CN101250783A - 根据纱线量区分纱筒的装置 - Google Patents

Abstract

在绕线岗位的出口处根据纱筒的纱线量识别和区分由板承载的纱筒的装置和方法，它的图像通过照相机与透视技术一起使用拍摄，照相机用二维法处理所拍摄的图像，以便区分纱筒，并根据所实施的观察提供合适地导引板的信号。

Description

根据纱线量区分纱筒的装置

技术领域

本发明涉及一种用于移动和控制在自动绕线器中循环的纱筒的装置和方法。在工业实际应用中广泛采用纱线生产技术，在第一纺纱步骤中-通常是环锭纺纱，所述环锭纺纱在纱筒上生产纱线-随后是第二绕线步骤，在所述第二绕线步骤中将纱线从它的纱筒上退绕，将它的缺陷进行校正并重新卷绕到筒管上。绕线操作是在位于纺纱机下游的绕线器中实施的。

背景技术

在最近设想的绕线器中，移动纱筒和纱管的技术广泛流行，同时使用待设置在传送带上的板支承件或机器的类似移动服务机构来将上述纱筒或纱管单独运送到绕纱单元和从绕纱单元运出，在纱筒和纱管的整个移动和操作周期中，将上述纱筒和纱管成直立位置支承在它们的板上。

这些板一般包括圆盘形底座，所述圆盘形底座承载一垂直中心销，纱筒的纱管插入所述中心销中，因此使纱筒转移和运转实际上不触及上述中心销，只是装卸板，而不触及或刮擦纱筒，因此在与机器的机构接触时不将纱筒弄脏或变形。

自动绕线器一般包括一系列绕线岗位或单元，所述绕线岗位或单元通过共用服务和控制机构对准和起作用。在机器的前面，有一废纱管的主排放通道(run)，而在机器的后部，有一纱筒待经受绕线的主喂入通道。这些通道用板的方向导向件定界，并与运输机，一般是传送皮带或吊带一起移动，所述传送皮带或吊带用于所有对准的绕线岗位。在两个主通道之间，有若干与各单个绕线单元相对应的横向通道，纱筒在上述绕线单元中操作。这些移动方案例如已在欧洲专利374403，374404，402630和美国专利4953798和5484115中作了介绍。

绕线岗位或单元一般接收-来自用于制备纱筒的特定岗位的-板，所述板承载制得新的或回收的纱筒，同时所述纱筒的初始绞线端已经安装在一预定位置中，从所述预定位置上述绕线单元能捕获上述绞线端，并开始按照绕线或缠绕操作启动的纱筒的卷绕。它实质上包括使纱线退绕，所述纱线从纱筒喂入，并相对于机械一致性或尺寸清除它的缺陷。在它从纱筒到用清洁的线生产的筒管的通道中，纱线用清纱器控制，所述清纱器显示它涉及其横向尺寸和长度二者的尺寸疵点。每次所显示的线的尺寸不在按照其校准的线的合格尺寸范围内，清纱器都控制切去线，因此使正在进行的过程停止。根据线所显示的疵点的长度，除去足够的长度，以便消除整个怀疑的分段，同时用维修口(Service mouth)对该分段抽吸。也可能偶而发生，即使很少经常发生的是，线由于变弱的分段而自发撕裂。线处理实际上经受相当大的张力，因为从工作的纱筒卷绕的线形成高速下旋转的如气球状的圈(ballon)：因此线由于离心力而经受张力，所述离心力形成对它线性工作速率的实际限制。

绕线单元装备一线接合器，所述线接合器在除去有疵点的线段之后恢复线的连续性。绕线单元还具有两个绞纱端，亦即在纱筒侧上的绞纱端和筒管侧上的绞纱端的搜索机构，所述搜索机构捕获上述两个绞纱端并将它们运送到上述线接合器。搜索机构一般包括吸入口，所述吸入口随着绕水平轴线的旋转偏移而移动。

在接收绞线端之后，上述线接合器制备它们的端部并将所述端部接合，口已从上述线接合器吸入有疵点的线段所要求的长度。一旦接合操作完成，线接合器就松开线，以便继续它的从纱筒到筒管的绕线。

