CN106841224A - 一种纱线图像定距触发采集系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种纱线图像定距触发采集系统，包括外触发控制设备、高分辨率图像采集设备、速度控制装置以及纱线传动装置。速度控制装置通过导线与外触发控制设备相连，并将纱线走动的距离转化为脉冲信号，外触发控制设备累计脉冲数，当达到一定数量后，外触发控制设备将脉冲信号转化为相机可接收的TTL信号，并通过导线传入高分辨率图像采集设备，触发相机拍照。通过本发明可根据标定后的纱线在图像中的长度设置纱线运动的定距触发，实现拍摄的纱线前后相邻图像恰好相接，而不出现遗漏或者重合现象，从而避免由于遗漏造成纱线数据损失，以及纱线粗细节检测的不准确性，同时避免重合采集需要纱线图像拼接的复杂性，从而大大减小检测结果的误差。

Description

一种纱线图像定距触发采集系统

技术领域

本发明属于纱线检测技术领域，具体涉及一种纱线图像定距触发采集系统。

背景技术

目前，国内外对于纱线的在线检测，普遍采用电容式检测仪或光电式检测仪。但随着纺纱技术的发展，现有的电容式和光电式检测仪所存在的问题也逐步显露出来：(1)检测精度低，一般电容式检测仪测量纱线的截面积，而光电式检测仪则测量纱线的直径，测量值仅反映检测窗口内纱线参数的平均值，难以反映纱线表面细部几何特征的变化，常需设定一系列的分类阀值，来识别纱线可能存在的瑕疵，但这要求纱线检测信号必须有很高的精度，而目前电容式和光电式检测仪的检测精度在0.3mm-8mm之间各异，因此这之内的粗细节及影响纱线断裂的弱环则无法反映出来；(2)易受环境影响，一般电容式检测纱线经过时引发的电容变化，光电式检测纱线遮挡时造成的光通量变化，但电容量或光通量极易随环境因素的变化而发生改变，必须定期对检测系统进行校正与测试；所以有必要探索一种简单、高效的新型纱线在线检测方法，来克服目前纱线检测面临的诸多问题。

随着计算机技术的飞速发展，我国纺织行业已进入数字化技术逐步改造和替代传统技术的现代纺织信息化时代，在制造技术、产品研发、质量检测、企业管理等各方面数字化技术越来越受到青睐，也使得基于图像处理技术的纱线质量检测，即利用机器视觉技术代替原有的人眼直接判断成为可能。图像式纱线检测常用于静态分析单根纱线的直径、形状及毛羽分布或间歇式分析与检测多根纱线的质量状况及瑕疵，目前还难以适应纱线瑕疵的高速在线检测，在现有利用图像检测纱线质量的研究中，大都装置都处于实验室阶段，并未有成熟仪器研制成功。在利用图像处理技术检测纱线质量时，纱线图像的采集与处理为该种方法的重中之重，如何清晰、稳定地采集到高速运动的纱线图像，同时采集到的图像能否被简单、高效的处理是图像法检测纱线的关键，所以有必要探索一条有效途径，以实现高速和高效的图像式纱线实时检测。

在利用图像技术检测纱线的装置中，大都处于实验室阶段，专利申请2013107543593(一种纺织纱线直径动态快速测量装置与方法)提出了一种用于动态检测纱线直径的实验室装置，该装置可实现纱线的快速动态采集，但在处理利用该装置获取的纱线图像，并进行纱线直径检测时，则会需要对相邻的两图像进行拼接，这无疑会增加算法的运行时间，同时，若拼接方法不精确，则会造成数据的偏差，影响数据的准确性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纱线图像定距触发采集系统，能够根据标定后的纱线在图像中的长度设置纱线运动的定距触发，实现拍摄的纱线前后相邻图像恰好相接，而不出现遗漏或者重合现象，从而避免由于遗漏造成纱线数据损失，以及纱线粗细节检测的不准确性，同时避免重合采集需要纱线图像拼接的复杂性，从而大大减小检测结果的误差。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：开发一种纱线图像定距触发采集系统，该系统由外触发控制设备、高分辨率图像采集设备、速度控制装置以及纱线传动装置组成，速度控制装置通过导线与外触发控制设备相连，并将纱线走动的距离转化为脉冲信号，并累计脉冲数量，达到一定数量后，外触发控制设备将脉冲信号转化为TTL信号，并传入高分辨率图像采集设备，触发相机拍照。

所述外触发控制设备由PLC模块(5)，5v电源(3)以及导线(包括信号传输线(7)、相机传输线(10)以及电源线(4))组成。其通过导线上接伺服电机编码器中，下接相机电源，用于将纱线走动的距离转化为触发信号，继而触发相机拍照。

