CN109082712A - 一种羽毛加工用多功能异色绒拣选机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种羽毛加工用多功能异色绒拣选机，包括异色羽绒自动分离***，异色绒羽绒自动分离***包括原料供给装置、图像采集处理装置和羽绒拣选分离装置，原料供给装置包括进料腔，进料腔包括圆柱形的进料上段和圆锥形的进料下段；图像采集处理装置包括图像采集室、高速摄像头和图像处理***，进料下段设置在图像采集室的一侧，且进料下段与图像采集室的相接处设置有鼓风机，图像处理***设置在图像采集室的外壁上，图像采集室为落塔结构，落塔结构内壁为白色。本发明集原料供给装置、图像采集处理装置和羽绒拣选分离装置于一体，利用微重力原理，提高羽绒静态采集的清晰度，解决了现有技术中存在的异色绒拣选质量不达标拣选效率低的问题。

Description

一种羽毛加工用多功能异色绒拣选机

技术领域

本发明涉及拣选机技术领域，具体涉及一种羽毛加工用多功能异色绒拣选机。

背景技术

羽绒具有轻、暖、软的特点，作为一种绿色纤维材料，具有其它材料不可替代的优势。我国有着丰富的羽绒资源，但是国际市场对纯白绒的需求量很大，原白绒中异色绒含量较高，约占5%以上，远不能满足国际市场的要求（0.7%以下）。收购的原白绒中异色绒含量较大，用手工挑选生产率低，成本高，人均班产低，严重影响出口。同时随着国内消费水平的日益提高，消费者对羽绒产品的工艺要求也不断提升，使用无异色纯白羽绒作为填充料成为众多羽绒生产企业提高产品质量追求。

目前，异色羽绒的分选只能依靠人工完成，这种方式工人劳动强度大、生产效率低，由于工人疲劳及主观因素的影响，分选质量不能从根本上得到保证。这一状况严重地制约了我国羽绒及其制品的生产和出口创汇。从企业生产层面来说，羽绒加工企业迫切需要一种自动化分选设备，以提高生产效率和产品质量。现有的羽绒分选和检测方法可分为机器视觉分选法、手工捡出测试法、气流仪测定法、DNA识别，图像分割法、SVM内核构建与优化等方法，第一种方法可以初步实现异色羽绒和正常羽绒的分选，但是识别精度太差；第二种和第三种方法无法快速定量鉴别羽绒纤维；第四种检测耗费大，无法大规模应用到企业生产中，最后两种方法关于羽绒的识别效果不是太理想，需要进一步探讨，提高识别率。申请号为201710882635.2的发明专利公开了一种多功能异色绒拣选机，包括拣选机主体，拣选机主体的一端连接有集料箱，且集料箱与拣选机主体之间通过连通口连接，拣选机主体远离集料箱的一端安装有鼓风机，且拣选机主体设置有鼓风机一端的上侧安装有进料斗，且拣选机主体内部位于进料斗正下方的位置设置有安装台，安装台上安装有输送带，安装台远离鼓风机的一侧安装有拣选栅板，拣选栅板将拣选机主体的内腔分隔为上方的拣选室和下方的第一积尘室，所述拣选室内沿其长度方向等距离安装有打散桨；上述发明专利虽然能实现羽绒中砂石等杂质的去除，但是仅仅靠栅板不足以对异色绒进行拣选，或者依然存在拣选效果差、拣选质量不达标的问题。因此亟需设计一种新的技术方案，以综合解决现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种羽毛加工用多功能异色绒拣选机，其能有效解决现有技术中存在的异色绒拣选质量不达标、拣选效率低速度慢的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用了以下技术方案：

一种羽毛加工用多功能异色绒拣选机，包括异色羽绒自动分离***，所述异色绒羽绒自动分离***包括原料供给装置、图像采集处理装置和羽绒拣选分离装置，所述原料供给装置包括进料腔，所述进料腔包括圆柱形的进料上段和圆锥形的进料下段；所述图像采集处理装置包括图像采集室、高速摄像头和图像处理***，所述进料下段设置在所述图像采集室的一侧，且进料下段与图像采集室的相接处设置有鼓风机，所述图像处理***设置在所述图像采集室的外壁上，所述图像采集室为落塔结构，所述落塔结构内壁为白色；将白色作为背景色，有利于辨别出异色绒，提高分辨精度，为异色绒的筛选提供良好的基础；所述图像采集室远离进料下段的一侧设置有羽绒收集室，所述图像采集室的下方通过连通管设置有羽绒拣选分离装置，所述羽绒拣选分离装置包括羽绒拣选室和羽绒拣选***，所述羽绒拣选室为落塔结构，所述羽绒拣选室与所述羽绒收集室通过连通管相连接，所述连通管上均设置有阀门，所述图像采集室和羽绒拣选室内均设置有输送带；所述图像处理***、羽绒拣选***以及阀门均与PLC控制***电连接。

