專利名稱：基于計算機(jī)視覺的梳棉機(jī)棉網(wǎng)質(zhì)量在線檢測裝置與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種梳棉機(jī)棉網(wǎng)質(zhì)量在線檢測裝置及檢測方法。
背景技術(shù)：
梳棉工序是控制和降低棉結(jié)雜質(zhì)的主要工序，在紡紗過程中，減少生條結(jié)雜對提 高成紗條干均勻度起著決定性作用。提高梳棉機(jī)的工作質(zhì)量，改進(jìn)對梳棉半成品的質(zhì)量檢 驗(yàn)和控制方法，一直是人們關(guān)注的重點(diǎn)之一。傳統(tǒng)上，人們對梳棉半成品(生條)的質(zhì)量檢 測，一直使用條干不勻率、重量不勻率、重量偏差、手揀結(jié)雜等控制指標(biāo)。盡管這些指標(biāo)能夠 直接或間接地反映生條質(zhì)量和梳棉機(jī)工作情況，但對于現(xiàn)今的生產(chǎn)控制而言，它們反映信 息慢，受人為因素的影響大，不利于生產(chǎn)過程的自動控制，為尋方便而又實(shí)用的檢測方法， 人們做了大量的工作。計算機(jī)視覺是指用計算機(jī)實(shí)現(xiàn)人的視覺功能，對客觀世界的三維場景的感知、識 別和理解，研究用計算機(jī)模擬生物外顯或宏觀視覺功能的科學(xué)和技術(shù)。由于計算機(jī)視覺強(qiáng) 調(diào)實(shí)用性，要求能夠適應(yīng)生產(chǎn)現(xiàn)場惡劣的環(huán)境，更強(qiáng)調(diào)實(shí)時性，要求高速度和高精度，所以 特別適用于大批量生產(chǎn)過程中的質(zhì)量檢測。在我國的棉紡織企業(yè)中，大多數(shù)廠家采用傳統(tǒng)的目光檢驗(yàn)法檢測紡織各工序半成 品及成品的棉結(jié)雜質(zhì)含量，這種方法的測試結(jié)果很大程度上取決于測試人員的感觀，檢驗(yàn) 結(jié)果的誤檢率和漏檢率比較高，而且還比較費(fèi)工費(fèi)時。即使是自動檢測系統(tǒng)也是離線檢測、 周期檢測，這總是存在時間控制上的缺陷，反應(yīng)存在滯后性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠?qū)γ藿Y(jié)雜質(zhì)含量進(jìn)行自動實(shí)時檢測的裝置及方法。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的一個技術(shù)方案是提供了一種基于計算機(jī)視覺的梳棉 機(jī)棉網(wǎng)質(zhì)量在線檢測裝置，其特征在于包括逐行線掃描的攝像裝置，攝像裝置設(shè)于棉網(wǎng)輸 出裝置的出口上方，在攝像裝置旁設(shè)有光源，光源與攝像裝置成一定角度，逐行線掃描的攝 像裝置連接棉網(wǎng)質(zhì)量檢測結(jié)果裝置。本發(fā)明的另一個技術(shù)方案是提供了一種利用上述設(shè)備的檢測方法，其特征在于， 步驟為步驟1、棉網(wǎng)輸出裝置使棉網(wǎng)以一定速度隨剝棉羅拉輸出；步驟2、根據(jù)棉網(wǎng)幅寬和輸出速度，調(diào)整線陣掃描攝像頭焦距和光圈大小，設(shè)定掃 描頻率和曝光時間，并調(diào)節(jié)條形LED光源的亮度，以便獲取清晰的棉網(wǎng)圖像；步驟3、對獲取的棉網(wǎng)圖像進(jìn)行系列預(yù)處理以便有利于對圖像特征的提??；步驟4、對經(jīng)預(yù)處理后棉網(wǎng)圖像中棉結(jié)、雜質(zhì)進(jìn)行特征參數(shù)提取，通過程序識別棉 網(wǎng)中的棉結(jié)、雜質(zhì)；步驟5、建立棉網(wǎng)圖像與棉網(wǎng)均勻度的關(guān)系模型，以及棉網(wǎng)圖像與棉網(wǎng)重量的關(guān)系 模型，通過程序計算棉網(wǎng)均勻度及棉網(wǎng)重量不勻；
