專(zhuān)利名稱(chēng)：一種基于動(dòng)態(tài)圖像識(shí)別的斷絲檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于動(dòng)態(tài)圖像識(shí)別的斷絲檢測(cè)方法，尤其涉及一種應(yīng)用于金銀絲切割機(jī)的，通過(guò)動(dòng)態(tài)圖像識(shí)別算法進(jìn)行自動(dòng)斷絲檢測(cè)的方法，屬于切割機(jī)械控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
金銀絲是一中常見(jiàn)的裝飾材料，因其表面涂布銀色反光物質(zhì)，裝飾效果獨(dú)特而廣泛應(yīng)用于服裝裝飾、裝修裝璜等行業(yè)。在實(shí)際應(yīng)用中，金銀絲原料生產(chǎn)廠商往往只提供一定規(guī)格(寬度、厚度)的整卷金銀帶，而應(yīng)用廠商則需要一定寬度的絲狀、帶狀金銀絲，因此需要采用一定的技術(shù)手段將整卷金銀帶按照實(shí)際需求的寬度進(jìn)行切割成絲狀、帶狀的小卷金銀絲。目前，金銀絲切割機(jī)采用梳狀刀具機(jī)械結(jié)構(gòu)，將金銀帶勻速拉過(guò)梳狀刀具，從而切割成多股寬度較窄的金銀絲，由于金銀帶基底材料技術(shù)、銀光材料濺射涂布技術(shù)、及制造成本原因，目前金銀絲原料生產(chǎn)廠商提供的整卷金銀帶存在一些細(xì)小的空洞，這些空洞經(jīng)過(guò)梳狀刀具的時(shí)候，會(huì)引起斷絲現(xiàn)象。斷絲對(duì)于金銀絲切絲機(jī)是最麻煩的技術(shù)難點(diǎn)，因?yàn)楫?dāng)斷絲發(fā)生時(shí)，發(fā)現(xiàn)及時(shí)，需要重新連接斷絲以維持后續(xù)工作；而如果發(fā)現(xiàn)不及時(shí)，斷絲回卷入梳狀刀具，以致?lián)p毀梳狀刀具。梳狀刀具是由一組薄刀片密致排列而成，重新組裝這樣的一組梳狀刀具需耗費(fèi)數(shù)小時(shí)。因此及時(shí)檢測(cè)到斷絲現(xiàn)象，并及時(shí)切斷切割機(jī)電機(jī)，對(duì)于保護(hù)梳狀刀具，提高切絲機(jī)工作效率，增加切絲機(jī)單位時(shí)間產(chǎn)量具有極其重要的意義。目前，切絲機(jī)斷絲檢測(cè)問(wèn)題的解決方法主要是靠人眼識(shí)別，因此，一臺(tái)切絲機(jī)通常需要配備兩名工作人員，一人通過(guò)調(diào)節(jié)直流電機(jī)變壓器來(lái)控制切絲機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速，當(dāng)發(fā)現(xiàn)斷絲發(fā)生時(shí)，馬上將電機(jī)減速，并切斷電機(jī)電源。另一人來(lái)回巡視機(jī)架上卷絲飛輪，檢查是否發(fā)生纏繞等故障。這種解決方案，要求兩人注意力高度集中，由于金銀絲較細(xì)，因此工作時(shí)間長(zhǎng)了之后，對(duì)工作人員的視力損壞很大。而采用自動(dòng)金銀絲斷絲檢測(cè)的技術(shù)尚無(wú)報(bào)導(dǎo)和產(chǎn)品。另一方面，針對(duì)切絲，或者卷絲這樣的技術(shù)領(lǐng)域，自動(dòng)斷絲檢測(cè)也有一些可以借鑒的技術(shù)方案，主要有(1)懸經(jīng)片技術(shù)，這種技術(shù)主要應(yīng)用于傳統(tǒng)的經(jīng)編、紡織行業(yè)。在每一根絲線上串上一個(gè)金屬圓環(huán)，當(dāng)斷絲發(fā)生時(shí)，金屬圓環(huán)會(huì)在重力作用下掉到地面，從而被檢測(cè)裝置檢測(cè)到，從而啟動(dòng)停機(jī)機(jī)制；(2)紅外激光檢測(cè)技術(shù)，這種技術(shù)主要是在絲線下方安裝對(duì)射式紅外激光檢測(cè)器， 當(dāng)有斷絲發(fā)生時(shí)，斷絲在重力作用下下垂，切割阻擋激光束，從而啟動(dòng)停機(jī)機(jī)制。