CN107726995A - 一种基于机器视觉的织针自动检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于机器视觉的织针自动检测装置,包括检测盘,所述检测盘与伺服电机相连由伺服电机带动旋转,所述检测盘周围依次设置有自动送针装置、图像采集和处理单元和分拣装置,所述自动送针装置用于将织针推送到检测盘上;所述图像采集和处理单元用于获取不同角度的织针图片,并根据织针图片进行图像处理得到检测结果;所述分拣装置根据检测结果对织针进行分拣。本发明能够提高检测精度和检测效率。
Description
技术领域
本发明涉及织针自动检测技术领域,特别是涉及一种基于机器视觉的织针自动检测装置。
背景技术
织针是针织机械的核心零件,其品种繁多,结构精细而且复杂,任何一枚织针的损坏或失效,都有可能造成针织生产的严重损失。同时,织针作为一种易损耗零件,每年的消耗量非常大,每年市场需求高达数拾亿枚。
目前国内织针的检测主要是手工检测方法,但是手工检测效率低,一致性差,对工人技术水平有较高的要求,很难对生产结果进行量化和统计学分析从而不能及时地为改进生产提出好的方案。因此,许多传统的检测方法已无法满足企业的需求。
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织针自动检测装置,提高检测精度和检测效率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种基于机器视觉的织针自动检测装置,包括检测盘,所述检测盘与伺服电机相连由伺服电机带动旋转,所述检测盘周围依次设置有自动送针装置、图像采集和处理单元和分拣装置,所述自动送针装置用于将织针推送到检测盘上;所述图像采集和处理单元用于获取不同角度的织针图片,并根据织针图片进行图像处理得到检测结果;所述分拣装置根据检测结果对织针进行分拣。
所述自动送针装置包括底板,所述底板上设置有减速电机,所述减速电机的输出轴通过键与曲柄相连接,所述曲柄通过铜套与连杆相连接,所述的连杆与滑块连接,所述的滑块与四方滑块连接,所述的四方滑块位于直线导轨上并能沿直线导轨滑动,所述直线导轨固定在底板上,所述的滑块通过螺钉与扁平推杆相连接,所述的扁平推杆用于把竖针板里面的织针推到检测盘上。
所述图像采集和处理单元包括第一相机、第二相机和工控机,所述第一相机位于检测盘的外侧,用于拍摄织针左右方向的图像,所述第二相机位于玻璃盘的上方,用于拍摄织针前后方向的图像,所述工控机采用平面镜成像原理,检测第一相机获取的图像中织针的厚度和缝隙的大小,并判断织针左右方向的轮廓是否一致;所述工控机还通过图像形态运算,给织针膨胀一个轮廓作为模板,将第二相机获取的图像与模板比较,来判断织针前后方向的轮廓是否一致。
所述第一相机和第二相机均采用LED背光源进行照明。
所述分拣装置包括分拣支架,所述分拣支架上通过螺栓连接有多个分拣支撑杆,所述分拣支架下方设置有多个分类口,所述分类口和支撑杆一一对应,每个支撑杆上均安装有电磁阀和吹气针,所述电磁阀根据图像采集和处理单元的检测结果控制吹气针吹气使得经过的织针能够被吹入分类口中。
所述自动送针装置和图像采集和处理单元之间还设置有织针导向装置,所述织针导向装置用于将织针导向到检测盘的检测位置。
所述织针导向装置包括导向吹气针和导向圆柱体,所述导向吹气针位于检测盘的内侧,用于将偏离内侧的待测织针吹到检测盘的检测位置,所述导向圆柱体位于检测盘的外侧,使得偏离外侧的待测织针能够沿着导向圆柱体在检测盘上旋转。
所述自动送针装置和图像采集和处理单元之间还设置有织针定位装置,所述织针定位装置用于固定织针的位置。
所述织针定位装置包括定位块和定位吹气针,所述定位块位于检测盘的外侧,所述定位吹气针用于向待测织针进行吹气,使得待测织针能够紧贴定位块。
