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CN105734740B - 一种细纱机纱线多目标动态检测装置及其检测方法 - Google Patents

一种细纱机纱线多目标动态检测装置及其检测方法 Download PDF

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CN105734740B CN201610275810.7A CN201610275810A CN105734740B CN 105734740 B CN105734740 B CN 105734740B CN 201610275810 A CN201610275810 A CN 201610275810A CN 105734740 B CN105734740 B CN 105734740B
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Abstract

本发明涉及纱线检测技术领域，尤其是一种细纱机纱线多目标动态检测装置及其检测方法，包括CCD相机、图像处理模块、主控制系统、传感组件、集聚纺装置以及辅助装置，CCD相机设有照明系统，进行纱线图像的采集将采集的图像传送至图像处理模块，图像处理模块包括图像灰度变换单元、图像滤波单元、图像二值化处理单元、亚像素边缘检测单元、以及尺寸标定单元，通过图像处理模块将测定的纱线信息传递给主控制系统，主控制系统对信息进行分析判断，以此检测纱线的质量。该细纱机纱线多目标动态检测装置及方法可以自动检测细纱机纱线的质量，并且提高了检测结果的准确性。

Description

一种细纱机纱线多目标动态检测装置及其检测方法
技术领域
本发明涉及纱线检测技术领域，尤其是一种细纱机纱线多目标动态检测装置及其检测方法。
背景技术
细纱机在纺纱过程中起着关键作用，细纱机的产量和质量又是评定纺纱工艺各道工序优劣的综合反映。而细纱机在对纱线进行加捻、卷绕过程中，常常出现纱线条干直径波动过大或是毛羽长度及数量过多，这就就会严重影响纱线的质量。所以需要对细纱机纱线进行多指标的在线检测，而现有的纱线检测装置结构复杂，检测结果单一且结果不精确，对于检测质量不合格的纱线不能进行信息反馈，自动调节纱线的相关参数。
发明内容
为了克服现有的不足，本发明提供了一种细纱机纱线多目标动态检测装置及其检测方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种细纱机纱线多目标动态检测装置，包括CCD相机、图像处理模块、主控制系统、传感组件、集聚纺装置以及辅助装置，CCD相机设有照明系统，进行纱线图像的采集，将采集的图像传送至图像处理模块，图像处理模块包括图像灰度变换单元、图像滤波单元、图像二值化处理单元、亚像素边缘检测单元、以及尺寸标定单元，图像灰度变换单元与CCD相机相连接，图像滤波单元与图像灰度变换单元相连接，图像二值化处理单元与图像滤波单元相连接，亚像素边缘检测单元与图像二值化处理单元相连接，尺寸标定单元与亚像素边缘检测单元相连接，图像处理模块接收CCD相机采集的图像，并进行图像的预处理、检测与尺寸标定，然后将处理后的图像信息传送至主控制系统，主控制系统与尺寸标定单元相连接，主控制系统对纱线图像信息进行分析与对比，并控制集聚纺装置与辅助装置，传感组件与主控制系统相连，传感组件包括传感器一和传感器二，传感器一和传感器二安装在导纱钩上，集聚纺装置包括PLC控制器、输出皮辊、集聚单元、导纱钩和纱筒，导纱钩对纱线进行引导，实现纱线在纱筒上的卷绕，PLC控制器与主控制系统、输出皮辊和集聚单元相连，PLC控制器接收主控制系统发出的指令，同时控制输出皮辊的转速和集聚单元对纱线的张紧力和捻度，辅助装置包括电源模块、SD卡存储器、LED指示灯和触摸屏，电源模块内设有稳压系统，并对主控制系统提供电源，SD卡存储器对主控制系统分析的参数进行储存。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括，图像灰度变换单元采用加权平均法对CCD相机拍摄的图像进行灰度处理，得出纱线灰度图像对应点的像素值。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括，图像滤波单元采用中值滤波对纱线的灰度图像进行降噪以及平滑处理。