理論分析和實(shí)際操作都說(shuō)明這兩種方法不適用于金銀絲切絲機(jī)。主要原因是金銀絲并不是嚴(yán)格意義上的絲狀，即圓柱體，而是具有一定厚度的條帶狀，而且金銀絲重量較輕，因此當(dāng)斷絲發(fā)生時(shí)，斷絲會(huì)在空中漂浮，而不是直接下垂，因此套在金銀絲上的懸經(jīng)片并不會(huì)馬上掉到地面，有時(shí)還有可能被金銀絲纏住，無(wú)法掉落下來(lái)；而紅外激光檢測(cè)器安裝位置固定，斷絲在空中漂浮后，無(wú)法保證其馬上準(zhǔn)確地阻擋激光束。而為了保護(hù)金銀絲切絲機(jī)的梳狀刀具不受損壞，對(duì)自動(dòng)斷絲檢測(cè)裝置的靈敏度和實(shí)時(shí)性有很高的要求，因此上述兩種現(xiàn)有技術(shù)方案都無(wú)法達(dá)到技術(shù)要求。因此，本發(fā)明公開(kāi)了一種通過(guò)動(dòng)態(tài)圖像識(shí)別算法進(jìn)行自動(dòng)斷絲檢測(cè)的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一種基于動(dòng)態(tài)圖像識(shí)別的斷絲檢測(cè)方法，其技術(shù)目標(biāo)在于快速、自動(dòng)檢測(cè)金銀絲切絲機(jī)斷絲現(xiàn)象。為了達(dá)到這樣的技術(shù)目的，本發(fā)明將動(dòng)態(tài)圖像采集裝置安裝在梳狀刀具下方，重點(diǎn)采集進(jìn)出梳狀刀具的金銀絲的排列圖像。本發(fā)明的具體步驟如下步驟一正常背景圖像獲取(1)采集一幀初始圖像由于在正常情況下，電機(jī)運(yùn)動(dòng)不會(huì)嚴(yán)格保持勻速，所以金銀絲束的動(dòng)態(tài)圖像會(huì)產(chǎn)生一定的“抖動(dòng)”，所以初始圖像不能簡(jiǎn)單地作為背景圖像；(2)采集后續(xù)圖像并作平滑濾波平滑濾波可以采用基于時(shí)間域的平滑濾波器，也即將動(dòng)態(tài)圖像采集視野場(chǎng)中像素和相鄰幾幀圖像中的對(duì)應(yīng)空間位置的像素作一維時(shí)間上的濾波，常用的濾波器有IIR濾波器，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的平滑濾波之后，基本上可以確定一個(gè)各區(qū)域邊界較清晰的背景圖像；步驟二 實(shí)時(shí)跟蹤斷絲(1)采集新的一幀圖像；(2)將新的圖像和背景圖像作減運(yùn)算，獲得差值圖像；(3) 二值化處理，設(shè)置一個(gè)閾值，差值圖像中小于該閾值的像素置0，反之置1，獲
得二值化圖像；(4)對(duì)二值化圖像進(jìn)行列掃描，統(tǒng)計(jì)每列像素和；(5)判斷列像素和是否大于一個(gè)閾值，是，則說(shuō)明存在斷絲，列像素和越大，說(shuō)明斷絲發(fā)生后，斷絲發(fā)生了彈性扭曲的瞬間，距離斷絲發(fā)生時(shí)刻越近；反之，則認(rèn)為正常運(yùn)行；當(dāng)斷絲發(fā)生時(shí)，即使前一幀圖像沒(méi)有檢測(cè)到，隨著斷絲彈性扭曲，后續(xù)幀也會(huì)檢測(cè)到，而這個(gè)時(shí)間差也在切絲機(jī)技術(shù)領(lǐng)域的允許范圍之內(nèi)；實(shí)測(cè)表明，采用通用30幀、50幀頻率的CXD攝像設(shè)備即可滿(mǎn)足實(shí)際需要。綜上所述，本發(fā)明顯著的技術(shù)效果在于采用適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)和動(dòng)態(tài)圖像采集裝置的部署位置，使得圖像處理算法復(fù)雜度大大降低，響應(yīng)速度快，達(dá)到快速自動(dòng)檢測(cè)斷絲現(xiàn)象， 成本低，安裝方便，具有廣闊的應(yīng)用前景。