进一步地方案为，图像采集处理装置处理图像包括以下步骤：

步骤S1、图像采集：羽绒经过鼓风机和落塔的作用分散布置在图像采集室内，采用高速摄像机对羽绒静态图像进行采集，并将采集的图像信息传输至图像处理***进行处理；

步骤S2、二分法图像分割：将采集到的图像转化为灰度图像，通过区域块方式对羽绒灰度图像进行分割；设定一个灰度阈值，采用二分法将对高速摄像机采集的图像进行折半分隔，将灰度值等于或高于该灰度阈值的像素对应的羽绒块输送至羽绒收集室内；将灰度值低于该灰度阈值的像素都变为一个灰度值，得到羽绒二值图像；

步骤S3、形态学处理：对羽绒二值图像进行去噪处理，利用形态学滤波克服线性滤波带来的图像细节模糊问题，经过去噪操作后的羽绒二值图像含有的散点和其中的图像细节模糊变得清晰，进入后续操作；

步骤S4、图像标记与提取：先将步骤S1采集的羽绒彩色图像信息提取出来，进行特征信息的统计分析，对羽绒二值图像进行标记，然后在羽绒彩色图像中相应位置进行异色绒区域截取，通过图像处理最终得到异色绒彩色图像；

步骤S5、图像识别：首先对提取处的异色绒彩色图像进行特征提取，并统计异色绒与正常羽绒不同的特征范围，作为待检测羽绒中识别出异色绒的检测指标，其次进行待测羽绒特征比对，进行RGB通道范围的分割和面积识别；获取待测羽绒RGB三个通道的灰度图像，根据相应三个统计灰度范围值分别进行图像分割，再分别将三幅二值图像进行图像融合，对融合图像进行异色绒标记和异色绒二值图像提取，最后统计提取出的异色绒二值图像面积，再与统计出的面积特征参考范围进行面积比对，将符合面积统计范围的异色绒图像确定最终分选出的异色绒，正常羽绒进入羽绒收集室；

步骤S6、中心位置提取：确定异色绒的中心位置，羽绒在输送带上的流动，将中心位置送往高速摄像机下进行图像拍摄，最终分选向不同的通道。

优选地，所述进料腔包括内壁、外壁以及内壁外壁组成的空腔结构，所述空腔结构内设置有加热装置，所述加热装置为电热丝，所述电热丝呈螺旋状设置在所述空腔内。

上述技术方案中提供的羽毛加工用多功能异色绒拣选机，原料供给装置、图像采集处理装置和羽绒拣选分离装置结合在一起，提高异色绒拣选的一体化程度，并且采用落塔结构，利用微重力原理，将羽绒悬浮在图像采集室内，便于采集羽绒静态图像，同时便于后续图像的处理和标记，提高图像采集的清晰度和减少图像比对时间；最后利用进料腔对羽绒进行预处理，尤其针对湿度较大的羽绒，采用间接接触的螺旋状布置的电热丝进行烘干加热，一方面保证加热的均匀性，另一方面提高加热效率，减少整体拣选时间。

附图说明

图1为本发明所述羽毛加工用多功能异色绒拣选机的结构示意图；

图2为本发明所述图像采集处理装置的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行具体说明。应当理解，以下文字仅仅用以描述本发明的一种或几种具体的实施方式，并不对本发明具体请求的保护范围进行严格限定。