步驟6、對于已識別的棉結(jié)、雜質(zhì)，計算得到的棉網(wǎng)均勻度和棉網(wǎng)重量不勻，由棉網(wǎng) 質(zhì)量檢測結(jié)果裝置的計算機(jī)主機(jī)統(tǒng)計結(jié)果，液晶顯示器顯示檢測結(jié)果。本發(fā)明采用基于計算機(jī)視覺的在線檢測裝置來檢測梳棉機(jī)棉網(wǎng)，取代了傳統(tǒng)的目 光檢驗(yàn)法；應(yīng)用本檢測裝置和方法可識別棉網(wǎng)中的棉結(jié)和雜質(zhì)，計算棉網(wǎng)均勻度，檢測結(jié)果 準(zhǔn)確、客觀，從而由棉網(wǎng)質(zhì)量可對比和預(yù)測生條質(zhì)量，大大降低了工人檢測勞動強(qiáng)度；可依 據(jù)棉網(wǎng)幅寬和輸出速度，調(diào)節(jié)線掃描攝像頭位置及光圈大小，并通過相應(yīng)的高速處理軟件 來控制攝像頭的掃描頻率和光源亮度，以保證采集到清晰的棉網(wǎng)圖像，提高棉網(wǎng)質(zhì)量檢測 的精確性。


圖1為本發(fā)明提供的一種基于計算機(jī)視覺的梳棉機(jī)棉網(wǎng)在線檢測裝置的示意圖；圖2為采集棉網(wǎng)圖像時的立體示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例來具體說明本發(fā)明。實(shí)施例如圖1所示，為本發(fā)明提供的一種基于計算機(jī)視覺的梳棉機(jī)棉網(wǎng)在線檢測裝置， 由棉網(wǎng)輸出裝置A、計算機(jī)視覺識別裝置B和棉網(wǎng)質(zhì)量檢測結(jié)果裝置C組成。棉網(wǎng)輸出裝置A實(shí)現(xiàn)的功能是使原棉經(jīng)過梳棉小樣機(jī)梳理而形成棉網(wǎng)并以9m/ min的輸出，梳棉棉網(wǎng)7經(jīng)道夫1、上軋輥3、下軋輥4，從剝棉羅拉2剝離后，再經(jīng)一對輔助 壓輥8，喇叭口 9收攏，從上下壓輥10出來后通過圈條器11進(jìn)入條桶12。計算機(jī)視覺識別部分B，其是本發(fā)明的核心部分，由一個逐行線掃描的攝像裝置 及光源組成。其中，逐行線掃描的攝像裝置包括線陣掃描攝像頭5(Dalsa公司Piranha 2P2-h-06k40線陣C⑶和Nikon AF定焦鏡頭)，線陣掃描攝像頭5設(shè)于棉網(wǎng)輸出裝置A的出 口上方，如圖2所示，線陣掃描攝像頭5通過支架垂直安裝在下軋輥3的前端正上方(距離 棉網(wǎng)表面56cm)，在線拍攝到棉網(wǎng)7的圖像。光源為條形LED光源6 (Al公司LL30M-WHI)， 條形LED光源6放置在線陣掃描攝像頭5旁，光源與攝像裝置成一定角度(60度入射角)， 使條形LED光源6在棉網(wǎng)7表面形成均勻的反射光。線陣掃描攝像頭5通過數(shù)據(jù)連接線 12連接數(shù)字圖像采集卡13，將所拍攝的圖像存入計算機(jī)主機(jī)14，計算機(jī)主機(jī)14內(nèi)有相應(yīng) 的軟件來控制線陣掃描攝像頭5的拍攝速度(掃描頻率為M25Hz)并處理拍攝得到的棉網(wǎng) 7圖像。取連續(xù)拍攝的100幅棉網(wǎng)7圖像，拍攝時間為^s，經(jīng)圖像預(yù)處理，共識別棉結(jié)114 個，雜質(zhì)7個，計算得棉網(wǎng)橫向均勻度為14. 10(% )，縱向均勻度15. 73(% )，重量不勻?yàn)?8. 91(% ) ο棉網(wǎng)質(zhì)量檢測結(jié)果部分C實(shí)現(xiàn)的功能主要由顯示器顯示棉網(wǎng)圖像的檢測結(jié)果，主 要由計算機(jī)主機(jī)14和液晶顯示器15組成。