CN208155889U - 基于机器视觉的纺织品疵点检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于机器视觉的纺织品疵点检测装置，涉及机器视觉缺陷检测技术领域，包括工业PC机、FPGA控制器、图像采集装置和纺织品传送机构，工业PC机与FPGA控制器双向通信连接，图像采集装置与FPGA控制器通信连接；纺织品传送机构包括传输平台，传输平台两侧设有纺织品传送辊，纺织品传送辊分别与一伺服电机驱动连接，纺织品传送辊上设有一运动控制传感器，运动控制传感器与FPGA控制器通信连接；伺服电机的驱动轴上设有运动编码器，运动编码器与FPGA控制器通信连接，FPGA控制器与伺服电机通信连接。本实用新型采用多CCD图像釆集子***的精确标定，提升了图像的采集质量，能够准确定位疵点位置，提高了疵点检测效率和纺织品生产质量，降低了生产成本。

Description

基于机器视觉的纺织品疵点检测装置

技术领域

本实用新型涉及基于机器视觉的表面缺陷检测技术领域，具体涉及一种检测准确、时效性好、可对纺织品疵点位置进行标记的基于机器视觉的纺织品疵点检测装置。

背景技术

纺织品疵点检测，即纺织品织造过程中或织造完成后对纺织品进行纺织缺陷检测，对检出的疵点信息进行判别和记录，并将疵点信息反馈给织造部门，以便对织机进行调整，同时，将疵点信息传递给后续加工部门，以便根据需要进行修补和处理，纺织品疵点检测对提高产品质量和生产效率，降低生产成本具有重要意义。

传统的纺织品疵点检测主要依靠大量检测工人通过眼睛观察的方式来完成，人工检测虽然能根据国家标准对检测出的疵点很容易进行分类和评分，但存在着很大的缺限。由于人眼视觉精度的限制，不能检测到尺寸较小的疵点，而且疵点检测是一项简单、枯燥和机械重复的工作，长时间工作容易产生疲劳，检测效率和精度会受到严重影响。

机器视觉和图像处理技术应用到工业检测过程中替代工人的肉眼检测，能够自动检测和识别各种疵点，大幅提高了检测精度和效率，提高了生产效率和产品质量。目前，由于织物疵点的检测对象具有柔软易变形的特殊性和产品种类的多样性，开发能够检测所有类型织物疵点的通用检测***面临极大的困难。所以科研工作者们分别针对某一种类织物(白还布、色织布、非织造布等)进行研究，推出了一些面向应用的疵点检测***。但是其检测功能受到各国检测标准的影响，真正适用于实际生产并被市场接纳的并不多，仍然存在一些亟待解决的问题，如不能自动测量疵点尺寸，对于检测出的疵点还需人工辅助测量和对照检验标准人工分级记分；检测对象由白还织物发展到色织物后，检测软件中色织物图像的预处理模块、色织物疵点的检测模块和对检测出的疵点进行分类识别的模块都不能获得有效的数据结果，需要重新设计和实现，使检测不够便捷。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种检测准确、时效性好、可对纺织品疵点位置进行标记的基于机器视觉的纺织品疵点检测装置，以解决上述背景技术中的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型采取了如下技术方案：

本实用新型提供了一种基于机器视觉的纺织品疵点检测装置，包括工业PC机、FPGA控制器、图像采集装置和纺织品传送机构，所述工业PC机与所述FPGA控制器双向通信连接，所述图像采集装置与所述FPGA控制器通信连接；

所述纺织品传送机构包括传输平台，所述传输平台两侧设有纺织品传送辊，所述纺织品传送辊分别与一伺服电机驱动连接，所述纺织品传送辊上还设有一运动控制传感器，所述运动控制传感器与所述FPGA控制器通信连接；所述伺服电机的驱动轴上还设有运动编码器，所述运动编码器与所述FPGA控制器通信连接，所述FPGA控制器与所述伺服电机通信连接。

进一步的，所述图像采集装置包括CCD工业相机、光源和图像采集卡，所述CCD工业相机与所述图像采集卡的输入端连接。

进一步的，所述FPGA控制器包括数字信号处理器、同步触发器和伺服驱动器，所述图像采集卡的输出端分别与所述工业PC机和所述数字信号处理器双向通信连接，所述数字信号处理器与所述工业PC机双向通信连接；所述运动编码器的输出端与所述同步触发器连接，所述同步触发器与所述图像采集卡和所述工业PC机双向通信连接；所述伺服驱动器与所述伺服电机通信连接，所述伺服驱动器还与所述工业PC机双向通信连接。

进一步的，所述图像采集卡包括CCD控制器和扫描处理器，所述CCD控制器的输入端与所述CCD工业相机连接，所述CCD控制器的输出端与所述扫描处理器的一输入端连接；所述扫描处理器分别与所述工业PC机、所述同步触发器和所述数字信号处理器双向通信连接。