本发明采取的技术方案如图1所示，一种羽毛加工用多功能异色绒拣选机，包括异色羽绒自动分离***，所述异色绒羽绒自动分离***包括原料供给装置、图像采集处理装置和羽绒拣选分离装置，所述原料供给装置包括进料腔4，所述进料腔4包括圆柱形的进料上段43和圆锥形的进料下段41；所述图像采集处理装置包括图像采集室2、高速摄像头和图像处理***，所述进料下段41设置在所述图像采集室2的一侧，且进料下段41与图像采集室2的相接处设置有鼓风机3，所述图像处理***设置在所述图像采集室2的外壁上，所述图像采集室2为落塔结构，所述落塔结构内壁为白色；所述图像采集室2远离进料下段41的一侧设置有羽绒收集室1，所述图像采集室2的下方通过连通管7设置有羽绒拣选分离装置，所述羽绒拣选分离装置包括羽绒拣选室6和羽绒拣选***，所述羽绒拣选室6为落塔结构，所述羽绒拣选室6与所述羽绒收集室1通过连通管7相连接，所述连通管7上均设置有阀门，所述图像采集室2和羽绒拣选室6内均设置有输送带5；所述图像处理***、羽绒拣选***以及阀门均与PLC控制***电连接；落塔结构实际上是微重力环境，内部处于真空状态，羽绒处于该状态下可以保持悬浮，便于高速摄像机的图像采集，提高图像的清晰度和分散度，便于后期处理和分析，提高异色绒的拣选准确度。

如图2所示，图像采集处理装置处理图像包括以下步骤：

步骤S1、图像采集：羽绒经过鼓风机3和落塔的作用分散布置在图像采集室内2，采用高速摄像机对羽绒静态图像进行采集，并将采集的图像信息传输至图像处理***进行处理；其中高速摄像机可采用工业摄像机或者CMC扫描仪，采集过程中要保证采集的羽绒彩色图像清晰，图像分辨率在300dpi以上；

步骤S2、二分法图像分割：将采集到的图像转化为灰度图像，通过区域块方式对羽绒灰度图像进行分割；设定一个灰度阈值，采用二分法将对高速摄像机采集的图像进行折半分隔，将灰度值等于或高于该灰度阈值的像素对应的羽绒块输送至羽绒收集室内；将灰度值低于该灰度阈值的像素都变为一个灰度值，得到羽绒二值图像；采用二分法对异色羽绒进行查找，速度快准确度高，能节省大量的查找时间，减少查找次数，同时将正常的羽绒直接输出至羽绒收集室内，省去再次拣选的时间；

步骤S3、形态学处理：对羽绒二值图像进行去噪处理，利用形态学滤波克服线性滤波带来的图像细节模糊问题，经过去噪操作后的羽绒二值图像含有的散点和其中的图像细节模糊变得清晰，进入后续操作；采用形态学处理主要消除图像噪声，提高图像质量；

步骤S4、图像标记与提取：先将步骤S1采集的羽绒彩色图像信息提取出来，进行特征信息的统计分析，对羽绒二值图像进行标记，然后在羽绒彩色图像中相应位置进行异色绒区域截取，通过图像处理最终得到异色绒彩色图像；图像标记与提取以便于后续分析是异色绒特征分析的关键步骤，利用最大熵法进行图像分割，得到待标记的异色绒的二值图像，二值图像中的异色绒标记用的是连通域标记，连通域标记是图像处理、以及模式识别中比较常用的一个基本方法，比较成熟。

步骤S5、图像识别：首先对提取处的异色绒彩色图像进行特征提取，并统计异色绒与正常羽绒不同的特征范围，作为待检测羽绒中识别出异色绒的检测指标，其次进行待测羽绒特征比对，进行RGB通道范围的分割和面积识别；获取待测羽绒RGB三个通道的灰度图像，根据相应三个统计灰度范围值分别进行图像分割，再分别将三幅二值图像进行图像融合，对融合图像进行异色绒标记和异色绒二值图像提取，最后统计提取出的异色绒二值图像面积，再与统计出的面积特征参考范围进行面积比对，将符合面积统计范围的异色绒图像确定最终分选出的异色绒，正常羽绒进入羽绒收集室1；

步骤S6、中心位置提取：确定异色绒的中心位置，羽绒在输送带5上的流动，将中心位置送往高速摄像机下进行图像拍摄，最终分选向不同的通道，异色绒进入异色绒收集室8内。

更为具体的方案为，进料腔4包括内壁、外壁以及内壁外壁组成的空腔结构，所述空腔结构内设置有加热装置，所述加热装置为电热丝42，所述电热丝42呈螺旋状设置在所述空腔内；电热丝直接与交流电相连接，由于在羽绒移动和飘散过程中不易测量其湿度，因此实现对待筛选羽绒进行湿度检测，人工对检测结果进行比较，对湿度较高的羽绒进行烘干操作，具体实施时，可在进料腔内设置搅拌装置和通风装置，为提高烘干效率，减少羽绒中的水分，提高后续操作的顺畅度和精确度。