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括，图像二值化处理单元采用阀值法将纱线与背景图像分割开，提取纱线的图像。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括，亚像素边缘检测单元利用正交空间矩阵法对纱线进行亚像素边缘定位，获得纱线亚像素边缘图像。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括，尺寸标定单元中测定的纱线实际尺寸为纱线的直径，尺寸标定单元采用纱线尺寸标定方法将纱线图像的像素转化成实际尺寸。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括，纱线的质量要求为，纱线条干的直径设置的公差范围为15.5—15.7tex，纱线毛羽的平均长度小于或等于2mm，毛羽平均数量小于或等于3根/m。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括，传感器一测定纱线的牵伸速度，传感器二测定纱线的断裂强力。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括，输出皮辊的转速为115r/min，集聚单元对纱线的张紧力设定为160cN，捻度设定为700t/m。
一种细纱机纱线多目标动态检测装置的检测方法，具体步骤如下：
步骤一：纱线在导纱钩的引导下在纱筒上卷绕，CCD相机采集纱线的图像并传送至图像处理模块；
步骤二：图像处理模块接受CCD相机传送的纱线图像，进行纱线的图像的预处理、检测与尺寸标定，所述的检测方法涉及纱线的两种指标检测，一种是纱线的均匀度检测，另一种是毛羽检测；
1）均匀度检测：图像处理模块中的图像灰度变换单元采用加权平均法对纱线图像进行灰度处理，并将处理后的灰度图像传递到图像滤波单元中，图像滤波单元采用中值滤波法对纱线的灰度图像进行降噪以及平滑处理，同时去除纱线毛羽长度及数量的图像，保留纱线条干的图像，将纱线条干的图像传递给图像二值化处理单元，图像二值化处理单元采用阀值法将纱线与背景图像分割开，提取纱线的图像，将纱线图像传递给亚像素边缘检测单元，亚像素边缘检测单元利用正交空间矩阵法对纱线进行亚像素边缘定位，获得纱线亚像素边缘图像，并将纱线亚像素边缘图像传递给尺寸标定单元，尺寸标定单元根据纱线尺寸标定方法将纱线图像的像素转化成实际尺寸；
2）毛羽检测：图像处理模块中的图像灰度变换单元采用加权平均法对纱线图像进行灰度处理，并将处理后的灰度图像传递到图像滤波单元中，图像滤波单元采用中值滤波法对纱线的灰度图像进行降噪以及平滑处理，同时去除纱线条干的图像，保留纱线毛羽长度及数量的图像，将纱线条干的图像传递给图像二值化处理单元，图像二值化处理单元采用阀值法将纱线与背景图像分割开，提取纱线毛羽长度及数量的图像，将纱线毛羽长度及数量的图像传递给亚像素边缘检测单元，亚像素边缘检测单元利用正交空间矩阵法对纱线进行亚像素边缘定位，获得纱线亚像素边缘图像，并将纱线亚像素边缘图像传递给尺寸标定单元，尺寸标定单元根据纱线尺寸标定方法将纱线图像的像素转化成实际尺寸；
步骤三：尺寸标定单元将计算出的纱线实际尺寸传递给主控制系统，同时传感器一和传感器二也将测定的纱线牵拉速度和断裂强力传递给主控制系统，主控制系统对尺寸标定单元和传感组件传递的信息进行检测，当主控制系统检测到纱线条干的直径不在公差范围15.5—15.7tex内，或者纱线毛羽长度大于2mm，或者数量大于3根/m，此时主控制系统向PLC控制器发送指令，LED指示灯发出报警，并通过触摸屏直接观察纱线的质量检测状况，当主控制系统检测到纱线条干的直径满足公差范围15.5—15.7tex时，并且纱线毛羽长度不大于2mm，纱线数量不大于3根/m，PLC控制器根据主控制系统发送的指令控制输出皮辊和集聚单元，将纱线进行整理。
本发明的有益效果是，该细纱机纱线多目标动态检测装置及方法可以自动检测细纱机纱线的质量，并且提高了检测结果的准确性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明检测装置的结构示意图；
图2是本发明检测方法的原理框图；
图3是本方法照明系统示意图；
图4是本发明稳压系统示意图。
