CN103336962B - 纱线状态传感器的图像判定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种纱线状态传感器的图像判定方法,纱线状态传感器设置外壳,以及设置在外壳内部的电子控制装置,电子控制装置包括电源电路、处理器,与处理器连接的通讯接口电路、状态指示灯,以及图像传感器,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,红外发射单元设置在图像传感器的正上方,处理器的内部设置图像判定方法,包括以下步骤为:a、定期采集纱线的图像;b、将纱线的图像进行二值化处理;c、提取纱线的投影区域;d、计算纱线的投影区域的中心点坐标;e、计算当前的中心点和上次的中心点的几何距离L,当L大于或者等于预设阈值K时,判定纱线处于运动状态;相反,判定纱线处于静止状态。

Description

纱线状态传感器的图像判定方法
技术领域
本发明涉及一种纱线状态传感器的图像判定方法,属于纺织电子的技术领域。
背景技术
对于纺织机器,纱线的状态可以有效降低次品率,提高生产效率,其作用非常重要。比如,无缝内衣机和袜子机,一组纱线断纱或者缺纱,如果不及时发现,则整件成衣就报废了。
目前使用的纱线状态传感器主要来自进口,是采用差分式的红外光敏二极管进行检测的。这种方式具有原理简单,成本低的优点,但是放大电路的增益非常大,容易受到干扰,并且检测区域非常狭小,对安装要求很高。
随着半导体制造技术的发展,半导体器件的成本也在不断下降。因此现在低分辨率的图像传感器的价格已经很低,可以应用到纱线状态检测的场合。
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,提取纱线图像的中心点,根据中心点的移动,可判断纱线的状态,该方案原理简单,工作可靠,并且是无接触式的检测方案,对环境光照的变化不敏感。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
纱线状态传感器的图像判定方法,所述的纱线状态传感器设置U形的外壳,以及设置在外壳内部的电子控制装置,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,以及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,所述的图像传感器上设置红外滤波片,以及与所述的处理器连接的红外发射单元,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,所述的处理器的内部设置图像判定方法,所述的图像判定方法检测所述纱线的运动状态,其步骤为:
(a)、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f t(x,y),所述的图像数据f t(x,y)为二维矩阵,前次采集的图像数据为f t-1(x,y);
(b)、采用二值化算法,将所述的图像数据f t(x,y)进行二值化处理,得到二值函数y t(x,y),所述纱线的投影区域y t(x,y)=1,所述纱线的非投影区域y t(x,y)=0;
(c)、提取所述纱线的投影区域z t(x,y)= f t(x,y)* y t (x,y);
(d)、采用中心计算算法,计算所述纱线的投影区域z t(x,y)的中心点(xc(t),yc(t)),而前次采集图像的所述纱线的投影区域的中心点为(xc(t-1),yc(t-1));
(e)、计算中心点(xc(t),yc(t))和中心点(xc(t-1),yc(t-1))的几何距离L,当L大于或者等于预设阈值K时,判定所述纱线处于运动状态;当L小于预设阈值K时,判定所述纱线处于静止状态。
步骤b中,所述的二值化算法包括以下步骤:
(b1)、计算所述的图像数据 f t(x,y)的直方图;
(b2)、提取所述的直方图中的两个最值点f 1f 2, f 2> f 1
(b3)、取分割阈值f k=( f 1+f 2)/2;
(b4)、当f t(x,y)< f k y t(x,y)=1;当f t(x,y)> f k y t(x,y)=0。
步骤d中,所述的中心计算算法包括两个步骤:
(d1)、计算中心点横坐标,xc(t)=Σ(x*(255-f t(x,y))* y t (x,y))/Σ((255-f t(x,y))* y t (x,y));
(d2)、计算中心点纵坐标,yc(t)=Σ(y*(255-f t(x,y))* y t (x,y))/Σ((255-f t(x,y))* y t (x,y))。
步骤e中,L=((xc(t)- xc(t-1))2+(yc(t) -yc(t-1))2)1/2
步骤e中,L=|xc(t)- xc(t-1) |+ |yc(t) -yc(t-1)|。
实施本发明的积极效果是:1、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,提取纱线图像的中心点,根据中心点的移动,可判断纱线的状态;2、原理简单,工作可靠;3、对环境光照的变化不敏感,并且无接触式检测,对纱线无影响。
附图说明
图1是纱线状态传感器的电子控制装置的安装图;
图2是纱线状态传感器的电子控制装置的原理框图;
图3是图像检测示意图;
图4是图像判定方法的流程图。
具体实施方式
现结合附图对本发明作进一步说明:
参照图1-4,纱线状态传感器的图像判定方法,所述的纱线状态传感器设置U形的外壳,以及设置在外壳内部的电子控制装置。所述的外壳起到保护和容纳所述的电子控制装置的作用。
所述的电子控制装置包括提供电源的电源电路2、进行运算处理的处理器1,与所述的处理器1连接的通讯接口电路4、进行状态指示的状态指示灯3。
所述的电源电路2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4负责将所述的纱线的状态向上级的集控器传送,这样,就可以将多个所述的纱线状态传感器协调工作。
所述的状态指示灯3用于指示所述的纱线的工作状态,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。
还设置负责采集纱线图像的图像传感器7,与所述的图像传感器7连接的图像缓存6,所述的图像缓存6与所述的处理器1连接。
所述的图像传感器7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。所述的图像缓存6是为了临时存储所述的图像传感器7输出的高速的、大量的图像数据,所述的处理器1可根据需要进行读取。
为了加强纱线成像的清晰度和对比度,设置与所述的处理器1连接的红外发射单元5,所述的红外发射单元5设置在所述的图像传感器7的正上方,所述的纱线从所述的红外发射单元5的下方穿过,并投影到所述的图像传感器7上,这样就可以非常清晰地成像。为了滤除一些背景杂光的影响,在所述的图像传感器7上设置红外滤波片9,可滤除红外光以外的光线,这样可大大环境适应性,避免外界光源的干扰。
所述的处理器1的内部设置图像判定方法,所述的图像判定方法检测所述纱线的运动状态,其步骤为:
(a)、每隔固定周期T,所述的处理器1通过所述的图像缓存6,采集所述的图像传感器7输出的图像数据f t(x,y),所述的图像数据f t(x,y)为二维矩阵,前次采集的图像数据为f t-1(x,y);
(b)、采用二值化算法,将所述的图像数据f t(x,y)进行二值化处理,得到二值函数y t(x,y),所述纱线的投影区域y t(x,y)=1,所述纱线的非投影区域y t(x,y)=0;
(c)、提取所述纱线的投影区域z t(x,y)= f t(x,y)* y t (x,y);
(d)、采用中心计算算法,计算所述纱线的投影区域z t(x,y)的中心点(xc(t),yc(t)),而前次采集图像的所述纱线的投影区域的中心点为(xc(t-1),yc(t-1));
(e)、计算中心点(xc(t),yc(t))和中心点(xc(t-1),yc(t-1))的几何距离L,当L大于或者等于预设阈值K时,判定所述纱线处于运动状态;当L小于于预设阈值K时,判定所述纱线处于静止状态。
在步骤a中,所述的处理器1每隔固定周期T进行采样,形成图像序列f t(x,y),f t-1(x,y),f t-2(x,y),......
步骤b中,所述的二值化算法将纱线的投影区域从图像数据f t(x,y)中提取出来,包括以下步骤:
(b1)、计算所述的图像数据 f t(x,y)的直方图;
(b2)、提取所述的直方图中的两个最值点f 1f 2, f 2> f 1
(b3)、取分割阈值f k=( f 1+f 2)/2;
(b4)、当f t(x,y)< f k y t(x,y)=1;当f t(x,y)> f k y t(x,y)=0。
在步骤b2中,最值点f 1对应纱线的投影区域的成像平均值,最值点f 2分别对应纱线的非投影区域的成像平均值,因为是所述的红外发射单元5直接发射红外光线投射过来进行成像的,因此最值点f 2会比较大。步骤b3是获取二值化的分割阈值,采用最值点f 1 f 2的中心点f k=( f 1+f 2)/2,这样在步骤b4中,就基于分割阈值f k进行二值化处理。
在步骤c中,得到了纱线的投影区域z t(x,y)= f t(x,y)* y t (x,y),这样处理既将纱线的投影区域提取出来,又将纱线的投影区域的成像数值保存下来。
步骤d中,采用所述的中心计算算法提取纱线的投影区域的中心坐标,用于判定纱线的运行状态。所述的中心计算算法包括两个步骤:
(d1)、计算中心点横坐标,xc(t)=Σ(x*(255-f t(x,y))* y t (x,y))/Σ((255-f t(x,y))* y t (x,y));
(d2)、计算中心点纵坐标,yc(t)=Σ(y*(255-f t(x,y))* y t (x,y))/Σ((255-f t(x,y))* y t (x,y))。
因为纱线不是处于完全的紧绷状态,在输纱过程中就会产生摆动,因此在步骤e中,将当前的中心点(xc(t),yc(t))与前次的中心点(xc(t-1),yc(t-1))进行比较,以确定纱线的状态,判定的标准就是两点的几何距离L。对于几何距离L,可以采用欧式距离L=((xc(t)- xc(t-1))2+(yc(t) -yc(t-1))2)1/2,也可以采用简化的方式,将中心点(xc(t),yc(t))与中心点(xc(t-1),yc(t-1))的x轴变化绝对值和y轴变化绝对值求和,L=|xc(t)- xc(t-1) |+ |yc(t) -yc(t-1)|。

