CN107643727A - 一种基于机器视觉的剪毛机智能抬刀系统及其实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于机器视觉的剪毛机智能抬刀系统及其实现方法，包括触摸屏、PLC控制器和设置于剪毛机机架上正对剪毛机加工面料正前方或者斜前方的机器视觉布缝检测系统,所述机器视觉布缝检测系统包括视觉横梁、影像成形系统和控制系统，所述影像成形系统包括光源装置、相机和镜头，所述光源装置于横梁上，所述横梁设置于剪毛机机架上前导辊上方正对被检测面料前端。本发明为非接触式探测系统，对面料加工风格无影响，同时保证织物在剪毛过程中能够通过机器视觉系统可靠探测布缝、破洞，并通过控制系统自动完成刷毛刀及剪毛刀的自动抬刀让布缝动作，结构简单、控制精度高、故障率低、省工、增效、提高产品质量。
Description
技术领域
本发明涉及剪毛机电气控制技术领域，具体涉及一种基于机器视觉的剪毛机智能抬刀系统及其实现方法。
背景技术
剪毛机是一种纺织后整理设备，是毛绒产品后整理的主要设备之一。绒类织物经织造、起毛后表面毛绒纤维长短不一，通常需要将毛绒剪平齐；或针织毛圈织物需将表面毛圈剪断剪齐，从而提高面料附加值，这就是剪毛机所要达到的目的。
为了保证剪毛生产的连续性，在剪毛加工之前布匹之间事先已经缝接起来，在剪毛生产过程中布缝经过剪毛刀时需要抬起剪毛刀，让布缝通过后再落刀剪毛。目前的设备上一般是通过机械压辊配合机械式的行程开关或者编码器，通过厚度变化来探测布缝，这种机械式的探测机构存在很多问题：1.对缝头要求严格，缝头厚度必须在加工面料厚度的2倍以上；2.生产不同厚度的面料需要频繁的调整行程开关的动作行程，可操作性差；3.机械压辊需要压在布面上探测布缝，对面料加工风格有影响，有些面料无法使用；4.面料加工过程中卷边或者起绉后会误检出；5.缝头必须平直无纬斜；6.无法检测破洞。由于这些原因机械式的布缝探测装置可靠性差，布缝检出率低。
因此，目前市场上剪毛机的布缝检测和抬刀动作基本都是依靠人工完成，工人工作疲劳度大，容易造成有布缝不抬刀，导致面料剪坏，同时损坏剪毛刀，生产效率低，而且由于工人操作熟练度不一，抬刀动作完成的面料漏剪宽度不一，造成浪费，同时产品质量难于保证。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供，一种基于机器视觉的剪毛机智能抬刀系统及其实现方法，该系统为非接触式探测系统，对面料加工风格无影响，同时保证织物在剪毛过程中能够通过机器视觉系统可靠探测布缝、破洞，并通过控制系统自动完成刷毛刀及剪毛刀的自动抬刀让布缝动作，结构简单、控制精度高、故障率低、省工、增效、提高产品质量。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：一种基于机器视觉的剪毛机智能抬刀系统，包括触摸屏、PLC控制器、报警器、分别与螺旋刀电机、前导辊电机、后导辊电机、落布辊电机相连接的螺旋刀变频器、前导辊变频器、后导辊变频器、落布辊变频器以及设置于前导辊轴的布长编码器、设置于机架上的刷毛刀辊及其离合装置、设置于机架上的剪毛刀及其抬刀装置和设置于机架上的导布系统，还包括设置于剪毛机机架上正对剪毛机加工面料正前方或者斜前方的机器视觉布缝检测系统,所述机器视觉布缝检测系统包括视觉横梁、影像成形系统和控制系统，所述影像成形系统包括光源装置、相机和镜头，所述光源装置于横梁上，所述横梁设置于剪毛机机架上前导辊上方正对被检测面料前端，所述控制系统包括工控机、键盘、鼠标、显示器和I/O输出控制板，所述I/O输出控制板和PLC控制器I/O输出口连接。
