CN103257145A - 一种生丝外观质量的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生丝外观质量的检测方法，包括如下步骤：(a)牵引待测试的生丝向前运动；(b)在生丝的一侧设置线阵CCD图像传感器；在生丝的另一侧或同侧配合所述远心镜头设置相应的光源；在线阵CCD图像传感器的采集图像区域对所述生丝施加预张力；(c)通过线阵CCD图像传感器的镜头对运动的生丝进行成像，通过图像采集卡的控制对图像进行采集，形成数字图像；最后将采集的生丝数字图像导入图像处理模块，进行测量与分析，即可得到生丝的外观质量指标。本发明采用高行频的线阵CCD图像传感器，配合以远心镜头的使用，可有效解决由于拍摄物距的变化带来的测量误差，有效地提高了生丝外观的各项检测指标的准确性。

Description

一种生丝外观质量的检测方法

技术领域

本发明涉及一种生丝外观质量的检测方法，属于纺织品测试领域。

背景技术

随着市场经济的发展，生丝国内和国际贸易也将不断增加，这些都对生丝品质提出了更高的要求。为了促进丝厂生产技术水平的提高，增强我国生丝在国际市场上的竞争力，生丝品质的检测显得尤为重要。

目前，生丝的外观质量的检测方法主要有黑板检测法和条干仪检测法。黑板检测因其低效，易受检验人员主观影响，已不适应现代纺织所提出的新要求。条干仪检测法主要是应用电容原理检测生丝的匀度，它对检测式样各段的湿度均匀程度以及试验环境的要求极高，且检测结果反映的是生丝截面内纤维的多少，不能准确反映生丝的外观质量。

另一方面，随着光电子成像技术的发展，电荷耦合元件(CCD)在工业检测上的推广应用越来越具有优越性。CCD传感器具有空间分辨率高、体积小、重量轻、稳定性好等一系列优点。目前，关于利用CCD传感器对生丝外观质量进行检测的研究已取得了一定进展。例如，文献1（基于光电成像技术的生丝条干检测方法研究.轻纺工业与技术，2012，41(1):P77-78）公开了采用线阵CCD传感器和显微放大成像方法，检测系统将光电成像信号转化为数字信号，通过对采集信号的处理，实现了对生丝匀度的测量。文献2（生丝细度非接触式实时动态测量.纺织学报，2012，33(11):P127-131）公开了采用线阵CCD传感器和微距成像系统，并配合采用扩束整形设计的光源以及相应的暗背景成像，实现了对生丝细度的非接触式测量。

然而，上述2篇文献中，文献1采取分别对线阵CCD传感器的每一线信息进行处理，通过对每一线信息中的像素相对位置的亮暗进行直径大小的判别，没有对生丝运行过程中产生的抖动问题进行处理。文献2则对线阵CCD传感器输出的信号进行A/D转换，然后对输出的离散电压信号进行处理，通过对电压高低的判断得出生丝直径信息。即上述文献均为间接对采集的信号进行处理检测，并没有直接获得生丝表面外观的直观信息，因此无法更准确更逼真地实现对生丝外观的表征。

发明内容

本发明目的是提供一种生丝外观质量的检测方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种生丝外观质量的检测方法，包括如下步骤：

(a) 牵引待测试的生丝以速度v向前运动；所述速度v为10~1000 m/min；

(b) 在生丝的一侧设置线阵CCD图像传感器，CCD图像传感器上设有远心镜头，镜头正对着运动中的生丝；在生丝的另一侧或同侧配合所述远心镜头设置相应的光源；

在线阵CCD图像传感器的采集图像区域对所述生丝施加预张力，使运动的生丝保持稳定；

(c) 通过线阵CCD图像传感器的镜头对运动的生丝进行成像，通过图像采集卡的控制对图像进行采集，形成数字图像；最后将采集的生丝数字图像导入图像处理模块，进行测量与分析，即可得到生丝的外观质量指标。

上文中，所述步骤(a)中，牵引生丝可以采用生丝传动装置，所述步骤(b)中在线阵CCD图像传感器的采集图像区域对所述生丝施加预张力，使运动的生丝保持稳定，可以通过在生丝传动装置上设置生丝稳定装置实现，即在采集图像区域附近对生丝施加一定的预张力，从而能够减小生丝运行时的抖动，使得CCD图像传感器能够对动态生丝进行清晰的成像。

所述步骤(c)中，将采集的生丝数字图像导入图像处理模块，进行测量与分析，包括对图像经过去噪，分割，形态学运算等一系列处理，提取出生丝主干并识别出疵点，最后通过计算变异系数CV值、不匀率系数U值等并统计出相关疵点信息，最终得到生丝的匀度，清洁和洁净等多项外观质量指标。

上述技术方案中，所述步骤(a)中，速度v为10~100 m/min。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1．本发明开发了一种新生丝外观质量的检测方法，采用高行频的线阵CCD图像传感器，使得生丝可在高速运动下实现检测，提高了检测效率，也提高了生丝的检测精度；配合以远心镜头的使用，可有效解决由于拍摄物距的变化带来的测量误差；采用机器视觉的方式检测获取生丝外观的真实图像，通过对图像数据的分析，有效地提高了生丝外观的各项检测指标的准确性。

2．本发明在线阵CCD图像传感器的采集图像区域对所述生丝施加预张力，使运动的生丝保持稳定，解决了生丝运行过程中产生的抖动问题，使得CCD图像传感器能够对动态生丝进行清晰的成像。