顯示器15與主機(jī)14相連，計算機(jī)主機(jī)14用于 處理棉網(wǎng)圖像，顯示器15用于顯示檢測的結(jié)果。本發(fā)明還提供了一種采用上述設(shè)備的檢測方法，其步驟為步驟1、棉網(wǎng)輸出裝置A使棉網(wǎng)7以一定速度隨剝棉羅拉2輸出；步驟2、根據(jù)棉網(wǎng)7幅寬和輸出速度，調(diào)整線陣掃描攝像頭5焦距和光圈大小，設(shè)定掃描頻率和曝光時間，并調(diào)節(jié)條形LED光源6的亮度，以便獲取清晰地棉網(wǎng)7圖像；若采用Nikon AF定焦(焦距為50mm)鏡頭，光圈大小范圍為1. 4 16 (這里取 2. 8)，光源亮度范圍為0 2 (這里取1. 0)，掃描頻率F、曝光時間s與棉網(wǎng)7幅寬和輸出速
度之間關(guān)系為
權(quán)利要求
1.一種基于計算機(jī)視覺的梳棉機(jī)棉網(wǎng)質(zhì)量在線檢測裝置，其特征在于包括逐行線掃 描的攝像裝置，攝像裝置設(shè)于棉網(wǎng)輸出裝置(A)的出口上方，在攝像裝置旁設(shè)有光源，光源 與攝像裝置成一定角度，逐行線掃描的攝像裝置連接棉網(wǎng)質(zhì)量檢測結(jié)果裝置(C)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于計算機(jī)視覺的梳棉機(jī)棉網(wǎng)質(zhì)量在線檢測裝置，其特征 在于所述光源與攝像裝置所成的角度為50-70度。
3.如權(quán)利要求1所述的一種基于計算機(jī)視覺的梳棉機(jī)棉網(wǎng)質(zhì)量在線檢測裝置，其特征 在于所述攝像裝置包括線陣掃描攝像頭(5)，線陣掃描攝像頭(5)設(shè)于所述棉網(wǎng)輸出裝置 (A)的出口正上方，線陣掃描攝像頭(5)通過數(shù)據(jù)連接線(12)連接數(shù)字圖像采集卡(13)。
4.如權(quán)利要求1所述的一種基于計算機(jī)視覺的梳棉機(jī)棉網(wǎng)質(zhì)量在線檢測裝置，其特征 在于所述光源為條形LED光源(6)。
5.如權(quán)利要求1所述的一種基于計算機(jī)視覺的梳棉機(jī)棉網(wǎng)質(zhì)量在線檢測裝置，其特征 在于所述棉網(wǎng)輸出裝置(A)包括剝棉羅拉O)，剝棉羅拉(2)分別與道夫(1)及上軋輥(3) 相嚙合，在上軋輥(3)的下方設(shè)有下軋輥G)，在上軋輥( 及下軋輥(4)的前方設(shè)有一對 輔助壓輥(8)，輔助壓輥(8)前方設(shè)有上下壓輥(10)，喇叭口(9)置于上下壓輥(10)的前 端，梳棉棉網(wǎng)(7)從上下壓輥(10)出來后通過圈條器(11)進(jìn)入條桶(12)。
6.如權(quán)利要求1所述的一種基于計算機(jī)視覺的梳棉機(jī)棉網(wǎng)質(zhì)量在線檢測裝置，其特征 在于，所述棉網(wǎng)質(zhì)量檢測結(jié)果裝置(C)包括計算機(jī)主機(jī)(15)，計算機(jī)主機(jī)(1 分別連接所 述的逐行線掃描的攝像裝置及液晶顯示器(16)。
7.一種采用如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的一種基于計算機(jī)視覺的梳棉機(jī)棉網(wǎng)質(zhì)量 在線檢測裝置的檢測方法，其特征在于，步驟為步驟1、棉網(wǎng)輸出裝置(A)使棉網(wǎng)(7)以一定速度隨剝棉羅拉(2)輸出； 步驟2、根據(jù)棉網(wǎng)(7)幅寬和輸出速度，調(diào)整線陣掃描攝像頭( 焦距和光圈大小，設(shè)定 掃描頻率和曝光時間，并調(diào)節(jié)條形LED光源(6)的亮度，以便獲取清晰的棉網(wǎng)圖像； 