所述自动送针装置、图像采集和处理单元和分拣装置还与控制模块相连,所述检测盘上还设置有与控制模块相连的光纤传感器,所述光纤传感器用于检测待测织针,待测织针经过光纤传感器时,控制模块进行锁存脉冲计数实现同步控制。
有益效果
由于采用了上述的技术方案,本发明与现有技术相比,具有以下的优点和积极效果:本发明采用自动送针装置,通过减速电机带动曲柄滑块机构,将织针推送到玻璃盘上,实现了送针速度可调节,送针准确,并且结构简单、使用方便。本发明采用织针导向装置,通过吹气针和导向圆柱体,把偏离的织针吹到玻璃环中央,保证了待测织针在玻璃检测盘上正常旋转。本发明采用织针定位装置,通过调节阀门,控制吹气针吹气,使待测织针紧贴定位块,保证了待测织针在玻璃盘的位置是一样的,提高了织针的检测质量。本发明采用LED背光源,相机一位于玻璃盘的外侧,用于拍摄织针左右方向的图像,采用平面镜成像原理,检测织针的厚度和缝隙的大小,来判断织针左右方向的轮廓是否一致;相机二位于玻璃盘的上方,用于拍摄织针前后方向的图像,通过图像形态运算,给织针膨胀一个轮廓作为模板,待测织针与模板比较,来判断织针前后方向的轮廓是否一致。本发明采用千兆以太网相机接口,实现多相机、高速、大数据量的图像传输;采用光纤传感器,待测织针经过时,FPGA精确锁存脉冲计数;采用基于FPGA芯片的运动控制卡和高速扩展模块,实现通信数据高速精确传输,能够实现织针的在线实时检测。所以本发明不仅大大降低了高精度测量工作的难度,提高了效率,而且提高了织针检测的自动化水平。
附图说明
图1是本发明的原理方框图;
图2是本发明实施例中织针自动送针装置的结构示意图;
图3是本发明实施例中织针导向装置的结构示意图;
图4是本发明实施例中织针定位装置的结构示意图;
图5是本发明实施例中织针图像采集和处理单元示意图;
图6是本发明实施例中织针分拣装置的结构示意图;
图2中标记:1为调速器;2为减速电机;3为曲柄;4为连杆;5为滑块;6为扁平推杆;7为竖针板;8为针底板;9为玻璃检测盘;10为四方滑块;11为直线导轨;12为底板;
图3中标记:13为旋转按钮一;14为底座一;15为机架;16为支架一;17为旋转按钮二;18为支撑杆一;19为导向圆柱体;20为吹气针一;21为伺服电机;22为编码器;
图4中标记:23为旋转按钮三;24为底座二;25为支架二;26为旋转按钮五;27为支撑杆三;28为定位块;29为旋转按钮四;30为支撑杆二;31为吹气针二;32为吹气针三;
图5中标记:33为旋转按钮八;34为底座四;35为支架四;36为相机一;37为支撑杆五;38为旋转按钮九;39为旋转按钮十;40为底座五;41为旋转按钮十二;42为支撑杆七;43为支架五;44为旋转按钮十一;45为支撑杆六;46为相机二;47为LED光源二;48为底座三;49为旋转按钮六;50为支架三;51为光纤传感器;52为LED光源一;53为支撑杆四;54为旋转按钮七;
图6中标记:55为不良品口;56为良品一;57为良品二;58为良品三;59为回收口;60为支撑杆七;61为电磁阀;62为吹气针四;63为支架六;64为挡板。
具体实施方式
下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解,在阅读了本发明讲授的内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的实施方式涉及一种基于机器视觉的织针自动检测装置,如图1所示,包括检测盘,所述检测盘与伺服电机相连由伺服电机带动旋转,所述检测盘周围依次设置有自动送针装置、图像采集和处理单元和分拣装置,所述自动送针装置用于将织针推送到检测盘上;所述图像采集和处理单元用于获取不同角度的织针图片,并根据织针图片进行图像处理得到检测结果;所述分拣装置根据检测结果对织针进行分拣。其中,所述自动送针装置和图像采集和处理单元之间还设置有织针导向装置,所述织针导向装置用于将织针导向到检测盘的检测位置。所述织针导向装置和图像采集和处理单元之间还设置有织针定位装置,所述织针定位装置用于固定织针的位置。上述各个装置均与控制模块相连,从而能够实现自动检测的目的。本实施方式中检测盘采用圆环形的玻璃盘。