图中1、CCD相机，2、图像处理模块，3、主控制系统，4、传感组件，5、集聚纺装置，6、辅助装置，7、照明系统，8、图像灰度变换单元，9、图像滤波单元，10、图像二值化处理单元，11、亚像素边缘检测单元，12、尺寸标定单元，13、传感器一，14、传感器二，15、PLC控制器，16、输出皮辊，17、集聚单元，18、导纱钩，19、纱筒，20、电源模块，21、SD卡存储器，22、LED指示灯，23、触摸屏，24、稳压系统,25、均匀度检测，26、毛羽检测。
具体实施方式
如图1是本发明检测装置的结构示意图，图2是本发明检测方法的原理框图，图3为本方法照明系统示意图，图4是本发明稳压系统示意图，一种细纱机纱线多目标动态检测装置，包括CCD相机1、图像处理模块2、主控制系统3、传感组件4、集聚纺装置5以及辅助装置6，CCD相机1设有照明系统7，进行纱线图像的采集，将采集的图像传送至图像处理模块2，图像处理模块2包括图像灰度变换单元8、图像滤波单元9、图像二值化处理单元10、亚像素边缘检测单元11、以及尺寸标定单元12，图像灰度变换单元8与CCD相机1相连接，图像滤波单元9与图像灰度变换单元8相连接，图像二值化处理单元10与图像滤波单元9相连接，亚像素边缘检测单元11与图像二值化处理单元10相连接，尺寸标定单元12与亚像素边缘检测单元11相连接，图像处理模块2接收CCD相机1采集的图像，并进行图像的预处理、检测与尺寸标定，然后将处理后的图像信息传送至主控制系统3，主控制系统3与尺寸标定单元12相连接，主控制系统3对纱线图像信息进行分析与对比，并控制集聚纺装置5与辅助装置6，传感组件4与主控制系统3相连，传感组件4包括传感器一13和传感器二14，传感器一13和传感器二14安装在导纱钩18上，集聚纺装置5包括PLC控制器15、输出皮辊16、集聚单元17、导纱钩18和纱筒19，导纱钩18对纱线20进行引导，实现纱线在纱筒19上的卷绕，PLC控制器15与主控制系统3、输出皮辊16和集聚单元17相连，PLC控制器15接收主控制系统3发出的指令，同时控制输出皮辊16的转速和集聚单元17对纱线的张紧力和捻度，辅助装置6包括电源模块20、SD卡存储器21、LED指示灯22和触摸屏23，电源模块20内设有稳压系统24，并对主控制系统3提供电源，SD卡存储器21对主控制系统3分析的参数进行储存。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括，图像灰度变换单元8采用加权平均法对CCD相机1拍摄的图像进行灰度处理，得出纱线灰度图像对应点的像素值。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括，图像滤波单元9采用中值滤波对纱线的灰度图像进行降噪以及平滑处理。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括，图像二值化处理单元10采用阀值法将纱线与背景图像分割开，提取纱线的图像。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括，亚像素边缘检测单元11利用正交空间矩阵法对纱线进行亚像素边缘定位，获得纱线亚像素边缘图像。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括，尺寸标定单元12中测定的纱线实际尺寸为纱线的直径，尺寸标定单元12采用纱线尺寸标定方法将纱线图像的像素转化成实际尺寸。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括，纱线的质量要求为，纱线条干的直径设置的公差范围为15.5—15.7tex，纱线毛羽的平均长度小于或等于2mm，毛羽平均数量小于或等于3根/m。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括，传感器一13测定纱线的牵伸速度，传感器二14测定纱线的断裂强力。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括，输出皮辊16的转速为115r/min，集聚单元17对纱线的张紧力设定为160cN，捻度设定为700t/m。
一种细纱机纱线多目标动态检测装置的检测方法，具体步骤如下：
步骤一：纱线在导纱钩18的引导下在纱筒19上卷绕，CCD相机1采集纱线的图像并传送至图像处理模块2；
步骤二：图像处理模块2接受CCD相机1传送的纱线图像，进行纱线的图像的预处理、检测与尺寸标定，所述的检测方法涉及纱线的两种指标检测，一种是纱线的均匀度检测25，另一种毛羽检测26；