步驟3、對獲取的棉網(wǎng)圖像進(jìn)行系列預(yù)處理以便有利于對圖像特征的提取； 步驟4、對經(jīng)預(yù)處理后棉網(wǎng)圖像中棉結(jié)、雜質(zhì)進(jìn)行特征參數(shù)提取，通過程序識別棉網(wǎng)中 的棉結(jié)、雜質(zhì)；步驟5、建立棉網(wǎng)圖像與棉網(wǎng)均勻度的關(guān)系模型，以及棉網(wǎng)圖像與棉網(wǎng)重量的關(guān)系模 型，通過程序計算棉網(wǎng)均勻度及棉網(wǎng)重量不勻；步驟6、對于已識別的棉結(jié)、雜質(zhì)，計算得到的棉網(wǎng)均勻度和棉網(wǎng)重量不勻，由棉網(wǎng)質(zhì)量 檢測結(jié)果裝置(C)的計算機(jī)主機(jī)(15)統(tǒng)計結(jié)果，液晶顯示器(16)顯示檢測結(jié)果。
8.如權(quán)利要求7所述的一種檢測方法，其特征在于，步驟2中所述掃描頻率、曝光時間 與棉網(wǎng)(7)幅寬和輸出速度之間關(guān)系為
9.如權(quán)利要求7所述的一種檢測方法，其特征在于，步驟3所述的系列預(yù)處理步驟依次 為背景不勻調(diào)整、圖像增強(qiáng)及圖像濾波。
10.如權(quán)利要求7所述的一種檢測方法，其特征在于，所述步驟4為首先用圖像分割 方法計算分割閾值T，把棉網(wǎng)圖像中疑似棉結(jié)、雜質(zhì)的像素點(diǎn)從圖像中分離出來，然后選取一定范圍的面積閾值S對分割后的疑似棉結(jié)、雜質(zhì)進(jìn)行判斷，以此確定棉結(jié)、雜質(zhì)，最后根 據(jù)棉結(jié)、雜質(zhì)的位置進(jìn)行標(biāo)記。
11.如權(quán)利要求7所述的一種檢測方法，其特征在于，步驟5中所述建立棉網(wǎng)圖像與棉 網(wǎng)均勻度的關(guān)系模型及所述建立棉網(wǎng)圖像與棉網(wǎng)重量的關(guān)系模型的步驟為步驟5. 1、設(shè)共有L幅棉網(wǎng)圖像待處理，則建立棉網(wǎng)圖像序列I1, 1 = 1，2，3...L，每幅 棉網(wǎng)圖像的分辨率為HXV，H為橫向分辨率，V為縱向分辨率，將每幅棉網(wǎng)圖像按一定的大 小分割成NXM個子圖像，N為橫向分割數(shù)，M為縱向分割數(shù)，每張子圖像的分辨率為AXB， A為橫向分辨率，B為縱向分辨率； 步驟5. 2、棉網(wǎng)均勻度
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于計算機(jī)視覺的梳棉機(jī)棉網(wǎng)質(zhì)量在線檢測裝置，其特征在于包括逐行線掃描的攝像裝置，攝像裝置設(shè)于棉網(wǎng)輸出裝置的出口上方，在攝像裝置旁設(shè)有光源，光源與攝像裝置成一定角度，逐行線掃描的攝像裝置連接棉網(wǎng)質(zhì)量檢測結(jié)果裝置。本發(fā)明的另一個技術(shù)方案是提供了一種利用上述設(shè)備的檢測方法，其特征在于，利用上述設(shè)備識別出棉結(jié)、雜質(zhì)，計算得到的棉網(wǎng)均勻度和棉網(wǎng)重量不勻后，顯示檢測結(jié)果。本發(fā)明檢測結(jié)果準(zhǔn)確、客觀，從而由棉網(wǎng)質(zhì)量可對比和預(yù)測生條質(zhì)量，大大降低了工人檢測勞動強(qiáng)度。
文檔編號G01N21/89GK102103090SQ201010577199
公開日2011年6月22日 申請日期2010年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月7日
發(fā)明者李美玲, 郁崇文, 鄭愛軍, 陳俊琰 申請人:東華大學(xué)