圖1是本發(fā)明一種基于動(dòng)態(tài)圖像識(shí)別的斷絲檢測(cè)方法的人工檢測(cè)方法示意圖；圖2是本發(fā)明一種基于動(dòng)態(tài)圖像識(shí)別的斷絲檢測(cè)方法的動(dòng)態(tài)圖像采集裝置；圖3是本發(fā)明一種基于動(dòng)態(tài)圖像識(shí)別的斷絲檢測(cè)方法的斷絲圖像檢測(cè)原理圖。
具體實(shí)施例方式參考附圖，下面對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。如圖1所示，人工檢測(cè)方法是靠工作人員(100)不間斷觀察切絲機(jī)實(shí)現(xiàn)。整卷金銀帶(101)安裝在金銀帶固定軸(107)上，一側(cè)拉出，穿入梳狀刀具(102)，梳狀刀具(102) 極其鋒利，金銀帶被縱向劃開(kāi)，出梳狀刀具(10 后呈放射線狀；為了將其卷成小卷，首先將其穿過(guò)穿絲簾(103)，穿絲簾(103) —般為矩形結(jié)構(gòu)， 在橫向、縱向方向上等間距排列同樣尺寸的小孔，起到潤(rùn)滑、導(dǎo)引的作用；之后，金銀絲分別繞在同步偏心飛輪(104)上，所有的同步偏心飛輪(104)由一臺(tái)切絲機(jī)電機(jī)(106)驅(qū)動(dòng)，而切絲機(jī)電機(jī)(106)由直流電機(jī)變壓器(10 控制其轉(zhuǎn)速和啟停；工作人員(100)通過(guò)對(duì)出梳狀刀具(10 的金銀絲進(jìn)行觀察，如發(fā)現(xiàn)有斷絲現(xiàn)象發(fā)生，則控制直流電機(jī)變壓器(105)，減速直至停機(jī)，然后由人工重新連接斷絲，并重新啟動(dòng)切絲機(jī)電機(jī)(106)工作。如圖2所示，本發(fā)明將動(dòng)態(tài)圖像采集裝置(200)安裝在梳狀刀具(10 下方，重點(diǎn)采集進(jìn)出梳狀刀具(10 的金銀絲的排列圖像，整卷金銀帶(101)安裝在金銀帶固定軸(107)上，在梳狀刀具(10 進(jìn)刀側(cè)，金銀帶是一整張的，而出梳狀刀具(10 的穿絲簾 (103)側(cè)，金銀絲變成放射線狀，在圖中可以看到穿絲簾(103)和梳狀刀具(102)得區(qū)別在于，梳狀刀具(10 是一條直線排列的，而穿絲簾(10 是一個(gè)矩陣，或者說(shuō)是一個(gè)平面排列的，因此實(shí)際上，在經(jīng)過(guò)梳狀刀具(102)之后，只在一小段距離內(nèi)，金銀絲近似排列整齊的，本發(fā)明所檢測(cè)的圖像就是選擇這一段。如圖3所示，本發(fā)明所采集的一個(gè)動(dòng)態(tài)圖像采集視野場(chǎng)(301)，在梳狀刀具(102) 左側(cè)為整卷金銀帶(101)，而梳狀刀具(102)右側(cè)為金銀絲束(300)，并且其中有一根斷絲 (302)?？梢钥吹?，在正常情況下，雖然電機(jī)運(yùn)動(dòng)不會(huì)嚴(yán)格保持勻速，所以金銀絲束(300) 的動(dòng)態(tài)圖像會(huì)產(chǎn)生一定的“抖動(dòng)”，但是當(dāng)斷絲(30 出現(xiàn)時(shí)，在斷絲(30 位置就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)明顯的斷帶，或者說(shuō)缺口。由于金銀絲都是銀色高反光物質(zhì)，斷帶將很明顯地被數(shù)字圖像處理程序區(qū)別出來(lái)。而且由于金銀絲斷絲的原因主要在于在金銀帶原材料制造過(guò)程中，其基底材料和銀光濺射涂布材料存在氣泡，從而產(chǎn)生細(xì)小空洞，這些空洞經(jīng)過(guò)梳狀刀具的時(shí)候，由于受力不均，從而引起斷絲，因此在有細(xì)小空洞的地方，往往是剛出梳狀刀具(102)就會(huì)立刻被拉細(xì)、拉斷。因此一般情況下，斷絲往往發(fā)生在梳狀刀具(10 的附近，本發(fā)明選取的動(dòng)態(tài)圖像采集視野場(chǎng)(301)也正好在這個(gè)位置，能夠在斷絲的第一時(shí)刻就檢測(cè)到，大大提高了響應(yīng)速度，具有良好的技術(shù)效果。
