CN101105442A - 棉花中白色异物的多波长透反射检测方法及其装置 - Google Patents

Abstract

一种棉花中白色异物的多波长透反射检测技术及其装置，包括多波长透反射成像装置、扁状棉花通道、皮带传送机构、喷嘴线阵列、异物分离箱。疏松均匀的扁平状棉花薄层由透明皮带传送给多波长透反射成像装置，成像装置中所采用的多波长透反射成像方法获取两种图像信息，即多波长光照条件下反射图像信息和透射图像信息，两种图像信息送入计算机进行融合处理，根据异物空间位置控制相应的喷嘴动作将异物剔除。本发明利用多波长透反射成像方法获取棉花中异物图像特征，特别是针对棉花中白色及无色的异物具有较好的检测效果。本发明具有检测白色丝状异物效果明显，结构简易，成本低廉，适合纤维类材料及纺织品类的杂质或缺陷检测。

Description

棉花中白色异物的多波长透反射检测方法及其装置

技术领域

本发明涉及一种棉花中白色异物的多波长透反射检测方法及其装置，光学成像方法的原理和结构设计，属于光学检测仪器技术领域。

背景技术

近年来，在棉花的采摘、收购、加工等环节中出现大量而且很难识别的杂质----白色异物，俗你“白三丝”，它专指混入棉花中的白色或无色的纤维状异物，如化纤丝、头发丝、麻丝、塑料片等。这些异物在后道加工工序中被扯碎混入棉花中，严重影响棉花的后续加工质量，造成企业利润的大幅下降，已成为国内外纺织工业领域关注的焦点之一。由于白色异物的外部特征与棉花纤维极为类似，人的肉眼极难辨认，目前所采用的人工分拣效率低下，劳动强度大，满足不了现代企业竞争的需要，因此寻求一种技术可靠，成本低廉，高效率的白色异物检测方法具有重要意义。

为解决棉花中白色异物检测难题，国内外开展了一些相关技术的研究。主要集中在计算机视觉检测方法上。可归类为以下四种：

一、利用高分辨率的彩色CCD相机检测异物。这种方法只是提高有色异物的测试精度，对与棉花颜色差别极小的透明塑料，白毛发等异物检测效果不理想。

二、利用X光断层扫描检测白色异物。此方法对检测白色异物虽具有一定的效果，但由于此系统价格昂贵，异物分辨率低等因素，在国内推广较为困难。

三、利用红外热成像方法检测白色异物。该方法所采用的热成像设备价格昂贵，而且需要对棉花连续加热与冷却，检测速度较慢而产量较低，不具有实际推广价值。

四、利用超声波成像技术检测白色异物。超声波成像视场范围小，且成像分辨率低下，对头发丝等细小异物的检测不理想。

发明内容

本发明的目的是为克服已有技术之不足，提出一种棉花中白色异物的多波长透反射检测方法及其装置。本发明具有检测白色异物效果明显，结构简易，成本低廉，适合纤维类材料及纺织品类的杂质或缺陷检测。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种棉花中白色异物的多波长透反射检测装置，它包括多波长透反射成像装置9，扁状棉花通道4，皮带传送机构5，喷嘴线阵列14，异物分离箱16和净棉收集箱17。

所述的多波长透反射成像装置9，包括两种特定波长的反射光源6和一种透射光源10，以及对紫外和近红外区敏感的多光谱CCD相机7。两种特定波长的反射光源主波长分别在400nm和510nm，此混合光源照射棉花时可供多光谱CCD相机获取反射光谱图像。透射光源10为白光二极管面阵光源，放置在透明皮带11下方，光束透射皮带及棉层，可供多光谱CCD相机7获取透射光谱图像。利用电子开关控制不同光源启停，多光谱CCD相机7可获取两种图像信息，既启动反射组合光源6时获取的反射图像和启动透射光源10时获取的透射图像，两种图像信息均送入计算机进行处理，计算机对两种信息进行融合并提取异物。

所述的皮带传送机构5，包括入棉口1，扁状棉花通道2，透明皮带11，驱动电机12。轧制后的棉花经入棉口1进入本发明装置，再经过所述的扁状棉花通道2形成1-2厘米厚、100-120厘米宽的扁平状棉花薄层。驱动电机12带动透明皮带11将棉花向前传送到多波长透反射成像装置9内。

所述的喷嘴线阵列14，由多个压力喷嘴组成3厘米间隔的线阵列，横向分布在下斜坡棉花通道15中，每个喷嘴由电磁阀控制动作，喷嘴对面的通道开一小孔，白色异物经此小孔被喷至异物分离箱16中。其中，下斜坡棉花通道15与水平方向呈45°夹角，喷嘴作用力轴心线与下斜坡棉花通道15垂直。异物分离箱16处于喷嘴作用区的下方，用来收集被强气流喷出的白色异物及少量的棉花。