本实施方式中,控制模块是基于FPGA芯片的运动控制卡和工控机,所述的伺服电机通过伺服驱动器与控制卡相连接,所述的工业相机和工控机通过千兆以太网相机接口连接通信,所述的运动控制卡和工控机之间通过千兆以太网连接通信,所述的LED光源与控制卡相连,所述的光纤传感器与工控机相连,所述的气压传感器通过数据采集器与工控机相连。工控机向工业相机输出一定频率的触发信号控制工业相机进行图像拍摄。
如图2所示,待测织针放入竖针板7后,通过调速电机驱动曲柄滑块机构实现直线往复运动,扁平推杆将织针推送到玻璃盘上。减速电机2安装固定在底板12上,减速电机的转速可通过调速器1调节,以适应织针检测的要求。电机的输出轴通过键与曲柄3相连接,曲柄通过铜套与连杆4相连接,连杆与滑块5连接,滑块与四方滑块10连接,四方滑块与直线导轨11配合并能沿直线导轨滑动,直线导轨固定在底板上。滑块通过螺钉与推杆6相连接,推杆的厚度必须小于织针的厚度,以保证推杆把竖针板7里面的针推到玻璃盘9上,竖针板安装固定在针底板8上,直线轨道和针底板通过螺钉固定在底板上。
如图3所示,待测织针进入玻璃检测盘之后,首先经过导向装置的导向作用,旋转按钮一13安装在支架一16上,通过齿轮齿条配合,可调节支架一16与玻璃盘的径向距离。支架一16安装在底座一14上。旋转按钮二17,可根据织针的厚度,调节导向圆柱体19底面与玻璃检测盘9表面的垂直距离。导向圆柱体19和吹气针一20安装固定在支撑杆一18上。玻璃检测盘9是通过底部伺服电机21驱动旋转,编码器22将旋转位移转变成脉冲信号。玻璃检测盘9和底座一14安装固定在机架15上。
导向装置的导向功能如下:吹气针一20一直保持吹气状态,将偏离内侧的待测织针吹到玻璃检测环中央;偏离外侧的织针将沿着导向圆柱体19在玻璃盘上旋转;保证了织针在玻璃盘上按一定规律旋转。
如图4所示,待测织针经过图2导向装置后,再经过定位装置的定位作用,旋转按钮三23,通过齿轮齿条配合,可调节支架二25与玻璃盘9的径向距离。旋转按钮四29可调节吹气针二31和吹气针三32与玻璃盘9表面的垂直距离。旋转按钮五26,可调节定位块28底面与玻璃盘9表面的垂直距离。其中吹气针二31和吹气针三32安装固定在支撑杆二30上,吹气针的压强大小可通过阀门调节,定位块28安装固定在支撑杆三27上。
定位装置的定位功能如下:待测织针经过时,吹气针将待测织针吹到定位块表面并且紧贴表面,以保证待测织针在玻璃盘上位置是不变的。
待测织针在经过图4定位装置后,再经过图5图像采集和处理单元,当待测织针移动到相机一36位置时拍照,当待测织针移动到相机二46位置时拍照,将采集的图像通过图像采集卡传输到工控机,通过LabVIEW软件进行图像处理,并得到检测结果。
如图5所示为织针图像采集和处理单元,旋转按钮六49通过齿轮齿条配合,可调节支架三50与玻璃盘9的径向距离。旋转按钮七54,可调节LED光源一52和光纤传感器51的高度。LED光源一52和光纤传感器51安装在支撑杆四53上,采用背光源。
旋转按钮八33通过齿轮齿条配合,可调节支架四35与玻璃盘9的径向距离。相机一36安装固定在支撑杆五37上。旋转按钮九38,可调节相机一的垂直高度。
旋转按钮十39,通过齿轮齿条配合,可调节支架五43与玻璃盘9的径向距离。旋转按钮十一44,可调节相机二46的垂直高度。相机二46安装固定在支撑杆六45上。旋转按钮十二41,可调节LED光源二47上表面与玻璃盘下表面的垂直距离。LED光源二47安装固定在支撑杆七42上。
采用LED背光源进行亮度补偿,相机一36位于玻璃盘的外侧,用于拍摄织针左右方向的图像,采用平面镜成像原理,检测织针的厚度和缝隙的大小,来判断织针左右方向的轮廓是否一致;相机二46位于玻璃盘的上方,用于拍摄织针前后方向的图像,通过图像形态运算,给织针膨胀一个轮廓作为模板,待测织针与模板比较,来判断织针前后方向的轮廓是否一致。