在每次线中断的情况下，绕线单元自主处理障碍，并重新开始绕线，其中初步操作是捕获在纱筒侧上和筒管侧上的绞线端。当绕线单元实施重新开始绕线的操作手续不成功时，主要产生涉及绕线及在本发明中面临的技术问题。将可能带有纱筒的板排出，绞线端不能从上述纱筒捕获，但为了决定如何和在何处传送它，必需知道待排出的用板承载的物体。可能的原因在下面参照图1说明。

位置A示出板10，所述板10在它的销11上既没有纱筒也没有纱管。因此上述板必需往回传送，供重新用来将纱筒传送到绕线器或纺纱机。

位置B示出载有纱管13的板10，所述纱管13靠在板10的销11的颈部12上。上述纱管完全用尽，因此必须回送到纱管的排出岗位，所述纱管必须返回到纺纱机用于供新纱筒卷绕于其上。

位置C示出载有纱管14的板10，所述纱管14靠在板10的销11的颈部12上。上述纱管14未完全用尽，而是仍有几圈卷绕的线。它通常称之为“脏管”，并且必须传送到自动或人工清洁岗位，在所述清洁岗位除去脏管中残留的绕线。然后将板传送到纱管的排出岗位，上述纱管返回纺纱机用于将新的纱筒卷绕于其上。

位置D示出载有纱管15的板10，所述纱管15靠在板10的销11的颈部12上。上述纱管15在其下部仍然载有一定量卷绕的线，所述卷绕的线使所显示的纱管的直径改变几毫米。这通常称之为“底部”，并且视纱线处理的量而定，如果纱线具有低值，或者另一方面如果它是高质量的纱线，则必须直接送去用于清洁，必须把它送回到纱筒的制备岗位，以便尝试和复原仍然卷绕的纱线。

位置E和F示出装有纱筒的板10，所述纱筒靠在板10的销11的颈部12上。上述板在位置E载有一纱筒16，由所述纱筒16已经卷绕相当大量的纱线：它通常称之为“半纱筒”。另一方面，板在位置F载有一仍然完整的纱筒17，从纱筒17不能捕获绞线端和卷绕纱线：它简单地称之为“管纱”。在两种情况下，必须将它们送回到纱筒制备岗位。如果自动制备仍不能提供任何结果，则一般实施人工制备。

在已知技术中可以找到主要是机械和光学式的纱筒上纱线的显示装置。在更加广泛的机械式的装置中，纱筒上纱线的检测功能在两个分开的岗位中实施。在第一岗位中，将各纱筒和线管分开。带有纱筒的板在测杆规的附近通过：如果在纱筒上仍有显著量的纱线，则它碰撞连接到传感器上的测量装置；将板作为纱筒分类，并在机器中回送到制备岗位。另一方面，如果测量装置不被板触及，则把它分类为纱管。在第二岗位中，在清洁纱管和“脏管”之间进行选择。在这个岗位中，使带有在上述岗位中选定的纱管的板停止：纱管的表面用梳检验，上述梳接近纱管的表面，并平行于它的轴线下降。如果仍有纱线卷绕在纱管上，则梳被阻止，且不能完成它的下降和启动运转端传感器。在有信号存在时，将线管分类为清洁管，并直接送去供它重新使用。在没有信号时，将纱管分类成脏管类，并送去清洁。

这种检测系统在检测只有几圈残留的纱线圈的“脏”管时不是很可靠，并可能留下纱线片段，所述纱线片段与新纱线一起卷绕在随后的绕线中。梳经受变形，并且不是很适合于具有不同尺寸的纱管。

光学式传感器，例如按照欧洲专利EP 979795所述的光学式传感器依靠光的检测照相机，所述光从用一个或多个光源照明的纱筒偏转。检测基于下述事实，即光从纱管和卷绕的纱线的偏转值显著不同。然后将所得到的图像的数字数据进行分析和处理，以便识别亮度通道，所述亮度通道在有卷绕的纱线存在的情况下限定轮廓。该检测系统复杂且受存在环境光的影响：为了避免这点，应该在黑色箱中实施。另外对于光学式传感器来说，最困难且较少可靠的检测是将空纱管与带有较少纱线圈的“脏”管区分开。

