CN102409458A - 基于小型图像传感器的纱线状态检测装置和检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于小型图像传感器的纱线状态检测装置和检测方法，包括电路板和安装在电路板上的电子控制装置，电子控制装置包括电源电路、处理器，通讯接口电路，进行状态指示的状态指示灯，还包括负责采集纱线图像的图像传感器，与图像传感器连接的图像缓存，图像缓存与处理器连接，以及与处理器连接的红外发射单元，设置在处理器的内部检测所述纱线状态的智能检测算法。图像传感器设置为CCD或CMOS红外线性图像传感器，图像传感器上设置红外滤波片。红外发射单元设置在图像传感器的正上方，纱线从红外发射单元的下方穿过，并投影到图像传感器上。所述的智能检测算法检测纱线的运动状态，通过状态指示灯显示出来。

Description

基于小型图像传感器的纱线状态检测装置和检测方法
技术领域
本发明涉及一种基于小型图像传感器的纱线状态检测装置和检测方法，属于纺织电子的技术领域。
背景技术
现代纺织机械都是自动化设备，工作速度和效率非常高，送纱过程如果出现问题，将直接导致整件或者多件织物报废，造成损失，因此，纺织机器上的纱线状态检测起到非常重要的作用。
专利ZL 200820082364.9公开一种纱线运动状态光电检测装置，该装置以非接触的方式检测纱线，在纱线的同一侧设置光发射单元和光接收单元，光发射单元所射出的光线与被测纱线所构成的夹角为λ，反射光线与被测纱线所构成的夹角为β，光接收单元将反射光线的光强度转换成电压信号输送至电压信号处理模块。该专利采用红外反射原理进行纱线状态检测，对浅色、光反射好的纱线检测效果好，但是对深色纱线检测效果大大降低，误报率高。
专利ZL 201010552739.5公开了一种纺机纱线状态的检测装置，采用第一红外接收单元和第二红外接收单元，并设置纱线投影在第一红外接收单元和第二红外接收单元的中间，由于纱线在运动过程中的左右摆动，引起投射到第一红外接收单元和第二红外接收单元上的红外光不平衡，从而使信号处理电路输出交流电压信号，处理器执行信号检测算法和信号滤波算法对纱线状态进行判断。但是该专利的最敏感区域设置在两个红外接收单元的交接处，其他位置敏感度大大降低，影响实际使用效果。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足之处，采用图像传感器的检测方式，利用纱线在运动过程中的摆动，输出图像差分信号，该方案原理简单，工作可靠，并且是无接触式的检测方案，对纱线无影响。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
基于小型图像传感器的纱线状态检测装置和检测方法，包括电路板和安装在所述的电路板上的电子控制装置，所述的电子控制装置包括提供电源的电源电路、进行运算处理的处理器，与所述的处理器连接的通讯接口电路，进行状态指示的状态指示灯，还包括负责采集纱线图像的图像传感器，与所述的图像传感器连接的图像缓存，所述的图像缓存与所述的处理器连接，以及与所述的处理器连接的红外发射单元，所述的处理器的内部设置检测所述的纱线状态的智能检测算法。
所述的图像传感器设置为CCD线性红外图像传感器。
所述的图像传感器设置为CMOS线性红外图像传感器。
所述的图像传感器上设置红外滤波片，所述的红外发射单元设置在所述的图像传感器的正上方，所述的纱线从所述的红外发射单元的下方穿过，并投影到所述的图像传感器上。
所述的智能检测算法检测所述纱线的运动状态，所述的纱线在运动过程中，以一定的摆动频率振动，其步骤为：
(1)、每隔固定周期T，所述的处理器通过所述的图像缓存，采集所述的图像传感器输出的图像数据ft(x，y)，所述的图像数据ft(x，y)为二维矩阵，前次采集的图像数据为ft-1(x，y)；
(2)、将当前采集的图像数据ft(x，y)与前次采集的图像数据ft-1(x，y)进行差分处理，求取所述的纱线摆动引起的图像变化，差分值e(t)＝∑[ft(x，y)-ft-1(x，y)]2，所述的差分值e为时间序列的离散一维数据，前次的差分值为e(t-1)；
(3)、当e(t)＞e(t-1)+M成立时，则判断所述的纱线从静止状态进入运动状态，所述的状态指示灯指示运动状态，当e(t)＜e(t-1)-M成立时，则判断所述的纱线从运动状态进入静止状态，所述的状态指示灯指示静止状态，如果两个条件不成立，则所述的纱线状态不变，所述的常数M为预设的经验阈值。
所述的固定周期T设置为所述的纱线的四分之一摆动周期。
实施本发明的积极效果是：1、电路结构简单，性能可靠；2、采用图像采集的检测方式，利用纱线在运动过程中的摆动，输出图像差分信号，原理简单，检测灵敏度高，误报情况少；3、无接触式的检测方案，对纱线无影响。
附图说明
图1是该装置的安装图；
图2是图像传感器的安装图；
图3是该装置的原理框图；
图4是图像检测示意图；
图5是智能检测算法的流程图。
具体实施方式
现结合附图对本发明作进一步说明：
参照图1-5，基于小型图像传感器的纱线状态检测装置和检测方法，包括电路板1和安装在所述的电路板1上的电子控制装置，所述的电子控制装置包括提供电源的电源电路7、进行运算处理的处理器2，与所述的处理器2连接的通讯接口电路8，进行状态指示的状态指示灯6，还包括负责采集纱线9的图像的图像传感器4，与所述的图像传感器4连接的图像缓存5，所述的图像缓存5与所述的处理器2连接，以及与所述的处理器2连接的红外发射单元3，所述的处理器2的内部设置检测所述的纱线9状态的智能检测算法。
所述的电源电路7是将输入电源进行电平转换，并稳压，为其他电路提供电源。
所述的通讯接口电路8负责将所述的纱线9的状态信息向上级的集控器传送，这样，就可以将多个所述的纱线状态检测装置协调工作。
所述的状态指示灯6用于指示所述的纱线9的工作状态，可以用不同的颜色表示不同的状态，比如，红外表示停止状态，绿色表示运动状态。
所述的图像传感器4设置为对红外线敏感的CCD线性图像传感器或者CMOS线性图像传感器。
所述的红外发射单元3设置在所述的图像传感器4的正上方，所述的纱线9从所述的红外发射单元3的下方穿过，并投影到所述的图像传感器4上。所述的红外发射单元3为所述的纱线9的图像采集提供红外背景光照，同时，所述的图像传感器4上设置红外滤波片10，可滤除红外光以外的光线，这样可大大提供该装置的环境适应性，避免外界光源的干扰。
所述的图像缓存5是为了临时存储所述的图像传感器4输出的高速的、大量的图像数据，所述的处理器2可根据需要进行读取。
所述的智能检测算法检测所述纱线9的运动状态，所述的纱线9在运动过程中，以一定的摆动频率振动，其步骤为：
(1)、每隔固定周期T，所述的处理器2通过所述的图像缓存5，采集所述的图像传感器4输出的图像数据ft(x，y)，所述的图像数据ft(x，y)为二维矩阵，前次采集的图像数据为ft-1(x，y)；
(2)、将当前采集的图像数据ft(x，y)与前次采集的图像数据ft-1(x，y)进行差分处理，求取所述的纱线9摆动引起的图像变化，差分值e(t)＝∑[ft(x，y)-ft-1(x，y)]2，所述的差分值e为时间序列的离散一维数据，前次的差分值为e(t-1)；
(3)、当e(t)＞e(t-1)+M成立时，则判断所述的纱线9从静止状态进入运动状态，所述的状态指示灯6指示运动状态，当e(t)＜e(t-1)-M成立时，则判断所述的纱线9从运动状态进入静止状态，所述的状态指示灯6指示静止状态，如果两个条件不成立，则所述的纱线状态不变，所述的常数M为预设的经验阈值。
由于所述的纱线9在运动过程中会发生摆动，将会在所述的图像传感器4的不同象素上投影，因此，所述的图像传感器4会输出不同的图像数据，两个图像数据进行差分以后就会得到一个偏离零值的数据。所述的固定周期T设置为所述的纱线9的四分之一摆动周期，这样可以取得最大的差分值e(t)，有利于进行状态判断。