进一步的，所述图像采集卡的数量为4个，所述CCD工业相机的数量为4个，所述数字信号处理器的数量为5个；

所述每一个CCD工业相机的输出端分别连接一个所述图像采集卡，所述每一个图像采集卡的输出端分别连接一个所述数字信号处理器；

所述运动编码器与没有连接所述图像采集卡的一个所述数字信号处理器连接。

进一步的，所述传输平台、所述CCD工业相机和所述光源设于一箱体内，所述箱体的两侧分别设有纺织品输入口和纺织品输出口。

进一步的，在所述纺织品输出口处设有打标装置。

进一步的，所述打标装置包括固定在箱体上的位于纺织品宽度方向的伺服直线驱动器，以及滑动设于所述伺服直线驱动器上的标记器。

进一步的，所述伺服直线驱动器与所述伺服驱动器通信连接。

进一步的，所述FPGA控制器还连接有监视器，所述监视器设于所述箱体内。

本实用新型有益效果：采用多CCD图像釆集子***的精确标定，使硬件设备能够满足色织物疵点检测的要求，提升了图像的采集质量，能够准确定位疵点位置，可自动测量疵点的尺寸，设计多通道同步并行信号处理***，给出色织物疵点检测专用FPGA开发板的接口设计，有利于高分辨率色织物图像的疵点自动检测和处理，提高了疵点检测效率和纺织品生产质量，降低了生产成本。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例所述的基于机器视觉的纺织品疵点检测装置的原理框图。

图2为本实用新型实施例所述的基于机器视觉的纺织品疵点检测装置纺织品传送机构控制原理框图。

图3为本实用新型实施例所述的基于机器视觉的纺织品疵点检测装置结构图。

图4为本实用新型实施例所述的基于机器视觉的纺织品疵点检测装置的图像采集处理原理框图。

图5为本实用新型实施例所述的基于机器视觉的纺织品疵点检测装置的FPGA工作原理框图。

其中：1-工业PC机；2-FPGA控制器；3-图像采集装置；4-传输平台；5-纺织品传送辊；6-伺服电机；7-运动控制传感器；8-运动编码器；9-CCD工业相机；10-光源；11-图像采集卡；12-数字信号处理器；13-同步触发器；14-伺服驱动器；15-CCD控制器；16-扫描处理器；17-箱体；18-打标装置；19-监视器；20-控制室；21-机架。

具体实施方式

下面详细叙述本实用新型的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本实用新型的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件和/或它们的组。应该理解，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接，使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

需要说明的是，在本实用新型所述的实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通，或两个元件的相互作用关系，除非具有明确的限定。对于本领域技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型实施例中的具体含义。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于理解本实用新型，下面结合附图以具体实施例对本实用新型作进一步解释说明，且具体实施例并不构成对本实用新型实施例的限定。

本领域技术人员应该理解，附图只是实施例的示意图，附图中的部件并不一定是实施本实用新型所必须的。

实施例

如图1所示，本实用新型实施例一提供了一种基于机器视觉的纺织品疵点检测装置，包括工业PC机1、FPGA控制器2、图像采集装置3和纺织品传送机构，所述工业PC机1与所述FPGA控制器2双向通信连接，所述图像采集装置3与所述FPGA控制器2通信连接。

通过纺织品传送机构对待检测的纺织品进行传送，通过图像采集装置3对纺织品进行拍照，采集图像信息，图像采集装置3将纺织品图像采集信息发送给FPGA控制器2，FPGA控制器2对图像信息进行处理分析并存储，同时发送相应的信号给工业PC机，工业PC机1结合各信号控制纺织品传送机构的运行机图像采集装置的运行。

如图2所示，所述纺织品传送机构包括传输平台4，所述传输平台4两侧设有纺织品传送辊5，所述纺织品传送辊5分别与一伺服电机6驱动连接，所述纺织品传送辊5上还设有一运动控制传感器7，所述运动控制传感器7与所述FPGA控制器2通信连接；所述伺服电机6的驱动轴上还设有运动编码器8，所述运动编码器8与所述FPGA控制器2通信连接，所述FPGA控制器2与所述伺服电机6通信连接。

运动控制传感器7和运动编码器8获取运动信号，将运动信号传送给FPGA控制器2，FPGA控制器2将运动信号转换为控制信号控制伺服电机6进行相应的动作，从而控制纺织品通过纺织品传送辊5进行相应的动作。

纺织品在传送辊的带动下在传输平台4上运动，图像采集装置的CCD工业相机9采集传输平台4上纺织品的图像，光源10为其提供光源，CCD采集到的图像发送给图像采集卡11，图像采集卡11再将图像发送给FPGA控制器2进行处理。

