CN107475833B - 基于图像分析技术的细纱机单锭断线检测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于图像分析技术的细纱机单锭断线检测方法，包括：A、系统初始化：设定各项工作参数并传送给服务器，摄像装置工作，选择一张作为基准相片；B、开机工作：行走装置做往复运动，摄像装置以固定的时间间隔拍照；传送系统将摄像装置所得数字化照片传送至服务器；C、图像处理：服务器中的图像接收程序接收到摄像装置拍摄的照片后记录，并将其传送给图像处理程序进行处理；D、断线判断：当前照片与基准相片进行比对，两者差异情况达到设定条件时判断存在断线故障，并计算得到断线锭位位置信息；E、故障告知：检测到断线信息时告知；同时进行F、统计分析。
Description
技术领域
本发明涉及纺纱技术，具体涉及一种细纱机单锭断线检测方法。
背景技术
细纱工序是影响纺纱厂产量、质量的关键工序，细纱机是完成粗纱到细纱的重要设备，而每个锭位上线的运行状态直接决定了细纱的质量，并且由于断纱情况的不能及时发现和处理会造成罗拉的缠绕和原材料的浪费，降低设备的生产效率。传统方法是靠挡车工走巡回来发现有问题锭位，挡车工工作量大，对人员依赖性高，效率低下。
近年来随着纺织行业信息化技术的发展、出现了以电磁感应技术为基础的细纱机单锭断线检测方法，通过电磁感应技术检测细纱是否断线。
但该方法必须一对一感应检测，每一锭位需要安装一个设备。由于细纱机设备特点，锭位数量非常多，所以该方法组成一套系统需要的设备成本高昂，按目前市场价格，每锭价格在40元到100元之间，一个小型纺纱厂15万锭就需要600万元到1500万元，实施成本太高，成本回收周期太长，很难大量推广。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种基于图像分析技术的细纱机单锭断线检测系统，能对细纱机断线故障进行自动检测和自动告知，设备投入低，检测效果准确，节省生产成本。
为解决上述技术问题，本发明的基于图像分析技术的细纱机单锭断线检测系统包括平行设置于多个锭位上方的轨道，所述轨道沿所述多个锭位的走向布置，其特征在于：所述轨道上设置有行走装置，所述行走装置上设置有摄像装置和现场控制系统；所述摄像装置具备同时拍摄3个以上锭位的方向和拍摄参数。
所述轨道上对称地设置有左、右限位器，用于限制所述行走装置的行程；所述左、右限位器之间的间距小于细纱机首尾两端的两个锭位之间的间距；所述现场控制系统包括：计时器，用于记录当前行走时间；转向器：用于逆转行走装置的行走方向；方向标记：用于记录当前行走方向；传送系统：用于传输摄像装置所得当前照片，同时传输当前照片对应的方向标记和行走时间。
还包括服务器，所述服务器上设置有：图像接收程序，用于接收所述摄像装置拍摄的照片及照片对应的信息；图像处理程序，用于对收到的图像进行处理；断线判断程序，用于根据图像处理程序所得图像判断是否出现断线锭位；故障告知程序，用于向指定终端发送故障信息；所述指定终端包括：设置于车间内的显示装置、移动终端；所述故障信息包括断线锭位的位置信息。
统计分析程序，用于记录生产数据并进行分析，所述生产数据包括一张数据表，所述数据表包括以下字段：断线故障告知时间、断线锭位位置信息。
本发明还提供了一种基于图像分析技术的细纱机单锭断线检测方法，包括以下步骤：
A、系统初始化
关机状态下分别在多个锭位上牵引纱线；
针对行走装置调整左、右限位器之间的间距，针对摄像装置设置合适的拍摄参数，以使所得多张照片都覆盖相同个数的锭位；设定行走装置的行走速度并传送给服务器；
现场控制系统工作，设置方向标记，计时器归零，行走装置行走，摄像装置按指定时间间隔工作，拍得多张张照片，通过传送系统传送至服务器，经图像处理程序处理后选择一张作为基准相片，计算基准相片的技术参数。
B、开机工作
