CN105675618A - 一种用于纱线瑕疵检测的双光源检测方法 - Google Patents

一种用于纱线瑕疵检测的双光源检测方法 Download PDF

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付明磊
沈敏烽
刘玉玲
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Abstract

一种用于纱线瑕疵检测的双光源检测方法，实现该检测方法的检测系统包括第一光源检测单元和第二光源检测单元，第一光源和第二光源的光线颜色不同，第一光源检测单元和第二光源检测单元的检测光轴与待检测纱线的运动方向垂直，同时第一光源检测单元和第二光源检测单元检测光轴正交；双光源检测方法包括如下步骤：1)计算第一光源检测单元输出电压UR和第二光源检测单元输出电压UG，检测纱线设定的标准直径为d0，计算纱线检测中标准电压U0；2)计算纱线水平方向直径变化电压输出量△UR和纱线竖直方向直径变化电压输出量△UG；3)通过ΔUR和ΔUG判断瑕疵类别。本发明成本较低、系统简单、且能同时检测纱线粗细瑕疵和扁平瑕疵。

Description

一种用于纱线瑕疵检测的双光源检测方法
技术领域
本发明涉及纱线质量的光电检测领域，特别是一种采用双光源方式进行纱线瑕疵检测的检测方法。
背景技术
改革开放以来，我国的纺织行业发展迅速，整体规模和产值都有了很大的提升，目前我国纺织工业产值已占世界的四分之一。在纺织行业中，纱线瑕疵检测对于纺织品的生产质量有重大影响，目前自动化检测纱线瑕疵在生产中起到越来越重要的作用。
目前，关于纱线瑕疵光电检测的技术方案很多。比如赵晓东等在《电容式电子清纱系统的设计》中采用电容探头来检测纱线的粗细和扁平瑕疵；贾孔昊等在《电子清纱系统的设计与开放》中采用COMS传感器来检测纱线的粗细瑕疵；董晓亮等在《分布式纱线检测系统的初步探究》中采用单光源，在透射和反射光电转换的基础再结合电容来检测扁平瑕疵；唐述宏等在《光电技术在纱线疵点检测中的应用》中采用光源照射纱线，再通过CCD来转换信号进行纱线疵点检测。以上文献提出的技术方案虽然解决了纱线瑕疵问题，但是这些方案的实现成本较高，电路系统相对复杂，并且采用电容检测纱线扁平瑕疵容易受环境影响。
发明内容
为了克服现有技术方案实现成本较高、电路系统复杂、检测纱线扁平瑕疵容易受环境影响等缺点，本发明提供一种成本较低、系统简单、且能同时检测纱线粗细瑕疵和扁平瑕疵的双光源检测方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种用于纱线瑕疵检测的双光源检测方法，实现该检测方法的检测系统包括第一光源检测单元和第二光源检测单元，第一光源和第二光源的光线颜色不同，所述第一光源检测单元和第二光源检测单元的检测光轴与待检测纱线的运动方向垂直，同时第一光源检测单元和第二光源检测单元检测光轴正交；所述双光源检测方法包括如下步骤：
1).计算第一光源检测单元输出电压UR和第二光源检测单元输出电压UG，所述第一光源检测单元输出电压UR按照公式(1)计算，
UR＝hE0-Kd1(1)
所述第二光源检测单元输出电压UG按照公式(2)计算，
UG＝hE0-Kd2(2)
其中，d1，d2分别为纱线水平方向和竖直方向的直径，E0为无纱线时光电转换电路吸收的光强总量，所述K＝λhE0/y，所述λ为遮挡的光强占被遮挡面积内光强总量比例系数，h为光电转换系数
检测纱线设定的标准直径为d0，纱线检测中标准电压U0按照公式(3)计算，
U0＝hE0-Kd0(3)；
2).计算纱线水平方向直径变化电压输出量△UR和纱线竖直方向直径变化电压输出量△UG，所述纱线水平方向直径变化输出量△UR按照公式(4)计算，
ΔUR＝UR-U0＝-K(d1-d0)＝-KΔd(4)
所述纱线竖直方向直径变化电压输出量△UG按照公式(5)计算，
ΔUG＝UG-U0＝-K(d2-d0)＝-KΔd(5)
3).通过ΔUR和ΔUG判断瑕疵类别。
进一步，所述步骤3)中，瑕疵类别判断方法如下：当ΔUR>0,ΔUG>0时，该纱线瑕疵为细瑕疵；当ΔUR<0,ΔUG<0时，该纱线瑕疵为粗瑕疵；当ΔUR>0,ΔUG≤0时，该纱线瑕疵为竖直方向扁平瑕疵；当ΔUR≤0,ΔUG>0时，该纱线瑕疵为水平方向扁平瑕疵。当然，也可以擦用其他判别方法。
再进一步，所述第一光源检测单元为红光检测单元，所述第二光源检测单元为绿光检测单元。当然，也可以选择其他不同颜色。
本发明专利的技术构思为：采用双光源检测，例如红光检测单元检测纱线水平方向的瑕疵，采用绿光检测单元检测纱线竖直方向的瑕疵，从而解决扁平纱线使用单光源时难以实现检测的技术问题。同时，采用不同颜色的光源和滤光片能够降低由于光源之间相互影响而产生的噪声。
本发明专利的有益效果主要表现在：通过两个光源检测解决了单光源无法检测纱线扁平瑕疵的问题，同时具有检测系统受环境影响小，系统寿命长等优点。
附图说明
图1是光源纱线检测结构示意图
图2是用于纱线瑕疵检测的双光源检测系统的电路图。
图3是双光源纱线检测系统的具体架构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
参照图1～图3，一种用于纱线瑕疵检测的双光源检测方法，实现该检测方法的检测系统包括第一光源检测单元和第二光源检测单元，第一光源和第二光源的光线颜色不同，所述第一光源检测单元和第二光源检测单元的检测光轴与待检测纱线的运动方向垂直，同时第一光源检测单元和第二光源检测单元检测光轴正交；所述双光源检测方法包括如下步骤：