1均匀度检测25：图像处理模块2中的图像灰度变换单元8采用加权平均法对纱线图像进行灰度处理，并将处理后的灰度图像传递到图像滤波单元9中，图像滤波单元9采用中值滤波法对纱线的灰度图像进行降噪以及平滑处理，同时去除纱线毛羽长度及数量的图像，保留纱线条干的图像，将纱线条干的图像传递给图像二值化处理单元10，图像二值化处理单元10采用阀值法将纱线与背景图像分割开，提取纱线的图像，将纱线图像传递给亚像素边缘检测单元11，亚像素边缘检测单元11利用正交空间矩阵法对纱线进行亚像素边缘定位，获得纱线亚像素边缘图像，并将纱线亚像素边缘图像传递给尺寸标定单元12，尺寸标定单元12根据纱线尺寸标定方法将纱线图像的像素转化成实际尺寸；
2毛羽检测26：图像处理模块2中的图像灰度变换单元8采用加权平均法对纱线图像进行灰度处理，并将处理后的灰度图像传递到图像滤波单元9中，图像滤波单元9采用中值滤波法对纱线的灰度图像进行降噪以及平滑处理，同时去除纱线条干的图像，保留纱线毛羽长度及数量的图像，将纱线条干的图像传递给图像二值化处理单元10，图像二值化处理单元10采用阀值法将纱线与背景图像分割开，提取纱线毛羽长度及数量的图像，将纱线毛羽长度及数量的图像传递给亚像素边缘检测单元11，亚像素边缘检测单元11利用正交空间矩阵法对纱线进行亚像素边缘定位，获得纱线亚像素边缘图像，并将纱线亚像素边缘图像传递给尺寸标定单元12，尺寸标定单元12根据纱线尺寸标定方法将纱线图像的像素转化成实际尺寸；
步骤三：尺寸标定单元12将计算出的纱线实际尺寸传递给主控制系统3，同时传感器一13和传感器二14也将测定的纱线牵拉速度和断裂强力传递给主控制系统3，主控制系统3对尺寸标定单元12和传感组件4传递的信息进行检测，当主控制系统3检测到纱线条干的直径不在公差范围15.5—15.7tex内，或者纱线毛羽长度大于2mm，或者数量大于3根/m，此时主控制系统3向PLC控制器15发送指令，LED指示灯22发出报警，并通过触摸屏23直接观察纱线的质量检测状况，当主控制系统3检测到纱线条干的直径满足公差范围15.5—15.7tex时，并且纱线毛羽长度不大于2mm，纱线数量不大于3根/m，PLC控制器15根据主控制系统3发送的指令控制输出皮辊16和集聚单元17，将纱线进行整理、包装。

Claims (10)

1.一种细纱机纱线多目标动态检测装置，其特征是，包括CCD相机（1）、图像处理模块（2）、主控制系统（3）、传感组件（4）、集聚纺装置（5）以及辅助装置（6），CCD相机（1）设有照明系统（7），进行纱线图像的采集，将采集的图像传送至图像处理模块（2），图像处理模块（2）包括图像灰度变换单元（8）、图像滤波单元（9）、图像二值化处理单元（10）、亚像素边缘检测单元（11）、以及尺寸标定单元（12），图像灰度变换单元（8）与CCD相机（1）相连接，图像滤波单元（9）与图像灰度变换单元（8）相连接，图像二值化处理单元（10）与图像滤波单元（9）相连接，亚像素边缘检测单元（11）与图像二值化处理单元（10）相连接，尺寸标定单元（12）与亚像素边缘检测单元（11）相连接，图像处理模块（2）接收CCD相机（1）采集的图像，并进行图像的预处理、检测与尺寸标定，然后将处理后的图像信息传送至主控制系统（3），主控制系统（3）与尺寸标定单元（12）相连接，主控制系统（3）对纱线图像信息进行分析与对比，并控制集聚纺装置（5）与辅助装置（6），传感组件（4）与主控制系统（3）相连，传感组件（4）包括传感器一（13）和传感器二（14），传感器一（13）和传感器二（14）安装在导纱钩（18）上，集聚纺装置（5）包括PLC控制器（15）、输出皮辊（16）、集聚单元（17）、导纱钩（18）和纱筒（19），导纱钩（18）对纱线（20）进行引导，实现纱线在纱筒（19）上的卷绕，PLC控制器（15）与主控制系统（3）、输出皮辊（16）和集聚单元（17）相连，PLC控制器（15）接收主控制系统（3）发出的指令，同时控制输出皮辊（16）的转速和集聚单元（17）对纱线的张紧力和捻度，辅助装置（6）包括电源模块（20）、SD卡存储器（21）、LED指示灯（22）和触摸屏（23），电源模块（20）内设有稳压系统（24），并对主控制系统（3）提供电源，SD卡存储器（21）对主控制系统（3）分析的参数进行储存。
2.根据权利要求1所述的一种细纱机纱线多目标动态检测装置，其特征是，图像灰度变换单元（8）采用加权平均法对CCD相机（1）拍摄的图像进行灰度处理，得出纱线灰度图像对应点的像素值。