所述细纱机开机，多个锭位正常工作；所述行走装置在所述轨道上做往复运动，所述摄像装置以固定的时间间隔拍照；所述传送系统将摄像装置所得数字化照片传送至服务器，同时将对应的方向标记和计时器数据传送至服务器记录；当行走装置触碰所述左限位器或右限位器时，现场控制系统控制行走装置逆转行走方向、转换方向标记、计时器归零。
C、图像处理
服务器中的图像接收程序接收到所述摄像装置拍摄的照片后记录，并将其传送给图像处理程序进行处理。
D、断线判断
断线判断程序将处理后的当前照片与步骤A所记录的基准相片进行比对，两者差异情况达到设定条件时判断当前照片对应锭位存在断线故障，并根据行走速度、当前照片对应的方向标记、计时器信息计算得到断线锭位位置信息。
E、故障告知
检测到断线信息时，所述服务器上的故障告知程序即时向指定终端发送故障信息，所述故障信息包括断线锭位位置信息，还包括告知时间；所述服务器上的故障告知程序按照给定的时间段向指定终端发送机器运转信息，所述机器运转信息包括当前时间点是否产生断线故障；还包括指定时间段内累计监控到的故障次数。
F、统计分析
发生断线故障时，所述服务器内的统计分析程序向数据表增加一条记录，所述记录包括以下字段：断线故障告知时间、断线锭位位置信息。
所述图像处理程序具体包括以下步骤：
C1：根据锭位与纱线的位置设定截取范围，对接收到的每张图像按照相同参数进行截取；C2：对截取后的图像进行颜色处理，将纱线的高亮颜色替换成纯白色；C3：根据步骤C2计算得到当前图像中纱线的条数、相邻纱线之间的间距。
所述步骤A、步骤C中，基准相片和当前图像的技术参数都包括：纱线的条数、相邻纱线之间的间距；所述步骤D中，根据基准相片和当前图像的纱线条数、相邻纱线之间的间距进行断线故障判断。
所述步骤B中，所述摄像装置拍照时间间隔和行走装置速度相配合，以使得相邻照片具备合适的锭位覆盖重合度；所述步骤D中，连续出现2次以上的基准相片和当前图像数据比对不符时判断为产生断线故障。所述合适的锭位覆盖重合度，是指摄像装置所得相邻图像相差至少一个锭位。
本发明的技术优点体现在：
(1)通过轨道、左、右限位器、行走装置、摄像装置的互相配合使得拍摄的所有图像都覆盖相同数量的锭位，从而保证理想状态下基准相片和当前图像内存在相同数量的纱线，减小了判定难度，降低了判定时间，提高了系统的快速反应能力。
(2)根据纺纱特点，将基准相片和当前图像转换为黑白图像后比对，进一步降低了判断难度。
(3)本发明中，设定计时器、方向标记，从而便于服务器计算故障点的大概位置范围；所述计时器采取间断式工作，触碰限位器后归零，所述方向标记采取逻辑值，利于实现反转，以上方法减小了系统开销。
(4)摄像装置按照指定时间间隔拍照，通过对时间间隔的控制，可消除相邻照片的重复覆盖范围，进一步降低系统传送、运算工作量。
(5)故障告知程序既告知即时故障信息，也按指定时间间隔告知机器当前是否存在断线故障，通过前后信息的配合，管理人员可判断已产生的断线故障是否解决。
(6)统计分析程序记录所有故障信息，同一故障未解决前将连续记录，通过分析数据表，可间接判断操作工人反应和解决故障的时间间隔；通过连续监测可得到各个锭位的故障频率，进而判断某一锭位是否存在其他故障。
(7)装置结构简单，系统计算量小，投入低，产出高。
附图说明
图1是本发明的基于图像分析技术的细纱机单锭断线检测系统的结构示意图；
图2是图1的侧视图；
图3是本发明中经处理后的基准相片；
图4是图像摄像装置所得图像经处理后的实际工作图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步说明。
如图1、图2、图3、图4可见，本发明的基于图像分析技术的细纱机单锭断线检测系统，包括平行设置于多个锭位1上方的轨道2，所述轨道沿所述多个锭位的走向布置，所述轨道上设置有行走装置3，所述行走装置上设置有摄像装置4和现场控制系统；所述摄像装置4具备同时拍摄3个以上锭位1的方向和拍摄参数；所述轨道2上对称地设置有左、右限位器20、20’，用于限制所述行走装置的行程；上述结构中，轨道与所有锭位之间的垂直间距固定，摄像装置的高度和拍摄参数也是固定的，从而使得所有照片能够保持很好的一致性，有利于获取有效信息，降低分析判断难度。