发明内容

本发明在本文中参照它的其中一个实施例用带有板运输装置的自动绕线器进行说明。

本发明以它的最一般的在纱筒上有纱线存在的检测装置型式，在第一权利要求中限定。它的一些变型方案在从属权利要求2-5中限定。

本发明以它用于检测在纱筒上存在纱线的方法的最广泛应用的型式，在权利要求6中限定。它的一些变型方案或优选实施例在从属权利要求7-12中限定。

按照本发明所述的来自绕线单元的纱筒上存在纱线的检测装置的一些特点和优点，从它的一些典型的举例说明而非限制性的实施例的其中之一的说明，将变得更显而易见，上述实施例在图1和2中示出。

附图说明

图1示出板配置从空板到装有新纱筒17的可行情况，并图示出在本发明情况下所面临的技术问题。

图2以透视图示出-用于举例说明目的而非限制性目的-按照本发明所述的装置在自动绕线器中的典型的实施例，上述自动绕线器用传送带运输，用于在运输期间的传送过程中检测绕到纱筒上的纱线。图中示出下列元件：

1-用于板的传送带。使板保持在操作方向上和传送带的中心的纵向导向件与传送带相关联。

2-板的止动装置，所述板的止动装置在传送带上，与一蘑菇形元件相对，所述蘑菇形元件防止板的移动。

3-存在止动板的检测光电池。

4-由板承载的纱筒的图像的光学检测传感器。

5-照明面板。

6-主纱筒，对所述主纱筒来说，必须确定它是空纱管13、脏管14、底部15、半管纱16还是新纱筒17。

10-板。

13-纱管。

9-绕线器的控制单元，所述控制单元连接到检测装置4上，主要包括电子卡片，用于根据它的检测结果使板合适地朝向绕线器方向。

具体实施方式

检测操作如下实施。启动止动装置2并使到达的板10停止，所述板10由传送带1运送，在上述传送带1上有待检测的纱筒。板10停止在一位置，在该位置中对纱筒6进行检测，该位置位于光学传感器4和照明面板5之间，上述照明面板5可以连续接通电源或者只在有板存在时接通电源。照明面板可以用发光的不透明表面制成，或者，按照本发明的优选实施例，用一包括一系列发光点的面板制成，所述一系列发光点例如为分布在面板的表面上的发光二极管(led)。发光二极管面板用低直流电压充电，它不需要很多维护，并可以只在摄影时刻接通电源。

照明面板的大小优选的是超过待识别和区分的主纱筒6的尺寸，以便它在透视法(diascopy)中靠着面板5的表面特别醒目。上述照明面板的表面因此优选的是在200-480mm宽×400-600mm高的范围内，这取决于待付诸操作的纱筒的尺寸。

光电池3显示岗位中板的存在：光学传感器4接收用于显示纱筒6的启动和同步信号。

光学传感器4优选地包括高清晰数码相机，上述光学传感器4获得由板所承载的物体6的图像，所述图像以一系列像素的形式存储在同一传感器的存储器中，然后在同一传感器内进行处理。这包含通过处理软件的算法处理图像的功能。

从用上述算法处理的结果中，传感器4区分对板上存在的物体所显示的六种类型的图像，所述六种类型图像分别从图1中的A-F示出：单独板、具有用尽的纱管的板、具有脏管的板、具有底部的板、具有半管纱的板和具有新纱筒的板。

传感器4传送一信号，所述信号表示由电子卡片9所实施的检测类型，电子卡片9还解锁止动装置2，并松开所检验的板，同时根据所实施的检测对它进行导引。电子卡片9重新定位止动装置2，以便重新启动用于下一个到达板的周期。

在用于处理图像的现有技术水平中可采用该领域的技术人员已知的统一技术和算法。用照相机4所显示的每个图像是平的，并用一像素矩阵亦即一系列发光点表示，其尺寸由照相机自身所允许的分辨率限定。每个像素都由它的平面坐标和亮度，亦即由它的“灰度”的量限定，所述“灰度”的量一般用下述方式表示：如果图像是处于黑色和白色，则用数值0-255表示它的灰度级：如果数值为0，则点是黑色，如果数值是255，则点是白色，而中间数值代表或多或少暗灰度级。