本发明的特色和优点

1.针对棉花中肉眼难以识别的白色异物，所提出的多波长透反射成像方法能获取白色异物清晰的图像特征，特别适用于棉花中白色及无色异物检测。

2.对掩埋在棉花内部白色异物，采用薄层棉花光透射成像方法，获取棉花内部白色异物信息，使异物检测信息更完整。

3.对白色异物获取两种信息，即透射图像信息和反射图像信息，计算机对两种图像信息进行融合处理，使白色异物特征更丰富、检测精度更高。

4.系统设计优化。成像部件集中在多波长透反射成像装置中而成为独立的图像采集单元；倾斜式喷嘴、网孔式喷口可提高喷除效率；采用皮带传送使异物定位更精确；

5.该系统具有很强的通用性，只需改变照明光源的波长及对软件做适当修改，就可适用于纤维类材料及纺织品类的杂质或缺陷检测，而且成本低廉。

附图说明

图1是本发明的装置结构示意图。

图2是本发明多波长透反射成像装置示意图。

图中：

1-入棉口                  2-上斜坡棉花通道

3-通道支架                4-扁状棉花通道

5-皮带传送机构            6-反射光源

7-多光谱CCD相机           8-水平棉花通道

9-多波长透反射成像装置    10-透射光源

11-透明皮带               12-驱动电机

13-转轴                   14-喷嘴线阵列

15-下斜坡棉花通道         16-异物分离箱

17-净棉收集箱             18-反射光源固定架

19-两倍显微镜头           20-透射光源固定架

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

如图1所示，本发明棉花中白色异物的多波长透反射检测方法及其装置包括多波长透反射成像装置9、上斜坡棉花通道2、皮带传送机构5、下斜坡棉花通道15、喷嘴线阵列14、异物分离箱16、净棉收集箱17。

所述的多波长透反射成像装置，如图2所示，包括400nm和510nm的反射光源6，多光谱CCD相机7，白光透射光源10，及屏蔽干扰光的暗箱结构。这种成像装置具有两套照明光源，即由两种波长400nm和510nm组合而成的反射光源6，以及白光透射光源10，所采用的光源均为二极管面阵。两个反射光源固定在透明皮带11上方，对称放置，并与水平方向呈45°夹角，可使叠加的辐射光场处于多光谱CCD相机7的正下方。白光透射光源10放置在透明皮带11下方且与上端的多光谱CCD相机7垂直对应，白光透射光源10所辐射的光能可透射透明皮带11及棉层进入多光谱CCD相机7。多光谱CCD相机7前端安装有2倍光学显微镜头19，使细小异物得以放大。当透明皮带11将棉花送入多光谱CCD相机7的视场范围时，多光谱CCD相机7可获取两种图像信息，即启动反射光源6时获取的反射图像和启动透射光源10获取的透射图像。在毫秒级时间内，电子开关控制不同光源的启停，获得的两种图像信息均送入计算机进行处理，由此计算出异物位置。

所述的皮带传送机构5，包括上斜坡棉花通道2，透明皮带11，驱动电机12，下斜坡棉花通道15。扁状棉花通道4中的棉花需由透明皮带11传送，透明皮带11是由透明有机材料制成，其左右两端分别衔接上斜坡棉花通道2和下斜坡棉花通道15。经入棉口1，待检测的棉花进入上斜坡棉花通道2中，上斜坡棉花通道2使其形成1-2厘米厚、100-120厘米宽的扁平状棉花薄层，棉花薄层在水平传送阶段由透明皮带11送入多波长透反射成像装置9中。其中，驱动电机12和两个平行放置的转轴13以及透明皮带11是棉花传送的动力源，当两个转轴13带动透明皮带11运动时，其上表面携带棉花，透明皮带11以一定速度将棉花向前传送。

所述的喷嘴线阵列14位于下斜坡棉花通道15中，在宽度120厘米的棉花通道中横向排列32个喷嘴，所有喷嘴与水平方向呈45°倾斜，每个喷嘴的启停有电磁阀控制。计算机计算异物坐标信息并发出指令给电磁阀，电磁阀则启动相应的喷嘴剔除异物。

Claims (2)

1.一种棉花中白色异物的多波长透反射检测装置，其特征在于：它包括多波长透反射成像装置(9)、扁状棉花通道(4)、皮带传送机构(5)、喷嘴线阵列(14)、异物分离箱(16)和净棉收集箱(17)；

所述的多波长透反射成像装置(9)，包括两种特定波长的反射光源(6)和一种透射光源(10)以及多光谱CCD相机(7)；

所述的扁状棉花通道(4)是由上斜坡棉花通道(2)、水平棉花通道(8)以及下斜坡棉花通道(15)构成，为透明有机玻璃长方体扁形通道；

所述的皮带传送机构(5)，是由驱动电机(12)、两个平行放置的转动轴(13)以及透明传送皮带(11)构成，由驱动电机(12)推动转轴(13)带动透明皮带(11)运动，将扁状棉花通道内的棉花送入多波长透反射成像装置内；

所述的喷嘴线阵列(14)，为呈线阵分布在下斜坡棉花通道(15)中多个喷嘴结构，下斜坡棉花通道(15)与水平方向呈45°夹角，喷嘴作用力轴心线与斜坡通道垂直，每个喷嘴由电磁阀控制启停，喷嘴对面的通道开一小孔，由此小孔将异物及少量棉花喷至异物分离箱(16)。

2.一种棉花中白色异物的多波长透反射检测方法，其特征在于：利用权利要求1所述的多波长透反射检测装置，当待加工棉花从入棉口(1)进入扁状棉花通道(4)后，由透明皮带(11)将棉花送入多光谱CCD相机(7)视场范围内，启动不同波长光源时，多光谱CCD相机(7)可分别获取不同图像信息，即启动多波长反射组合光源(6)时可获取反射光谱图像，启动透射光源(10)时可获取透射光谱图像，在毫米级时间内，电子开关控制不同光源的启停，获取的两种图像信息均送入计算机进行融合处理，计算异物位置并及时剔除异物，然后将净棉送入净棉收集箱(17)。

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