸泡丝的和所述计算模块用于将以及D带入所述两方程中进行计算，得到圆整度值和蓬松度值。

2.根据权利要求1所述的基于双目视觉的生丝或浸泡丝外观质量检测装置，其特征在于，所述运动控制***包括自上而下依次设置的放线架、导丝机构、张力夹以及超喂机构，所述放线架的驱动部分采用无级调速电机，所述导丝机构采用拨叉式导丝机构。

3.根据权利要求1所述的基于双目视觉的生丝或浸泡丝外观质量检测装置，其特征在于，每个所述相机配置有光源以获取正面光图像或背光图像，所述两个相机同时获取正面光图像或同时获取背光图像或分别获取正面光图像和背光图像。

4.根据权利要求1所述的基于双目视觉的生丝或浸泡丝外观质量检测装置，其特征在于，所述两个相机使用同一个信号发生器以使所述两个相机同帧率工作、同行频工作、同时开始工作以及同时停止工作。

5.根据权利要求1所述的基于双目视觉的生丝或浸泡丝外观质量检测装置，其特征在于，每个所述相机配置有远心镜头。

6.根据权利要求1所述的基于双目视觉的生丝或浸泡丝外观质量检测装置，其特征在于，每个所述相机通过配置的图像采集卡将采集到的第一水平径向图像和第二水平径向图像以数据的形式保存在所述存储模块中。

7.根据权利要求1所述的基于双目视觉的生丝或浸泡丝外观质量检测装置，其特征在于，所述存储模块为云存储模块。

8.根据权利要求1所述的基于双目视觉的生丝或浸泡丝外观质量检测装置，其特征在于，所述分析模块分别对所述第一水平径向图像和所述第二水平径向图像进行阈值分割、形态学处理、BP神经网络和SVM的识别分类。

9.一种基于双目视觉的生丝或浸泡丝外观质量检测方法，其特征在于，采用如权利要求1-8任一所述的基于双目视觉的生丝或浸泡丝的外观质量检测装置，包括如下步骤：

S1、生丝或浸泡丝在所述运动控制***的作用下平稳无抖动运行；

S2、通过所述两个相机对运动的生丝或浸泡丝同步并连续的拍摄图像，并将图像以图片的形式保存在所述存储模块中；

S3、通过所述分析模块获取第一水平径向的平均直径值和第二水平径向的平均直径值通过所述计算模块计算所述生丝或浸泡丝的圆整度和蓬松度。

10.根据权利要求9所述的基于双目视觉的生丝或浸泡丝外观质量检测方法，其特征在于，步骤S3中，通过所述分析模块还可获取生丝或者浸泡丝的疵点大小、疵点数量、疵点类型、添绪点以及失添长度。