按照本发明，处理机构进行处理，所述处理机构包括用于轮廓、二进制化和用于按顺序实施的边缘的算法。进行的分析总是二维的。

轮廓算法的目的在于定界和减少被认为对检测有用的像素数，并因此减少了软件处理。本发明设想使板总是停止在同一位置，并将该位置定位在图像的中心。如果板总是与它的纱筒6一起停止在所显示的图像的中心，则只用关于这些点的处理算法就足够了，将由板所承载的并在按照图1从A到F的情况下可显示的物体的图像边缘图像边缘设置在那些点中，而在这些边缘不能被发现的那些点上不进行处理算法。另外，在这种情况下，对于显示可能像素的校准是基于对具有主纱筒6形式的情况A-F的“一次性(unatantum)”检测。如果板总是具有相同的位置，因此可只在图像的中心上操作，同时处理少得多的像素。

第二处理步骤是图像的二进制化(binarization)：黑色和白色图像包括一系列具有不同灰度级的点，所述这些不同灰度级的点必须用两个阈值区别，直至显示出所存在的本底、纱管和线之间的差异为止。

按照本发明，二进制化算法应用两次：第一次为了识别纱筒根据第一阈值检验的轮廓，第二次为了根据第二阈值区分轮廓内纱管中的纱线。用于识别纱筒轮廓的二进制化算法目的在于区分哪些像素被认为是黑色并属于所显示的图像和哪些像素被认为是白色并属于本底：在本发明中，使用具有固定阈值的二进制化。按照本发明所述的透视技术-亦即在板位于照明面板5和传感器4之间被检验的情况下-区分二进制化功能加强很多，因为板及其纱筒似乎比本底更暗，因此显示阈值和纱筒6的图像的周围容易得多。

一旦获得了纱筒的轮廓的图像，就能根据轮廓内的对比度确定哪些像素可认为是较亮及哪些像素是较暗并属于纱线或纱管。

二进制化算法包括以下步骤：

-首先评估所显示的图像的梯度，亦即在行和列二者中相邻像素之间的光变化，在上述行和列内必须建立不同的阈值，

-处理图像的直方图，亦即评估具有相同光度值的像素的浓度，

-在面板5切断电源进行一次性检测，起校准作用的情况下，阈值(Otsu算法)通过评估本底和待显示的物体之间的灰度分布确定。

对于边缘的算法通常称之为“边缘图像”，具有仅处理边缘的图像的目的，在上述边缘的图像中，有边缘阈值的通道(passage)。将该图像进行处理，以便得到每个点的灰度级，所述灰度级与那点中可能存在的亮度的隆起的前面的斜率和幅度成正比。对这类处理来说，可采用许多算法：例如，Marr-Hildreth和Canny的那些算法。在几个算子在一起的情况下，能得到更大的检测细节。这些算法以梯度的导数的局部最大为基础，而同时方向垂直于边缘的方向。边缘的算法包括以下步骤：

-过滤图像，取它各点的局部平均值(高斯过滤器)，以便消除衍射型光学现象的影响，

-对这种经过过滤的图像计算拉普拉斯算子：按照边缘(此处有强光变化)产生亮度的一阶导数的峰值，

-然后用上述点的图像的二阶导数计算相交的零点。

实际上，一旦用灰色样卡得到了图像，首先限定纱筒相对于本底的边缘。找出第一行或列，并得到纱筒的轮廓，在上述第一行或列中，有一预定的淡灰度像素作为本底(寻找边缘)。一旦得到了纱筒，就能通过对比区分纱管中的线。在整个图像上具有与线相对应的亮度的像素的百分率限定C-F的类型。在清洁管(B)或单独板(A)的情况下，显示出没有反差。通过修改光圈的打开时间可以增加反差。

相对于在已知技术中采用的纱筒上纱线的检测系统，按照本发明所述的纱筒检测装置具有相当多的优点，在这些优点当中，下面的优点值得一提。

从透视法中与照明一起工作的传感器可以得到的分辨率还能显示卷绕到管上的几圈线，这代表最困难的检测形式。一旦在纺纱机上游处理并到达它们的板上的纱筒类型传感器已经在操作过程开始时一次性校准，则传感器在没有算子的干预情况下工作，并且不需要如另一方面机械装置所需的经常干预。主纱筒6的分析在一个岗位中进行，同时改善了时间和分析手续。利用发光二极管向后照明的面板用机器中已经存在的D.C电压和用低能耗工作，尤其是如果它们仅在观察时刻接通电源的情况下更是如此。

Claims (12)