作为一种优选，所述影像成形系统包括三～四组。
作为一种优选，所述相机(18)采用高精度工业相机，相机(18)的图像传感器为300万像素以上的面阵CCD相机。根据工业相机的选型精度及图象精细度确定工业相机离加工面料的距离，通过调节挂接在工业相机上的镜头焦距，可以得到清晰的加工面料图象。
作为一种优选，所述光源装置(17)包括LED环型光源和光源控制器。光源控制器可以调节照射区域的光强弱，以保证工业相机采集的图象明暗及暴光均匀。
作为一种优选，所述相机通过1394或GigE千兆网的传输方式向工控机传输采集的面料图像，工控机通过软件算法对所采集的图像进行分析后输出布缝信号给I/O输出控制板。
更进一步的，为了避免检测的误报警和人工操作，比如加工前准备工作的穿布，引布动作造成的系统误报警设置了布缝信号复位功能，并设置了抬刀动作的手动/自动切换功能按键，能够设置手动和自动模式，有利于应对实际工程中的众多不确定因素。
一种所述基于机器视觉的剪毛机智能抬刀系统的实现方法，包括以下步骤：在剪毛机正常开机生产的过程中，面料在导布系统的牵引下匀速运行通过剪毛刀，在此过程中工控机根据机器视觉布缝检测系统实时采集的图像通过软件算法处理，当处理结果中显示发现有布缝信号时，工控机主机向I/O输出控制板发出布缝信号命令，PLC控制器接收I/O输出控制板的布缝信号后，PLC控制器程序执行跳布缝程序，首先报警器报警提示，同时程序自动将导布系统速度降至低速，并触发PLC高速记数器采集布长编码器信号进行布长计算，根据触摸屏上所设置的布缝距离刷毛刀抬刀布长、布缝距离刷毛刀落刀布长、布缝距离剪毛刀抬刀布长、布缝距离剪毛刀落刀布长数值，PLC控制器的I/O输出口先后输出刷毛刀抬刀信号、刷毛刀落刀信号、剪毛刀抬刀信号、剪毛刀落刀信号去驱动刷毛刀离合电磁阀、剪毛刀离合电磁阀动作，从而使相应的刷毛刀离合气缸、剪毛刀离合气缸动作完成自动跳布缝的机械动作，在剪毛刀落后，跳布缝过程完毕，报警器关闭，此时程序自动将导布系统的速度恢复至跳布缝前的工艺布速，剪毛机进入正常剪毛状态，系统继续执行等待下一个布缝，再次执行以上程序动作。
所述机器视觉布缝检测系统通电后，工控机自动启动，视觉系统程序随机启动，启动后程序先进行初始化，包括系统配置文件的自动读入及三组相机的初始化并开始实时采集图像，系统软件算法实时对采集的图像进行分析处理，当处理结果显示有布缝信号时，工控机主机向I/O输出控制板发出布缝信号，直至布缝通过视觉区域布缝信号才会消失，系统软件会将所有拍摄到的布缝图像保存在工控机硬盘的指定目录，通过所配置的键盘、鼠标设备进行查看。
本发明各变频器通过RS485串口通讯线与PLC控制器连接，所述PLC控制器能够同步访问各变频器，以保证各电机的协同运作，实现导布系统在正常工作及让布缝过程中的恒张力运行。
本发明的有益效果是: 剪毛机加工过程中的布缝检测采用对加工面料无接触的机器视觉检测系统，检出率高，替代人眼的识别，减少劳动力，降低劳动强度，同时智能抬刀系统替代人工抬刀动作，保证了产品品质一致，大大提高产品质量，省工、增效，设备整体智能化程度大大提高。
附图说明
图1为本发明实施例电路连接原理框图。
图2为本发明实施例剪毛机系统结构图。
图3为本发明实施例视觉横梁装置布置示意图。