Claims (6)

1.基于小型图像传感器的纱线状态检测装置和检测方法，包括电路板和安装在所述的电路板上的电子控制装置，所述的电子控制装置包括提供电源的电源电路、进行运算处理的处理器，与所述的处理器连接的通讯接口电路，进行状态指示的状态指示灯，其特征在于：还包括负责采集纱线图像的图像传感器，与所述的图像传感器连接的图像缓存，所述的图像缓存与所述的处理器连接，以及与所述的处理器连接的红外发射单元，所述的处理器的内部设置检测所述的纱线状态的智能检测算法。
2.根据权利要求1所述的基于小型图像传感器的纱线状态检测装置和检测方法，其特征是：所述的图像传感器设置为CCD线性红外图像传感器。
3.根据权利要求1所述的基于小型图像传感器的纱线状态检测装置和检测方法，其特征是：所述的图像传感器设置为CMOS线性红外图像传感器。
4.根据权利要求1所述的基于小型图像传感器的纱线状态检测装置和检测方法，其特征是：所述的图像传感器上设置红外滤波片，所述的红外发射单元设置在所述的图像传感器的正上方，所述的纱线从所述的红外发射单元的下方穿过，并投影到所述的图像传感器上。
5.根据权利要求1所述的基于小型图像传感器的纱线状态检测装置和检测方法，其特征是：所述的智能检测算法检测所述纱线的运动状态，所述的纱线在运动过程中，以一定的摆动频率振动，其步骤为：
(1)、每隔固定周期T，所述的处理器通过所述的图像缓存，采集所述的图像传感器输出的图像数据ft(x，y)，所述的图像数据ft(x，y)为二维矩阵，前次采集的图像数据为ft-1(x，y)；
(2)、将当前采集的图像数据ft(x，y)与前次采集的图像数据ft-1(x，y)进行差分处理，求取所述的纱线摆动引起的图像变化，差分值e(t)＝∑[ft(x，y)-ft-1(x，y)]2，所述的差分值e为时间序列的离散一维数据，前次的差分值为e(t-1)；
(3)、当e(t)＞e(t-1)+M成立时，则判断所述的纱线从静止状态进入运动状态，所述的状态指示灯指示运动状态，当e(t)＜e(t-1)-M成立时，则判断所述的纱线从运动状态进入静止状态，所述的状态指示灯指示静止状态，如果两个条件不成立，则所述的纱线状态不变，所述的常数M为预设的经验阈值。
6.根据权利要求5所述的基于小型图像传感器的纱线状态检测装置和检测方法，其特征是：所述的固定周期T设置为所述的纱线的四分之一摆动周期。
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