所述的PLC模块(5)由5v电源(3)提供电量，并且可接收脉冲信号并计数，当达到一定数量时，将脉冲信号转化为相机外触发可接收的TTL信号，用于触发相机拍照；所述信号传输线(7)为TTL信号传输通道线路，分为正负两极，接入相机电源中，并传入相机中。

所述高分辨率图像采集设备由高帧频可外触发设置的相机(11)，扩倍镜(12)、放大镜头(13)、光源(15)以及暗箱(14)组成，可利用扩倍镜(12)和放大镜头(13)实现纱线的放大，配合相机(11)实现采集到的纱线图像清晰、无模糊现象。

所述的高帧频可外触发设置的相机为面阵相机，其帧频最低为41fps；

所述暗箱(14)为可打开关闭的门把手式且留有一道缝隙的半封闭暗室，可完全满足采集环境的要求；

所述扩倍镜(12)为2倍放大，其安装在相机(11)和放大镜头(13)的中间；

所述放大镜头(13)为6倍放大；

所述光源(15)位于暗箱底部，为白色或者其他颜色高亮背光源，其与暗箱缝隙(37)、相机镜头在同一高度。

所述的暗箱缝隙(37)，其位于相机镜头和纱线之间，为100mm×30mm矩形口，装有和其有同样大小的透明玻璃片，用于防止外界污染，纱线由其上方中间位置通过，相机通过该缝隙及其玻璃片对运动的纱线进行定距触发获取。

所述速度控制装置(2)由伺服电机(35)、伺服电机控制器(33)、触摸屏(27)和PLC(36)组成，通过调节触摸屏(27)的设置，实现对纱线运动速度的控制，速度在10-100m/min可调。所述伺服电机(35)内置编码器，可将纱线位移转换为脉冲信号；所述触摸屏(27)位于装置正面，用于显示纱线运行状态，可通过触摸更改纱线运动速度和运行时间。

所述纱线传动装置由防抖动和控制张力导纱轮(30)、普通导纱轮(17)、主动轮(19)、被动轮(20)、箱体(16)、可调导纱架(29)以及导纱器(18)组成，用于传导纱线稳定运动。

所述主动轮直径为60mm。

所述导纱轮由细螺纹加压弹簧制成，外侧有标明刻度的旋转按钮，可进行不同纱支纱线张力的控制，同时所述导纱轮为一对并在同一高度，可同时调整旋转按钮位置，用于防止纱线运动中的抖动，有利于纱线图像的清晰拍摄。

附图说明

图1为一种纱线图像定距触发采集系统原理图。

图中，1.纱线；2.速度控制装置；3.5v电源；4.电源线；5.PLC模块；6.电源插座；7.信号传输线；8.软件界面；9.电脑主机；10.相机传输线；11.相机；12.扩倍镜；13.放大镜头；14.暗箱；15.光源；

图2为纱线图像定距触发采集系统外部示意图

图中16.箱体；17.普通导纱轮；18.导纱器；19.主动轮；20.被动轮；21.箱体总开关正面；22.通风口；23.运行指示灯；24.启动按钮；25.急停按钮；26.纱管；27.触摸屏正面；28.纱管座；29.可调导纱架；30.防抖动和控制张力导纱轮；

图3为纱线图像定距触发采集系统内部示意图

图中，31.触摸屏背面；32.箱体总开关背面；33.伺服电机控制器；34.散热器；35.伺服电机；36.PLC；37.暗箱缝隙；38.相机固定柱。

图4为利用本发明的定距触发采集系统获得的两幅相邻纱线图像

(a)为后一帧图像下半部分

(b)为前一帧图像上半部分

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

本发明实施例提供了一种纱线图像定距触发采集系统，用于准备、快速地获取恰好邻接的纱线高清图像。其具体实施过程包括以下步骤：

被测纱线(1)从纱管(26)中退绕下来，经可调导纱架(29)、防抖动和控制张力导纱轮(30)、暗箱(14)、普通导纱轮(17)、导纱器(18)和被动轮(20)在主动轮(19)的牵引下在暗箱中被相机(11)获取，经扩倍镜(12)和放大镜头(13)的放大，最终获得图像尺寸为1024×768像素的纱线高清图像。

在暗箱(14)中，相机透过暗箱缝隙(37)对被测纱线进行获取，同时，在暗箱底部的光源(15)对相机的拍摄提供透射光源。

伺服电机(35)、伺服电机控制器(33)、触摸屏(27)和PLC(36)组成纱线速度控制装置。通过调节触摸屏(27)的设置，实现对纱线运动速度的控制，速度在10-100m/min可调，同时可用于显示纱线运行状态，可通过触摸更改纱线运动速度和运行时间。