Claims (2)

1.纱线状态传感器的图像判定方法,所述的纱线状态传感器设置U形的外壳,以及设置在外壳内部的电子控制装置,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,以及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,所述的图像传感器上设置红外滤波片,以及与所述的处理器连接的红外发射单元,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,其特征在于:所述的处理器的内部设置图像判定方法,所述的图像判定方法检测所述纱线的运动状态,其步骤为:
(a)、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f t(x,y),所述的图像数据f t(x,y)为二维矩阵,前次采集的图像数据为f t-1(x,y);
(b)、采用二值化算法,将所述的图像数据f t(x,y)进行二值化处理,得到二值函数y t(x,y),所述纱线的投影区域y t(x,y)=1,所述纱线的非投影区域y t(x,y)=0;
(c)、提取所述纱线的投影区域z t(x,y)= f t(x,y)* y t (x,y);
(d)、采用中心计算算法,计算所述纱线的投影区域z t(x,y)的中心点(xc(t),yc(t)),而前次采集图像的所述纱线的投影区域的中心点为(xc(t-1),yc(t-1));
(e)、计算中心点(xc(t),yc(t))和中心点(xc(t-1),yc(t-1))的几何距离L,当L大于或者等于预设阈值K时,判定所述纱线处于运动状态;当L小于预设阈值K时,判定所述纱线处于静止状态。
2.根据权利要求1所述的纱线状态传感器的图像判定方法,其特征是:步骤d中,所述的中心计算算法包括两个步骤:
(d1)、计算中心点横坐标,xc(t)=Σ(x*(255-f t(x,y))* y t (x,y))/ Σ((255-f t(x,y))* y t (x,y));
(d2)、计算中心点纵坐标,yc(t)=Σ(y*(255-f t(x,y))* y t (x,y))/ Σ((255-f t(x,y))* y t (x,y))。
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