所述FPGA控制器2包括数字信号处理器12、同步触发器13和伺服驱动器14，所述图像采集卡11的输出端分别与所述工业PC机1和所述数字信号处理器12双向通信连接，所述数字信号处理器12与所述工业PC机1双向通信连接；所述运动编码器8的输出端与所述同步触发器13连接，所述同步触发器13与所述图像采集卡11和所述工业PC机1双向通信连接；所述伺服驱动器14与所述伺服电机6通信连接，所述伺服驱动器14还与所述工业PC机1双向通信连接。

利用工业PC机通过图像采集卡11控制CCD的图像采集，CCD采集到的图像首先发送给数字信号处理器DSP。

所述图像采集卡11包括CCD控制器15和扫描处理器16，所述CCD控制器15的输入端与所述CCD工业相机9连接，所述CCD控制器15的输出端与所述扫描处理器16的一输入端连接；所述扫描处理器16分别与所述工业PC机1、所述同步触发器13和所述数字信号处理器12双向通信连接。

如图3至图4所示，所述图像采集卡11的数量为4个，所述CCD工业相机9的数量为4个，分别为CCD1、CCD2、CCD3、CCD4，所述数字信号处理器12的数量为5个，分别为DSP1、DSP2、DSP3、DSP4、DSP5。

所述每一个CCD工业相机9的输出端分别连接一个所述图像采集卡11，所述每一个图像采集卡11的输出端分别连接一个所述数字信号处理器12；所述运动编码器8与没有连接所述图像采集卡的一个所述数字信号处理器12连接。

即，CCD1与DSP1连接，CCD2与DSP2连接，CCD3与DSP3连接，CCD4与DSP4连接，运动编码器8与DSP5连接。

四个图像釆集卡、一个FPGA集成控制板、五个DSP数字信号处理器、一个存储器和一个同步控制器组成图像并行处理***。在所述纺织品输出口处设有打标装置18。所述打标装置18包括固定在箱体上的位于纺织品宽度方向的伺服直线驱动器，以及滑动设于所述伺服直线驱动器上的标记器。所述伺服直线驱动器与所述伺服驱动器14通信连接。

这个并行处理***能够检测色织物施点、计算疵点位置、控制织物传送和打标装置18发送信号。为了监测每一个相机提供的织物图像，所述FPGA控制器2还连接有监视器19，所述监视器19设于所述箱体17内，同时与工业PC机相连接。

上述处理***其实是由四个单通道CCD图像获取和运算模块并联而成，每个通道各自独立进行图像获取和检测算法的运行。四个通道的动作幵始和结束都要受到FPGA中同步控制器的统一调度，以便使同一段整个纬向幅面宽度的色织物图像能够同步得到检测。也就是说，四个图像数据采集卡同步读取四个线扫描CCD相机拍摄的图像数据，并将获取的每帧图像同步送入对应的DSP1、DSP2、DSP3和DSP4处理器中进行庇点检测和识别。

装在织物输送电机轴上的运动编码器8将织物运动信号送入DSP5中，并结合检测结果计算庇点的横向和纵向位置坐标。数据运算结果存储在存储器上以便查找和输出。打标记装置包括一个位于织物幅面宽度方向的横向杆和一个可在杆上滑动的标记器。没有疵点时，滑动标记器置于横向杆的一端。当有疵点时，控制信号驱动标记器沿着伺服直线驱动器滑动到庇点位置贴上标签，并在对应的织物边缘位置也贴上标签，然后又置于一端等待。

所述传输平台4、所述CCD工业相机9和所述光源10设于一箱体17内，所述箱体17的两侧分别设有纺织品输入口和纺织品输出口；工业PC机、计算机、显示屏、FPGA控制器等控制设备置于控制室20内，伺服电机、传送辊可置于机架21上。

伺服电机驱动传送辊带动纺织品运动，纺织品通过箱体上的输入口和输出口穿过箱体17，从而由CCD获取纺织品的图像，发送给控制室20。

如图5所示，五个DSP处理器通过EMIF(外部存储器接1:1)与FPGA无缝连接，以实现数字图像数据的高速传输和祥储并行控制。通过FPGA内部互联网络连接到五个DSP的GPIO(通用I/O接n),以便通过EP2C70同步控制各并行图像处理通道的一致性。***的互连、各个接口以及数据通道都是通过FPGA开发板来完成，并在FPGA开发板内部实现除一些必要逻辑之外的其它所有接I I逻辑。通过配置FPGA控制五个数字处理器按MIMD(多指令流多数据流)方式并行处理同步输入织物表面数字图像信号。

总之，设计的FPGA开发板对色织物嘛点检测实现了两个最主要的功能：1)接供所有的接口以及各接口的信号控制和数据传输互联网络；2)将五个单独数据获取和处理通道实现了同步并行，使之类似于一个通道的赃点检测***，解决了多个CCD对大幅面色织物检测的难题。这只是理论上的结构设计，具体的实现还需与硬件工程师一起进行硬件编程、仿真和测试；然后进行电路设计和布线，制造出符合要求的开发板；最后配置各功能芯片，完成嵌入式施点同步并行检测专用套件的制作。