当获得暗箱(14)内被测纱线(1)的清晰图像后，首先标定出被测纱线图像像素与实际尺寸的对应关系；其中，被测纱线沿竖直方向设置；并根据该对应关系计算出单张图像中纱线的实际长度，经标定和计算单张图像纱线的实际长度为L＝4mm，。

依据主动轮(19)的直径D和伺服电机(35)每转一周发出的脉冲数N计算出纱线每运动长度L(即一副图像中纱线的实际长度)产生的脉冲数目n：

随着纱线的运动，伺服电机(35)内置的编码器开始将位移转化为脉冲信号并发射，同时PLC模块(5)开始接受脉冲信号并记录数目，当脉冲数目达到n个时，PLC模块(5)将脉冲信号转化为相机外触发可接收的TTL信号，触发相机进行拍照。信号传输线(7)为TTL信号传输通道线路，分为正负两极，接入相机电源中，并传入相机中。

此时，纱线每走L长度，相机就会对纱线进行拍照一次，实现纱线的定距触发采集，最后获得连续恰好相邻且不重合的纱线高清图像，如图4所示。

Claims (9)

1.一种纱线图像定距触发采集系统，其特征在于，所述系统由外触发控制设备、高分辨率图像采集设备、速度控制装置以及纱线传动装置组成，速度控制装置通过导线与外触发控制设备相连，并将纱线走动的距离转化为脉冲信号，并累计脉冲数量，达到一定数量后，外触发控制设备将脉冲信号转化为TTL信号，并传入高分辨率图像采集设备，触发相机拍照。

2.根据权利要求1所述的一种纱线图像定距触发采集系统，其特征在于，所述外触发控制设备由PLC模块(5)，5v电源(3)以及导线(包括信号传输线(7)、相机传输线(10)以及电源线(4))组成。其通过导线上接伺服电机编码器中，下接相机电源，用于将纱线走动的距离转化为触发信号，继而触发相机拍照。

3.根据权利要求2所述的PLC模块(5)由5v电源(3)提供电量，并且可接收脉冲信号并计数，当达到一定数量时，将脉冲信号转化为相机外触发可接收的TTL信号，用于触发相机拍照；所述信号传输线(7)为TTL信号传输通道线路，分为正负两极，接入相机电源中，并传入相机中。

4.根据权利要求1所述的一种纱线图像定距触发采集系统，其特征在于，所述高分辨率图像采集设备由高帧频可外触发设置的相机(11)，扩倍镜(12)、放大镜头(13)、光源(15)以及暗箱(14)组成，可利用扩倍镜(12)和放大镜头(13)实现纱线的放大，配合相机(11)实现采集到的纱线图像清晰、无模糊现象。

5.根据权利要求4所述的高帧频可外触发设置的相机为面阵相机，其帧频最低为41fps；所述暗箱(14)为可打开关闭的门把手式且留有一道缝隙的半封闭暗室，可完全满足采集环境的要求；所述扩倍镜(12)为2倍放大，其安装在相机(11)和放大镜头(13)的中间；所述放大镜头(13)为6倍放大；所述光源(15)位于暗箱底部，为白色或者其他颜色高亮背光源，其与暗箱缝隙(37)、相机镜头在同一高度。

6.根据权利要求5所述的暗箱缝隙(37)，其位于相机镜头和纱线之间，为100mm×30mm矩形口，装有和其有同样大小的透明玻璃片，用于防止外界污染，纱线由其上方中间位置通过，相机通过该缝隙及其玻璃片对运动的纱线进行定距触发获取。

7.根据权利要求1所述的一种纱线图像定距触发采集系统，其特征在于，所述速度控制装置(2)由伺服电机(35)、伺服电机控制器(33)、触摸屏(27)和PLC(36)组成，通过调节触摸屏(27)的设置，实现对纱线运动速度的控制，速度在10-100m/min可调。所述伺服电机(35)内置编码器，可将纱线位移转换为脉冲信号；所述触摸屏(27)位于装置正面，用于显示纱线运行状态，可通过触摸更改纱线运动速度和运行时间。

8.根据权利要求1所述的一种纱线图像定距触发采集系统，其特征在于，所述纱线传动装置由防抖动和控制张力导纱轮(30)、普通导纱轮(17)、主动轮(19)、被动轮(20)、箱体(16)、可调导纱架(29)以及导纱器(18)组成，用于传导纱线稳定运动。所述主动轮直径为60mm。

9.根据权利要求8的防抖动和控制张力导纱轮(30)，其特征在于，所述导纱轮由细螺纹加压弹簧制成，外侧有标明刻度的旋转按钮，可进行不同纱支纱线张力的控制，同时所述导纱轮为一对并在同一高度，可同时调整旋转按钮位置，用于防止纱线运动中的抖动，有利于纱线图像的清晰拍摄。