3.根据权利要求1所述的一种细纱机纱线多目标动态检测装置，其特征是，图像滤波单元（9）采用中值滤波对纱线的灰度图像进行降噪以及平滑处理。
4.根据权利要求1所述的一种细纱机纱线多目标动态检测装置，其特征是，图像二值化处理单元（10）采用阀值法将纱线与背景图像分割开，提取纱线的图像。
5.根据权利要求1所述的一种细纱机纱线多目标动态检测装置，其特征是，亚像素边缘检测单元（11）利用正交空间矩阵法对纱线进行亚像素边缘定位，获得纱线亚像素边缘图像。
6.根据权利要求1所述的一种细纱机纱线多目标动态检测装置，其特征是，尺寸标定单元（12）中测定的纱线实际尺寸为纱线的直径，尺寸标定单元（12）采用纱线尺寸标定方法将纱线图像的像素转化成实际尺寸。
7.根据权利要求1所述的一种细纱机纱线多目标动态检测装置，其特征是，纱线的质量要求为，纱线条干的直径设置的公差范围为15.5—15.7tex，纱线毛羽的平均长度小于或等于2mm，毛羽平均数量小于或等于3根/m。
8.根据权利要求1所述的一种细纱机纱线多目标动态检测装置，其特征是，传感器一（13）测定纱线的牵伸速度，传感器二（14）测定纱线的断裂强力。
9.根据权利要求1所述的一种细纱机纱线多目标动态检测装置，其特征是，输出皮辊（16）的转速为115r/min，集聚单元（17）对纱线的张紧力设定为160cN，捻度设定为700t/m。
10.一种细纱机纱线多目标动态检测装置的检测方法，其特征是，具体步骤如下：
步骤一：纱线在导纱钩（18）的引导下在纱筒（19）上卷绕，CCD相机（1）采集纱线的图像并传送至图像处理模块（2）；
步骤二：图像处理模块（2）接受CCD相机（1）传送的纱线图像，进行纱线的图像的预处理、检测与尺寸标定，所述的检测方法涉及纱线的两种指标检测，一种是纱线的均匀度检测（25），另一种是毛羽检测（26）；
1）均匀度检测（25）：图像处理模块（2）中的图像灰度变换单元（8）采用加权平均法对纱线图像进行灰度处理，并将处理后的灰度图像传递到图像滤波单元（9）中，图像滤波单元（9）采用中值滤波法对纱线的灰度图像进行降噪以及平滑处理，同时去除纱线毛羽长度及数量的图像，保留纱线条干的图像，将纱线条干的图像传递给图像二值化处理单元（10），图像二值化处理单元（10）采用阀值法将纱线与背景图像分割开，提取纱线的图像，将纱线图像传递给亚像素边缘检测单元（11），亚像素边缘检测单元（11）利用正交空间矩阵法对纱线进行亚像素边缘定位，获得纱线亚像素边缘图像，并将纱线亚像素边缘图像传递给尺寸标定单元（12），尺寸标定单元（12）根据纱线尺寸标定方法将纱线图像的像素转化成实际尺寸；
2）毛羽检测（26）：图像处理模块（2）中的图像灰度变换单元（8）采用加权平均法对纱线图像进行灰度处理，并将处理后的灰度图像传递到图像滤波单元（9）中，图像滤波单元（9）采用中值滤波法对纱线的灰度图像进行降噪以及平滑处理，同时去除纱线条干的图像，保留纱线毛羽长度及数量的图像，将纱线条干的图像传递给图像二值化处理单元（10），图像二值化处理单元（10）采用阀值法将纱线与背景图像分割开，提取纱线毛羽长度及数量的图像，将纱线毛羽长度及数量的图像传递给亚像素边缘检测单元（11），亚像素边缘检测单元（11）利用正交空间矩阵法对纱线进行亚像素边缘定位，获得纱线亚像素边缘图像，并将纱线亚像素边缘图像传递给尺寸标定单元（12），尺寸标定单元（12）根据纱线尺寸标定方法将纱线图像的像素转化成实际尺寸；
步骤三：尺寸标定单元（12）将计算出的纱线实际尺寸传递给主控制系统（3），同时传感器一（13）和传感器二（14）也将测定的纱线牵拉速度和断裂强力传递给主控制系统（3），主控制系统（3）对尺寸标定单元（12）和传感组件（4）传递的信息进行检测，当主控制系统（3）检测到纱线条干的直径不在公差范围15.5—15.7tex内，或者纱线毛羽长度大于2mm，或者数量大于3根/m，此时主控制系统（3）向PLC控制器（15）发送指令，LED指示灯（22）发出报警，并通过触摸屏（23）直接观察纱线的质量检测状况，当主控制系统（3）检测到纱线条干的直径满足公差范围15.5—15.7tex时，并且纱线毛羽长度不大于2mm，纱线数量不大于3根/m，PLC控制器（15）根据主控制系统（3）发送的指令控制输出皮辊（16）和集聚单元（17），将纱线进行整理。
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