所述左、右限位器20、20’之间的间距小于细纱机首尾两端的两个锭位之间的间距；通过左、右限位器20、20’的位置调整，可以使得行走至两端时，所得照片也能覆盖指定数量的纱线或锭位信息。
所述现场控制系统包括：计时器，用于记录当前行走时间；转向器：用于逆转行走装置3的行走方向；方向标记：用于记录当前行走方向；传送系统：用于传输摄像装置4所得当前照片，同时传输当前照片对应的方向标记和行走时间。
还包括服务器，所述服务器上设置有：图像接收程序，用于接收所述摄像装置拍摄的照片及照片对应的信息；图像处理程序，用于对收到的图像进行处理；断线判断程序，用于根据图像处理程序所得图像判断是否出现断线锭位；故障告知程序，用于向指定终端发送故障信息；所述指定终端包括：设置于车间内的显示装置、移动终端；所述故障信息包括断线锭位的位置信息；统计分析程序，用于记录生产数据并进行分析，所述生产数据包括一张数据表，所述数据表包括以下字段：断线故障告知时间、断线锭位位置信息。
使用以上系统进行细纱机单锭断线检测的过程具体包括以下步骤：
A、系统初始化
关机状态下分别在多个锭位1上牵引纱线；
针对行走装置3调整左、右限位器20、20’之间的间距，针对摄像装置4设置合适的拍摄参数，以使所得多张照片都覆盖相同个数的锭位1；设定行走装置的行走速度并传送给服务器；现场控制系统工作，设置方向标记，计时器归零，行走装置3行走，摄像装置4按指定时间间隔工作，拍得多张张照片，通过传送系统传送至服务器，经图像处理程序处理后选择一张作为基准相片，计算基准相片的技术参数。
作为实施方式之一，本步骤中，根据锭位1与纱线的位置设定截取范围，对接收到的基准相片进行截取。然后对截取后的图像进行颜色处理，将纱线的高亮颜色替换成纯白色；根据计算结果得到当前基准相片中纱线的条数、相邻纱线之间的间距，以上数据可以体现为图像处理程序的计算结果。
B、开机工作
所述细纱机开机，多个锭位1正常工作；所述行走装置3在所述轨道2上做往复运动，所述摄像装置4以固定的时间间隔拍照；所述传送系统将摄像装置4所得数字化照片传送至服务器，同时将对应的方向标记和计时器数据传送至服务器记录；当行走装置3触碰所述左限位器或右限位器时，现场控制系统控制行走装置3逆转行走方向、转换方向标记、计时器归零；
C、图像处理
服务器中的图像接收程序接收到所述摄像装置拍摄的照片后记录，并将其传送给图像处理程序进行处理；
所述图像处理程序包括以下步骤：C1：根据锭位1与纱线的位置设定截取范围，对接收到的每张图像按照相同参数进行截取；C2：对截取后的图像进行颜色处理，将纱线的高亮颜色替换成纯白色；C3：根据步骤C2计算得到当前图像中纱线的条数、相邻纱线之间的间距。
步骤A、步骤C中，基准相片和当前图像都采取相同的截取范围，并用相同方法进行处理，从而保证图像具备较高的可比性。
本实施例中，基准相片拍得有8条纱线，相邻纱线之间距离固定。如图3、图4可见，当前图像对应有一个断纱锭位，因而只产生7条白线，且4、5之间间距异常。
本领域技术人员可采用各种已知方法进行图像处理、分析、判断，但仍然落入本发明的保护范围。
D、断线判断
断线判断程序将处理后的当前照片与步骤A所记录的基准相片进行比对，两者差异情况达到设定条件时判断当前照片对应锭位存在断线故障，并根据行走速度、当前照片对应的方向标记、计时器信息计算得到断线锭位位置信息；
所述步骤A、步骤C中，基准相片和当前图像的技术参数都包括：纱线的条数、相邻纱线之间的间距；所述步骤D中，根据基准相片和当前图像的纱线条数、相邻纱线之间的间距进行断线故障判断。
如图3、图4可见，本实施例中，当前图像同时覆盖8个锭位。处理后所得图片特征明显，服务器数据运算量较小、运算时间短，可满足实时监控的需要。