1.一种装置，用于在绕线岗位的出口处识别通过板(10)承载的主纱筒(6)，和用于区分它们，一个接一个地确定是否它们是单独板(10)、空纱管(13)、纱线脏管(14)、底部(15)、半管纱(16)或新纱筒(17)，上述装置包括：光源，所述光源用于给待检测的纱筒(6)照明；摄影机构，所述摄影机构用照明机显示待检测的主纱筒(6)的图像；和用于分析所显示的图像的信号的机构，其特征在于，光源包括照明面板(5)，所述照明面板(5)用透视技术，用照相机(4)检测位于面板(5)和光学传感器之间的带有纱筒(6)的板，上述照相机(4)包括用于区分主纱筒(6)和用于发射信号的机构，所述信号表示对控制单元(9)进行观察的类型，上述照相机(4)连接到控制单元(9)上，以便控制单元(9)可以根据对主纱筒(6)所进行的观察合适地导引板(10)。

2.按照权利要求1所述的用于识别纱筒的装置，其特征在于，它包括止动机构(2)，所述止动机构(2)用于使板(10)停止在它的传送带(1)上，板(10)总是停止在同一位置中，同时将待显示的主纱筒(6)定位在图像的中心中。

3.按照权利要求1所述的用于识别纱筒的装置，其特征在于，它包括高清晰度数码相机(4)，所述数码相机(4)还包括用于获得主纱筒(6)图像的机构、以一系列像素的形式的存储机构和所显示的图像的处理机构，所述处理机构对轮廓、二进制化和对边缘实施序列算法。

4.按照权利要求1所述的用于识别纱筒的装置，其特征在于，它包括一用面板制成的照明面板(5)，所述照明面板(5)包括一系列光点，同时包括一系列分布在其表面上的发光二极管。

5.按照权利要求1所述的用于识别纱筒的装置，其特征在于，上述照明面板的表面是在200-480mm宽×400-600mm高的范围内。

6.一种方法，所述方法用于在绕线岗位的出口处识别由板(10)承载的主纱筒(6)和用于区分它们，同时一个接一个地确定它们是否是单独板(10)、空纱管(13)、纱线脏管(14)、底部(15)、半管纱(16)或新纱筒(17)，包括照明待检测的纱筒(6)的状况，同时用照相机(4)显示全部待检测的纱筒(6)的图像及分析所显示的图像的信号，其特征在于，发光面板(5)用透视法技术实施，同时检测位于发光面板(5)和带照相机(4)的光传感器之间的待检测的具有纱筒(6)的板，上述照相机(4)区分主纱筒(6)并发射表示给控制单元(9)所实施的检测类型的信号，以便它可以根据在主纱筒(6)上所实施的检测合适地在绕线器中导引板(10)。

7.按照权利要求6所述的用于识别纱筒的方法，其特征在于，板(10)总是在同一位置中停止，同时把待显示的主纱筒(6)定位在图像的中心。

8.按照权利要求6所述的用于识别纱筒的方法，其特征在于，图像的显示用高清晰度数码相机(4)实施，上述相机(4)获得主纱筒(6)的图像，以一系列像素的形式存储，并处理所显示的图像，对轮廓、二进制化和对边缘实施序列算法，同时用二维分析。

9.按照权利要求7和8所述的用于识别纱筒的方法，其特征在于，轮廓算法目的在于只在下述那些点上使用处理算法，在这些点中可以定位由板(10)承载的物体的图像的边缘，并包括在主纱筒(6)的可能配置A-F的情况下能发现上述边缘的地方进行一次性显示的校准。

10.按照权利要求8所述的用于识别纱筒的方法，其特征在于，二进制化算法包括以下步骤：评估所显示的图像的梯度；处理图像的直方图；用Otsu算法确定，同时评估本底和待显示的物体之间的灰度分布。

11.按照权利要求10所述的用于识别纱筒的方法，其特征在于，二进制化算法应用两次：第一次用于根据第一阈值识别检测的纱筒的轮廓，第二次用于根据第二阈值区分所识别的轮廓内纱管的纱线。

12.按照权利要求8所述的用于识别纱筒的方法，其特征在于，边缘算法包括用高斯滤光器过滤图像、计算拉普拉斯算子，以便识别亮度的一阶导数的峰值及在上述点的图像的二阶导数中相交的零点。

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