3．本发明的测试方法简单易行，适于推广应用。

附图说明

图1为本发明的应用装置示意图；

图2为本发明的应用装置的远心镜头原理示意图；

图3为本发明的应用装置工作流程图；

图4 为本发明具体实施例所采集的生丝图像。

其中：1、生丝；2、导纱杆；3、光源；4、5、牵引罗拉；6、线阵CCD图像传感器；7、远心镜头。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述：

实施例一

一种生丝外观质量的检测方法，其采用的检测装置参照附图1所示，生丝1经过导纱杆2后，在牵引罗拉4、5的驱动下，沿着箭头的方向运动，直至被回收；在生丝运行中，选取中段为生丝图像采集点，线阵CCD图像传感器6，以及安装在线阵CCD图像传感器6上的远心镜头7，放置在生丝的右侧；同时在平行于主光轴的方向，生丝的左侧安装相应的强光源3，此外也可配合镜头，在生丝的右侧(与镜头同侧)安装相应的光源；

由图像采集卡控制线阵CCD图像传感器6对生丝成像，形成数字图像；后将所采集的生丝数字图像传入图像处理模块，进行测量与分析；测量与分析的结果可进行打印与显示，亦可经由输入/输出接口连接至网络或其他设备；

本发明方法应用的线阵CCD图像传感器6是一类特殊的视觉设备，与面阵CCD图像传感器不同，它只有一行感光元素，每一次感光仅形成一幅“条”，需要多次拍照，才能将所拍下的多幅“条”拼成一幅完整的图像；因此使得达到高扫描频率的同时保证高分辨率成为可能，既提高了对生丝的检测精度，也保证了生丝的检测速度，提升了检测效率；CCD图像传感器的选择主要根据检测速度和检测精度，本实施例中采用线阵CCD图像传感器型号为Dalsa S2-1y-05H40，其主要性能参数包括分辨率512，最大行频65khz，象元尺寸14um；

参照附图2所示，为本发明方法中远心镜头的光路原理示意图；生丝在运动过程中始终不可避免的会产生抖动，其中沿着光轴方向的抖动(物距的变化)会极大的影响测量精度；本发明中采用了物方远心镜头来克服物距的变化对测量的影响；附图2清楚地显示出物方远心光路的原理，图中将孔径光阑位于像方焦平面上，物方主光线平行于光轴；如果物体处在A₁B₁，且正确地位于与CCD图像传感器靶面共轭的位置上，那么它在CCD表面上的像为A₁’B₁’；如果由于物距改变，物体不在原位置，而处在位置AB，那么它的像A’B’偏离CCD表面，A’和B’点在CCD表面上投影为一个弥散斑，其中心仍为之前的A₁’和B₁’点，既按此投影像读出的长度不变；这就是说，即使物距发生改变，像距也发生改变，但像高并没有发生改变，即测得的生丝1尺寸不会有变化；

镜头的选择由所需要拍摄的视野，生丝的尺寸，以及所选用线阵CCD图像传感器共同决定；本实施例中采用的远心镜头型号为Utron MGTL60C，其主要性能参数包括6倍放大倍率，工作距离65mm，Senser尺寸为2/3，采用C接口；该镜头具有光圈可调，适应景深视场变化，畸变率不高于0.05%等特点；

此外，选用的LED光源型号为奥普特OPT-LS82-W，输出电压为24V，输出功率为9.3W；CCD图像传感器与图像采集卡之间采用Camera Link接口，采集卡型号为Xcelera-cl LX1；

综上，可知该套生丝外观质量检测系统中，可得采集视野为14微米×512/6=1.914 mm；检测精度为1.914 mm/512=0.0023 mm，即表明在本发明方法的该项应用实例中，生丝尺寸上0.0023 mm的变化能够被检测出来；

参照附图3，本发明的应用装置工作流程图主要包括：系统开启后，系统进行初始化，使得光源3，远心镜头7，CCD图像传感器6，图像采集卡，图像处理系统均处于工作状态；启动生丝传导装置，同时配合生丝张力装置的调节，使得生丝能够在稳定匀速的状态下运行；通过图像采集卡来控制CCD图像传感器，使之能够对生丝进行有效成像；将所采集的的数字图像输入图像处理模块进行分析，通过对图像经过去噪，分割，形态学运算等一系列处理，提取出生丝主干并识别出疵点，最后通过计算变异系数CV值、不匀率系数U值等并统计出相关疵点信息，得到生丝的匀度，清洁和洁净等多项外观检测指标；

计算生丝的匀度，清洁和洁净等多项外观检测指标；输出显示相关计算指标，特征值等。参照附图4，为本发明实例中将相机行频设置为65000hz时，运行速度为10m/min，采用背光照射，光源调至最大时，对动态生丝所拍摄的图像。

Claims (2)

1.一种生丝外观质量的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

(a) 牵引待测试的生丝以速度v向前运动；所述速度v为10~1000 m/min；

(b) 在生丝的一侧设置线阵CCD图像传感器，CCD图像传感器上设有远心镜头，镜头正对着运动中的生丝；在生丝的另一侧或同侧配合所述远心镜头设置相应的光源；

在线阵CCD图像传感器的采集图像区域对所述生丝施加预张力，使运动的生丝保持稳定；

(c) 通过线阵CCD图像传感器的镜头对运动的生丝进行成像，通过图像采集卡的控制对图像进行采集，形成数字图像；最后将采集的生丝数字图像导入图像处理模块，进行测量与分析，即可得到生丝的外观质量指标。

2.根据权利要求1所述的生丝外观质量的检测方法，其特征在于：所述步骤(a)中，速度v为10~100 m/min。

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