优选的，在所述步骤B中，所述摄像装置(4)拍照时间间隔和行走装置速度相配合，以使得相邻照片具备合适的重合度，从而使得在所述步骤D中，同一断线故障出现2次以上的基准相片和当前图像数据比对不符，此时判断为产生断线故障，可减少误判，也提高了断线位置的定位准确性。
E、故障告知
检测到断线信息时，所述服务器上的故障告知程序即时向指定终端发送故障信息，所述故障信息包括断线锭位位置信息，还包括告知时间；所述服务器上的故障告知程序按照给定的时间段向指定终端发送机器运转信息，所述机器运转信息包括当前时间点是否产生断线故障；还包括指定时间段内累计监控到的故障次数；
F、统计分析
发生断线故障时，所述服务器内的统计分析程序向数据表增加一条记录，所述记录包括以下字段：断线故障告知时间、断线锭位位置信息。
本发明成本低，便于推广应用；可实时监测工作状态，及时提供断线故障信息，降低人工成本。通过计算机辅助统计，还可对细纱机工况、人工投入强度合理性进行分析，可有效提高企业劳动生产率。
Claims (4)
1.一种基于图像分析技术的细纱机单锭断线检测方法，包括以下步骤：
A、系统初始化
关机状态下分别在多个锭位（1）上牵引纱线；
针对行走装置（3）调整左、右限位器（20、20’）之间的间距，针对摄像装置（4）设置合适的拍摄参数，以使所得多张照片都覆盖相同个数的锭位（1）；设定行走装置的行走速度并传送给服务器；
现场控制系统工作，设置方向标记，计时器归零，行走装置（3）行走，摄像装置（4）按指定时间间隔工作，拍得多张张照片，通过传送系统传送至服务器，经图像处理程序处理后选择一张作为基准相片，计算基准相片的技术参数；
B、开机工作
所述细纱机开机，多个锭位（1）正常工作；所述行走装置（3）在轨道（2）上做往复运动，所述摄像装置（4）以固定的时间间隔拍照；所述传送系统将摄像装置（4）所得数字化照片传送至服务器，同时将对应的方向标记和计时器数据传送至服务器记录；当行走装置（3）触碰左限位器或右限位器时，现场控制系统控制行走装置（3）逆转行走方向、转换方向标记、计时器归零；
C、图像处理
服务器中的图像接收程序接收到所述摄像装置拍摄的照片后记录，并将其传送给图像处理程序进行处理；
D、断线判断
断线判断程序将处理后的当前照片与步骤A所记录的基准相片进行比对，两者差异情况达到设定条件时判断当前照片对应锭位存在断线故障，并根据行走速度、当前照片对应的方向标记、计时器信息计算得到断线锭位位置信息；
E、故障告知
检测到断线信息时，所述服务器上的故障告知程序即时向指定终端发送故障信息，所述故障信息包括断线锭位位置信息，还包括告知时间；所述服务器上的故障告知程序按照给定的时间段向指定终端发送机器运转信息，所述机器运转信息包括当前时间点是否产生断线故障；还包括指定时间段内累计监控到的故障次数；
F、统计分析
发生断线故障时，所述服务器内的统计分析程序向数据表增加一条记录，所述记录包括以下字段：断线故障告知时间、断线锭位位置信息。
2.如权利要求1所述的基于图像分析技术的细纱机单锭断线检测方法，其特征在于：所述图像处理程序包括以下步骤：
C1：根据锭位（1）与纱线的位置设定截取范围，对接收到的每张图像按照相同参数进行截取；
C2：对截取后的图像进行颜色处理，将纱线的高亮颜色替换成纯白色；
C3：根据步骤C2计算得到当前图像中纱线的条数、相邻纱线之间的间距。
3.如权利要求2所述的基于图像分析技术的细纱机单锭断线检测方法，其特征在于：所述步骤A、步骤C中，基准相片和当前图像的技术参数都包括：纱线的条数、相邻纱线之间的间距；所述步骤D中，根据基准相片和当前图像的纱线条数、相邻纱线之间的间距进行断线故障判断。
4.如权利要求3所述的基于图像分析技术的细纱机单锭断线检测方法，其特征在于：所述步骤B中，所述摄像装置（4）拍照时间间隔和行走装置速度相配合，以使得相邻照片具备合适的锭位覆盖重合度；所述步骤D中，连续出现2次以上的基准相片和当前图像数据比对不符时判断为产生断线故障。
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