1).计算第一光源检测单元输出电压UR和第二光源检测单元输出电压UG，所述第一光源检测单元输出电压UR按照公式(1)计算，
UR＝hE0-Kd1(1)
所述第二光源检测单元输出电压UG按照公式(2)计算，
UG＝hE0-Kd2(2)
其中，d1，d2分别为纱线水平方向和竖直方向的直径，E0为无纱线时光电转换电路吸收的光强总量，所述K＝λhE0/y，所述λ为遮挡的光强占被遮挡面积内光强总量比例系数，h为光电转换系数
检测纱线设定的标准直径为d0，纱线检测中标准电压U0按照公式(3)计算，
U0＝hE0-Kd0(3)；
2).计算纱线水平方向直径变化电压输出量△UR和纱线竖直方向直径变化电压输出量△UG，所述纱线水平方向直径变化输出量△UR按照公式(4)计算，
ΔUR＝UR-U0＝-K(d1-d0)＝-KΔd(4)
所述纱线竖直方向直径变化电压输出量△UG按照公式(5)计算，
ΔUG＝UG-U0＝-K(d2-d0)＝-KΔd(5)
3).通过ΔUR和ΔUG判断瑕疵类别。
进一步，所述步骤3)中，瑕疵类别判断方法如下：当ΔUR>0,ΔUG>0时，该纱线瑕疵为细瑕疵；当ΔUR<0,ΔUG<0时，该纱线瑕疵为粗瑕疵；当ΔUR>0,ΔUG≤0时，该纱线瑕疵为竖直方向扁平瑕疵；当ΔUR≤0,ΔUG>0时，该纱线瑕疵为水平方向扁平瑕疵。当然，也可以擦用其他判别方法。
再进一步，所述第一光源检测单元为红光检测单元，所述第二光源检测单元为绿光检测单元。当然，也可以选择其他不同颜色。
本实施例中，所述第一光源检测单元和第二光源检测单元均与用于根据检测电压与标准电压的差值判断不同纱线瑕疵类型的双光源检测模块连接。该双光源检测模块可以采用单片机来实现。
进一步，所述第一光源检测单元和第二光源检测单元均采用光源检测组件，所述光源检测组件包括LED光源、扩束透镜、准直透镜、聚焦透镜、滤光片和光电转换模块，所述LED光源的出射激光方向与所述扩束透镜的光轴、所述准直透镜的光轴、所述聚焦透镜的光轴、所述滤光片的中心轴和所述光电转换模块的传感器中心轴全部共轴，所述扩束透镜和所述准直透镜用于将所述LED光源的出射激光光束转变为平行光；所述聚焦透镜用于将通过纱线后的激光光束聚焦；所述滤光片的峰值响应波长与所述LED光源的中心波长一致，用于过滤自然光和杂散光；所述光电转换模块用于将所述滤光片的输出光信号转换为与之等比例变化的电信号。
如图1所示，图3中1-1为绿色LED光源模块，1-2绿色光光电转换模块，1-3为红色LED光源模块，1-4红色光光电转换模块，1-5为纱线平行通过模块。
所述的红色LED光源和红色光电转换部分共轴，水平方向垂直照射纱线；所述的绿色LED光源和绿色光电转换部分共轴，竖直方向垂直照射纱线；所述的红光检测模块和绿光检测模块相互正交。
如图2所示，图2中2-1为红光光电转换模块，2-2为绿光光电转换模块，2-3为单片机(即双光源检测模块)，2-4为USB通信接口模块，2-5为静态存储器，2-6为切刀电路，2-7为报警电路。
所述的红光LED转换模块的电路部分和绿光LED转换模块的电路部分最终传输至单片机。通过USB通信接口事先输入纱线的标准直径以及粗细和扁平的允许的最大值存储在静态存储器中，当超过事先预定范围时，单片机控制切刀电路切断纱线同时驱动报警电路。
如图3所示，图3中3-1绿光LED驱动模块及光源，3-2为绿光LED平行光调整模块，3-3绿光LED聚光模块，3-4为绿光滤光模块，3-5为绿光光电转换模块，3-6为红光LED驱动模块及光源，3-7为红光LED平行光调整模块，3-8为红光LED聚光模块，3-9为红光LED滤光模块，3-10为红光光电转换电路。
所述的LED驱动模块对电信号进行处理，使电信号能够加载到LED上。所述的LED模块对电信号进行转化，使电信号转化为光信号再将光信号发出。所述的LED光源发出的光经过光路调整模块变为稳定的平行光并且垂直照射纱线。所述的滤光模块接收透射过纱线的光线并且滤除杂质光。所述的聚光模块把滤光模块的光线焦距起来使光电转换模块更多的接收光信号。所述的红光LED发光模块和绿光LED发光模块照射经过平行光调整模块后光线相互垂直。
实例：在纱线瑕疵光电检测系统中，LED光信号依次通过扩束透镜、准直透镜后垂直照射纱线，然后光信号一次通过聚焦透镜、绿光滤光片后聚焦在光电转换模块。所述光源和滤光片采用相同波长均为555nm，无纱线时红光和绿光光电转换部分吸收的光强总量均为0.01lx；所述系统的光电转换系数h＝2v/lx；所述λ遮挡比例系数为1；所述光照宽度y为2cm；因此所述K＝100v/m；所述标准直径d0＝0.5cm；所述纱线水平方向直径d1＝0.7cm，竖直方向直径d2＝0.3cm；所述红色光电转换系统得到的电压UR＝hE0-Kd1＝0.013V，所述绿色光电转换系统得到的电压UG＝hE0-kd2＝0.017V；标准纱线得到的电压U0＝hE0-Kd0＝0.015V；通过比较ΔUR<0,ΔUG>0，该纱线瑕疵为水平方向扁平瑕疵。所述纱线水平方向直径d1＝0.3cm，竖直方向d2＝0.7cm；所述红色光电转换系统得到的电压UR＝hE0-Kd1＝0.017V，所述绿色光电转换系统得到的电压UG＝hE0-kd2＝0.013V；通过比较ΔUR>0,ΔUG<0，该纱线瑕疵为竖直方向扁平瑕疵。