综上所述，本实用新型通过多CCD图像釆集子***的精确标定，使硬件设备能够满足色织物疵点检测的要求，同时也能完成疵点的尺寸自动测量功能；设计多通道同步并行信号处理***，给出色织物疵点检测专用FPGA开发板的接口设计，以利于宽幅高分辨率色织物图像的疵点自动检测和处理；组合特征提取器提取色织物疵点的几何特征参数和纹理特征参数，使其能很好的定量描述表面疵点特征的差异，并获得这些分类参数分布的盒形图，其中疵点图像的几何特征参数也被用于计算自动测量的疵点实际尺寸。

本领域普通技术人员可以理解：本实用新型实施例中的装置中的部件可以按照实施例的描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的部件可以合并为一个部件，也可以进一步拆分成多个子部件。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种基于机器视觉的纺织品疵点检测装置，其特征在于：包括工业PC机(1)、FPGA控制器(2)、图像采集装置(3)和纺织品传送机构，所述工业PC机(1)与所述FPGA控制器(2)双向通信连接，所述图像采集装置(3)与所述FPGA控制器(2)通信连接；

所述纺织品传送机构包括传输平台(4)，所述传输平台(4)两侧设有纺织品传送辊(5)，所述纺织品传送辊(5)分别与一伺服电机(6)驱动连接，所述纺织品传送辊(5)上还设有一运动控制传感器(7)，所述运动控制传感器(7)与所述FPGA控制器(2)通信连接；所述伺服电机(6)的驱动轴上还设有运动编码器(8)，所述运动编码器(8)与所述FPGA控制器(2)通信连接，所述FPGA控制器(2)与所述伺服电机(6)通信连接。

2.根据权利要求1所述的纺织品疵点检测装置，其特征在于：所述图像采集装置包括CCD工业相机(9)、光源(10)和图像采集卡(11)，所述CCD工业相机(9)与所述图像采集卡(11)的输入端连接。

3.根据权利要求2所述的纺织品疵点检测装置，其特征在于：所述FPGA控制器(2)包括数字信号处理器(12)、同步触发器(13)和伺服驱动器(14)，所述图像采集卡(11)的输出端分别与所述工业PC机(1)和所述数字信号处理器(12)双向通信连接，所述数字信号处理器(12)与所述工业PC机(1)双向通信连接；所述运动编码器(8)的输出端与所述同步触发器(13)连接，所述同步触发器(13)与所述图像采集卡(11)和所述工业PC机(1)双向通信连接；所述伺服驱动器(14)与所述伺服电机(6)通信连接，所述伺服驱动器(14)还与所述工业PC机(1)双向通信连接。

4.根据权利要求3所述的纺织品疵点检测装置，其特征在于：所述图像采集卡(11)包括CCD控制器(15)和扫描处理器(16)，所述CCD控制器(15)的输入端与所述CCD工业相机(9)连接，所述CCD控制器(15)的输出端与所述扫描处理器(16)的一输入端连接；所述扫描处理器(16)分别与所述工业PC机(1)、所述同步触发器(13)和所述数字信号处理器(12)双向通信连接。

5.根据权利要求4所述的纺织品疵点检测装置，其特征在于：所述图像采集卡(11)的数量为4个，所述CCD工业相机(9)的数量为4个，所述数字信号处理器(12)的数量为5个；

所述每一个CCD工业相机(9)的输出端分别连接一个所述图像采集卡(11)，所述每一个图像采集卡(11)的输出端分别连接一个所述数字信号处理器(12)；

所述运动编码器(8)与没有连接所述图像采集卡的一个所述数字信号处理器(12)连接。

6.根据权利要求5所述的纺织品疵点检测装置，其特征在于：所述传输平台(4)、所述CCD工业相机(9)和所述光源(10)设于一箱体(17)内，所述箱体(17)的两侧分别设有纺织品输入口和纺织品输出口。

7.根据权利要求6所述的纺织品疵点检测装置，其特征在于：在所述纺织品输出口处设有打标装置(18)。

8.根据权利要求7所述的纺织品疵点检测装置，其特征在于：所述打标装置(18)包括固定在箱体上的位于纺织品宽度方向的伺服直线驱动器，以及滑动设于所述伺服直线驱动器上的标记器。

9.根据权利要求8所述的纺织品疵点检测装置，其特征在于：所述伺服直线驱动器与所述伺服驱动器(14)通信连接。

10.根据权利要求9所述的纺织品疵点检测装置，其特征在于：所述FPGA控制器(2)还连接有监视器(19)，所述监视器(19)设于所述箱体(17)内。