權(quán)利要求
1. 一種基于動(dòng)態(tài)圖像識(shí)別的斷絲檢測(cè)方法，應(yīng)用于金銀絲切割機(jī)，通過(guò)動(dòng)態(tài)圖像識(shí)別算法進(jìn)行自動(dòng)斷絲檢測(cè)，其特征在于將動(dòng)態(tài)圖像采集裝置安裝在梳狀刀具下方，重點(diǎn)采集進(jìn)出梳狀刀具的金銀絲的排列圖像，并采用如下圖像處理算法實(shí)現(xiàn)步驟一正常背景圖像獲取(1)采集一幀初始圖像由于在正常情況下，電機(jī)運(yùn)動(dòng)不會(huì)嚴(yán)格保持勻速，所以金銀絲束的動(dòng)態(tài)圖像會(huì)產(chǎn)生一定的“抖動(dòng)”，所以初始圖像不能簡(jiǎn)單地作為背景圖像；(2)采集后續(xù)圖像并作平滑濾波平滑濾波采用基于時(shí)間域的平滑濾波器，也即將動(dòng)態(tài)圖像采集視野場(chǎng)中像素和相鄰幾幀圖像中的對(duì)應(yīng)空間位置的像素作一維時(shí)間上的濾波，常用的濾波器有IIR濾波器，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的平滑濾波之后，基本上可以確定一個(gè)各區(qū)域邊界較清晰的背景圖像；步驟二 實(shí)時(shí)跟蹤斷絲(1)采集新的一幀圖像；(2)將新的圖像和背景圖像作減運(yùn)算，獲得差值圖像；(3)二值化處理，設(shè)置一個(gè)閾值，差值圖像中小于該閾值的像素置0，反之置1，獲得二值化圖像；(4)對(duì)二值化圖像進(jìn)行列掃描，統(tǒng)計(jì)每列像素和；(5)判斷列像素和是否大于一個(gè)閾值，是，則說(shuō)明存在斷絲，列像素和越大，說(shuō)明斷絲發(fā)生后，斷絲發(fā)生了彈性扭曲的瞬間，距離斷絲發(fā)生時(shí)刻越近；反之，則認(rèn)為正常運(yùn)行；當(dāng)斷絲發(fā)生時(shí)，即使前一幀圖像沒(méi)有檢測(cè)到，隨著斷絲彈性扭曲，后續(xù)幀也會(huì)檢測(cè)到， 而這個(gè)時(shí)間差也在切絲機(jī)技術(shù)領(lǐng)域的允許范圍之內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于動(dòng)態(tài)圖像識(shí)別的斷絲檢測(cè)方法，具體為應(yīng)用于金銀絲切割機(jī)的，通過(guò)動(dòng)態(tài)圖像識(shí)別算法進(jìn)行自動(dòng)斷絲檢測(cè)的方法。將動(dòng)態(tài)圖像采集裝置安裝在梳狀刀具下方，重點(diǎn)采集進(jìn)出梳狀刀具的金銀絲的排列圖像，并通過(guò)動(dòng)態(tài)圖像處理算法檢測(cè)斷絲的時(shí)間點(diǎn)，算法復(fù)雜度低，響應(yīng)速度快，實(shí)現(xiàn)快速自動(dòng)斷絲檢測(cè)，成本低，安裝方便，具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)G01N21/84GK102507581SQ20111032083
公開(kāi)日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月20日
發(fā)明者朱安定 申請(qǐng)人:浙江工商大學(xué)