其中：紧布架2-1、刷毛刀离合气缸2、刷毛辊3、刷毛刀辊4、剪毛刀离合气缸5、托布架6、剪毛刀7、前导辊8、布长编码器9、电控柜10、视觉横梁11、后导辊12、工控机13、液晶显示屏14、落布辊15、加工面料16、光源装置17、工业相机18、镜头19。
下面结合附图对本发明做进一步说明。
具体实施方式
如附图1、图2和图3所示，一种基于机器视觉的剪毛机智能抬刀系统，包括触摸屏、PLC控制器、报警器、分别与螺旋刀电机、前导辊电机、后导辊电机、落布辊电机相连接的螺旋刀变频器、前导辊变频器、后导辊变频器、落布辊变频器以及设置于前导辊轴的布长编码器、设置于机架上的刷毛刀辊及其离合装置、设置于机架上的剪毛刀及其抬刀装置和设置于机架上的导布系统,其中离合装置包括刷毛刀离合气缸2及刷毛刀离合电磁阀, 抬刀装置包括剪毛刀离合电磁阀及剪毛刀离合气缸5，导布系统包括紧布架1、前导辊8、后导辊12、落布辊15，还包括设置于剪毛机机架上正对剪毛机加工面料16正前方或者斜前方的机器视觉布缝检测系统,所述机器视觉布缝检测系统包括视觉横梁11、三组影像成形系统和控制系统，所述每组影像成形系统包括光源装置17、相机18和镜头19，所述光源装置于横梁上，所述光源装置17包括LED环型光源和光源控制器；所述横梁设置于剪毛机机架上前导辊上方正对被检测面料前端，所述相机18采用高精度工业相机，相机18的图像传感器为300万像素以上的面阵CCD相机，所述相机18通过1394或GigE千兆网的传输方式向工控机传输采集的面料图像，工控机13通过软件算法对所采集的图像进行分析后输出布缝信号给I/O输出控制板。所述控制系统包括工控机13、键盘、鼠标、显示器和I/O输出控制板，所述I/O输出控制板和PLC控制器I/O输出口连接。
一种所述基于机器视觉的剪毛机智能抬刀系统的实现方法，包括以下步骤：在剪毛机正常开机生产的过程中，面料16在导布系统的牵引下匀速运行通过剪毛刀7，在此过程中工控机13根据机器视觉布缝检测系统实时采集的图像通过软件算法处理，当处理结果中显示发现有布缝信号时，工控机13主机向I/O输出控制板发出布缝信号命令，PLC控制器接收I/O输出控制板的布缝信号后，PLC控制器程序执行跳布缝程序，首先报警器报警提示，同时程序自动将导布系统速度降至低速，并触发PLC高速记数器采集布长编码器9信号进行布长计算，根据触摸屏上所设置的布缝距离刷毛刀抬刀布长、布缝距离刷毛刀落刀布长、布缝距离剪毛刀抬刀布长、布缝距离剪毛刀落刀布长数值，PLC控制器的I/O输出口先后输出刷毛刀抬刀信号、刷毛刀落刀信号、剪毛刀抬刀信号、剪毛刀落刀信号去驱动刷毛刀离合电磁阀、剪毛刀离合电磁阀动作，从而使相应的刷毛刀离合气缸2、剪毛刀离合气缸5动作完成自动跳布缝的机械动作，在剪毛刀7落后，跳布缝过程完毕，报警器关闭，此时程序自动将导布系统的速度恢复至跳布缝前的工艺布速，剪毛机进入正常剪毛状态，系统继续执行等待下一个布缝，再次执行以上程序动作。
所述机器视觉布缝检测系统通电后，工控机自动启动，视觉系统程序随机启动，启动后程序先进行初始化，包括系统配置文件的自动读入及三组相机的初始化并开始实时采集图像，系统软件算法实时对采集的图像进行分析处理，当处理结果显示有布缝信号时，工控机主机向I/O输出控制板发出布缝信号，直至布缝通过视觉区域布缝信号才会消失，系统软件会将所有拍摄到的布缝图像保存在工控机硬盘的指定目录，通过所配置的键盘、鼠标设备进行查看。
Claims (7)