附注：本发明羽毛加工用多功能异色绒拣选机，将原料供给、图形采集处理和羽绒拣选结合在一起，并且采用落塔结构，利用微重力环境便于图像的采集，提高图像清晰度和处理效率；并且采用二分法图像分割，有效节省拣选时间，分级收集正常羽绒，降低待拣选羽绒中正常羽绒的数量和比例。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在获知本发明中记载内容后，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对其作出若干同等变换和替代，这些同等变换和替代也应视为属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种羽毛加工用多功能异色绒拣选机，包括异色羽绒自动分离***，其特征在于：所述异色绒羽绒自动分离***包括原料供给装置、图像采集处理装置和羽绒拣选分离装置，所述原料供给装置包括进料腔（4），所述进料腔（4）包括圆柱形的进料上段（43）和圆锥形的进料下段（41）；所述图像采集处理装置包括图像采集室（2）、高速摄像头和图像处理***，所述进料下段（41）设置在所述图像采集室（2）的一侧，且进料下段（41）与图像采集室（2）的相接处设置有鼓风机（3），所述图像处理***设置在所述图像采集室（2）的外壁上，所述图像采集室（2）为落塔结构，所述落塔结构内壁为白色；所述图像采集室（2）远离进料下段（41）的一侧设置有羽绒收集室（1），所述图像采集室（2）的下方通过连通管（7）设置有羽绒拣选分离装置，所述羽绒拣选分离装置包括羽绒拣选室（6）和羽绒拣选***，所述羽绒拣选室（6）为落塔结构，所述羽绒拣选室（6）与所述羽绒收集室（1）通过连通管（7）相连接，所述连通管（7）上均设置有阀门，所述图像采集室（2）和羽绒拣选室（6）内均设置有输送带（5）；所述图像处理***、羽绒拣选***以及阀门均与PLC控制***电连接。

2.根据权利要求1所述的羽毛加工用多功能异色绒拣选机，其特征在于，所述图像采集处理装置处理图像包括以下步骤：

步骤S1、图像采集：羽绒经过鼓风机（3）和落塔的作用分散布置在图像采集室内（2），采用高速摄像机对羽绒静态图像进行采集，并将采集的图像信息传输至图像处理***进行处理；

步骤S2、二分法图像分割：将采集到的图像转化为灰度图像，通过区域块方式对羽绒灰度图像进行分割；设定一个灰度阈值，采用二分法将对高速摄像机采集的图像进行折半分隔，将灰度值等于或高于该灰度阈值的像素对应的羽绒块输送至羽绒收集室内；将灰度值低于该灰度阈值的像素都变为一个灰度值，得到羽绒二值图像；

步骤S3、形态学处理：对羽绒二值图像进行去噪处理，利用形态学滤波克服线性滤波带来的图像细节模糊问题，经过去噪操作后的羽绒二值图像含有的散点和其中的图像细节模糊变得清晰，进入后续操作；

步骤S4、图像标记与提取：先将步骤S1采集的羽绒彩色图像信息提取出来，进行特征信息的统计分析；对羽绒二值图像进行标记，然后在羽绒彩色图像中相应位置进行异色绒区域截取，通过图像处理最终得到异色绒彩色图像；

步骤S5、图像识别：首先对提取处的异色绒彩色图像进行特征提取，并统计异色绒与正常羽绒不同的特征范围，作为待检测羽绒中识别出异色绒的检测指标，其次进行待测羽绒特征比对，进行RGB通道范围的分割和面积识别；获取待测羽绒RGB三个通道的灰度图像，根据相应三个统计灰度范围值分别进行图像分割，再分别将三幅二值图像进行图像融合，对融合图像进行异色绒标记和异色绒二值图像提取，最后统计提取出的异色绒二值图像面积，再与统计出的面积特征参考范围进行面积比对，将符合面积统计范围的异色绒图像确定最终分选出的异色绒，正常羽绒进入羽绒收集室（1）；

步骤S6、中心位置提取：确定异色绒的中心位置，羽绒在输送带（5）上的流动，将中心位置送往高速摄像机下进行图像拍摄，最终分选向不同的通道，异色绒进入异色绒收集室（8）内。

3.根据权利要求1所述的羽毛加工用多功能异色绒拣选机，其特征在于：所述进料腔（4）包括内壁、外壁以及内壁外壁组成的空腔结构，所述空腔结构内设置有加热装置，所述加热装置为电热丝（42），所述电热丝（42）呈螺旋状设置在所述空腔内。