Claims (3)

1.一种用于纱线瑕疵检测的双光源检测方法，其特征在于：实现该检测方法的检测系统包括第一光源检测单元和第二光源检测单元，第一光源和第二光源的光线颜色不同，所述第一光源检测单元和第二光源检测单元的检测光轴与待检测纱线的运动方向垂直，同时第一光源检测单元和第二光源检测单元检测光轴正交；所述双光源检测方法包括如下步骤：
1).计算第一光源检测单元输出电压UR和第二光源检测单元输出电压UG，所述第一光源检测单元输出电压UR按照公式(1)计算，
UR＝hE0-Kd1(1)
所述第二光源检测单元输出电压UG按照公式(2)计算，
UG＝hE0-Kd2(2)
其中，d1，d2分别为纱线水平方向和竖直方向的直径，E0为无纱线时光电转换电路吸收的光强总量，所述K＝λhE0/y，所述λ为遮挡的光强占被遮挡面积内光强总量比例系数，h为光电转换系数
检测纱线设定的标准直径为d0，纱线检测中标准电压U0按照公式(3)计算，
U0＝hE0-Kd0(3)；
2).计算纱线水平方向直径变化电压输出量△UR和纱线竖直方向直径变化电压输出量△UG，所述纱线水平方向直径变化输出量△UR按照公式(4)计算，
ΔUR＝UR-U0＝-K(d1-d0)＝-KΔd(4)
所述纱线竖直方向直径变化电压输出量△UG按照公式(5)计算，
ΔUG＝UG-U0＝-K(d2-d0)＝-KΔd(5)
3).通过ΔUR和ΔUG判断瑕疵类别。
2.如权利要求1所述的用于纱线瑕疵检测的双光源检测方法，其特征在于：所述步骤3)中，瑕疵类别判断方法如下：当ΔUR>0,ΔUG>0时，该纱线瑕疵为细瑕疵；当ΔUR<0,ΔUG<0时，该纱线瑕疵为粗瑕疵；当ΔUR>0,ΔUG≤0时，该纱线瑕疵为竖直方向扁平瑕疵；当ΔUR≤0,ΔUG>0时，该纱线瑕疵为水平方向扁平瑕疵。
3.如权利要求1或2所述的用于纱线瑕疵检测的双光源检测方法，其特征在于：所述第一光源检测单元为红光检测单元，所述第二光源检测单元为绿光检测单元。
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