1.一种基于机器视觉的剪毛机智能抬刀系统，包括触摸屏、PLC控制器、报警器、分别与螺旋刀电机、前导辊电机、后导辊电机、落布辊电机相连接的螺旋刀变频器、前导辊变频器、后导辊变频器、落布辊变频器以及设置于前导辊轴的布长编码器、设置于机架上的刷毛刀辊及其离合装置、设置于机架上的剪毛刀及其抬刀装置和设置于机架上的导布系统，其特征在于：还包括设置于剪毛机机架上正对剪毛机加工面料(16)正前方或者斜前方的机器视觉布缝检测系统,所述机器视觉布缝检测系统包括视觉横梁(11)、影像成形系统和控制系统，所述影像成形系统包括光源装置(17)、相机(18)和镜头(19)，所述光源装置于横梁上，所述横梁设置于剪毛机机架上前导辊上方正对被检测面料前端，所述控制系统包括工控机(13)、键盘、鼠标、显示器和I/O输出控制板，所述I/O输出控制板和PLC控制器I/O输出口连接。
2.如权利要求1所述的基于机器视觉的剪毛机智能抬刀系统，其特征在于：所述影像成形系统包括三～四组。
3.如权利要求1所述的基于机器视觉的剪毛机智能抬刀系统，其特征在于：所述相机(18)采用高精度工业相机，相机(18)的图像传感器为300万像素以上的面阵CCD相机。
4.如权利要求1所述的基于机器视觉的剪毛机智能抬刀系统，其特征在于：所述光源装置(17)包括LED环型光源和光源控制器。
5.如权利要求1或3所述的基于机器视觉的剪毛机智能抬刀系统，其特征在于：所述相机(18)通过1394或GigE千兆网的传输方式向工控机传输采集的面料图像，工控机(13)通过软件算法对所采集的图像进行分析后输出布缝信号给I/O输出控制板。
6.一种如权利要求1所述基于机器视觉的剪毛机智能抬刀系统的实现方法，其特征在于：包括以下步骤：在剪毛机正常开机生产的过程中，面料(16)在导布系统的牵引下匀速运行通过剪毛刀(7)，在此过程中工控机(13)根据机器视觉布缝检测系统实时采集的图像通过软件算法处理，当处理结果中显示发现有布缝信号时，工控机(13)主机向I/O输出控制板发出布缝信号命令，PLC控制器接收I/O输出控制板的布缝信号后，PLC控制器程序执行跳布缝程序，首先报警器报警提示，同时程序自动将导布系统速度降至低速，并触发PLC高速记数器采集布长编码器(9)信号进行布长计算，根据触摸屏上所设置的布缝距离刷毛刀抬刀布长、布缝距离刷毛刀落刀布长、布缝距离剪毛刀抬刀布长、布缝距离剪毛刀落刀布长数值，PLC控制器的I/O输出口先后输出刷毛刀抬刀信号、刷毛刀落刀信号、剪毛刀抬刀信号、剪毛刀落刀信号去驱动刷毛刀离合电磁阀、剪毛刀离合电磁阀动作，从而使相应的刷毛刀离合气缸(2)、剪毛刀离合气缸(5)动作完成自动跳布缝的机械动作，在剪毛刀(7)落后，跳布缝过程完毕，报警器关闭，此时程序自动将导布系统的速度恢复至跳布缝前的工艺布速，剪毛机进入正常剪毛状态，系统继续执行等待下一个布缝，再次执行以上程序动作。
7.如权利要求6所述一种基于机器视觉的剪毛机智能抬刀系统的实现方法，其特征在于：所述机器视觉布缝检测系统通电后，工控机自动启动，视觉系统程序随机启动，启动后程序先进行初始化，包括系统配置文件的自动读入及三组相机的初始化并开始实时采集图像，系统软件算法实时对采集的图像进行分析处理，当处理结果显示有布缝信号时，工控机主机向I/O输出控制板发出布缝信号，直至布缝通过视觉区域布缝信号才会消失，系统软件会将所有拍摄到的布缝图像保存在工控机硬盘的指定目录，通过所配置的键盘、鼠标设备进行查看。
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