工控机在分析检测结果后,控制基于FPGA芯片的运动控制卡,通过控制电磁阀开关来控制吹气针吹气。
如图6所示为织针分拣装置,支架六63下面均匀分布5个分类口,上面有5个支撑杆,支撑杆七60和支架六63之间是螺栓连接,每个支撑杆七60上均安装有一个电磁阀61和一个吹气针62。分拣装置设有不良品口55、良品一56、良品二57、良品三58、回收口59,其中不良品口55、良品一56、良品二57、良品三58都是通过电磁阀控制吹气。回收口59只要系统启动,吹气针一直保持吹气的状态,并且把挡板64固定在支撑杆上,以确保所有经过的织针都能被吹到回收口。
本实施方式中的所有的吹气针由空气压缩机供气。本实施方式采用千兆以太网相机接口,实现多相机、高速、大数据量的图像传输;采用光纤传感器,待测织针经过时,FPGA精确锁存脉冲计数;采用基于FPGA芯片的运动控制卡和高速扩展模块,实现通信数据高速精确传输,能够实现织针的实时在线检测。
Claims (10)
1.一种基于机器视觉的织针自动检测装置,包括检测盘,所述检测盘与伺服电机相连由伺服电机带动旋转,其特征在于,所述检测盘周围依次设置有自动送针装置、图像采集和处理单元和分拣装置,所述自动送针装置用于将织针推送到检测盘上;所述图像采集和处理单元用于获取不同角度的织针图片,并根据织针图片进行图像处理得到检测结果;所述分拣装置根据检测结果对织针进行分拣。
2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的织针自动检测装置,其特征在于,所述自动送针装置包括底板,所述底板上设置有减速电机,所述减速电机的输出轴通过键与曲柄相连接,所述曲柄通过铜套与连杆相连接,所述的连杆与滑块连接,所述的滑块与四方滑块连接,所述的四方滑块位于直线导轨上并能沿直线导轨滑动,所述直线导轨固定在底板上,所述的滑块通过螺钉与扁平推杆相连接,所述的扁平推杆用于把竖针板里面的织针推到检测盘上。
3.根据权利要求1所述的基于机器视觉的织针自动检测装置,其特征在于,所述图像采集和处理单元包括第一相机、第二相机和工控机,所述第一相机位于检测盘的外侧,用于拍摄织针左右方向的图像,所述第二相机位于玻璃盘的上方,用于拍摄织针前后方向的图像,所述工控机采用平面镜成像原理,检测第一相机获取的图像中织针的厚度和缝隙的大小,并判断织针左右方向的轮廓是否一致;所述工控机还通过图像形态运算,给织针膨胀一个轮廓作为模板,将第二相机获取的图像与模板比较,来判断织针前后方向的轮廓是否一致。
4.根据权利要求3所述的基于机器视觉的织针自动检测装置,其特征在于,所述第一相机和第二相机均采用LED背光源进行照明。
5.根据权利要求1所述的基于机器视觉的织针自动检测装置,其特征在于,所述分拣装置包括分拣支架,所述分拣支架上通过螺栓连接有多个分拣支撑杆,所述分拣支架下方设置有多个分类口,所述分类口和支撑杆一一对应,每个支撑杆上均安装有电磁阀和吹气针,所述电磁阀根据图像采集和处理单元的检测结果控制吹气针吹气使得经过的织针能够被吹入分类口中。
6.根据权利要求1所述的基于机器视觉的织针自动检测装置,其特征在于,所述自动送针装置和图像采集和处理单元之间还设置有织针导向装置,所述织针导向装置用于将织针导向到检测盘的检测位置。
7.根据权利要求6所述的基于机器视觉的织针自动检测装置,其特征在于,所述织针导向装置包括导向吹气针和导向圆柱体,所述导向吹气针位于检测盘的内侧,用于将偏离内侧的待测织针吹到检测盘的检测位置,所述导向圆柱体位于检测盘的外侧,使得偏离外侧的待测织针能够沿着导向圆柱体在检测盘上旋转。
8.根据权利要求1所述的基于机器视觉的织针自动检测装置,其特征在于,所述自动送针装置和图像采集和处理单元之间还设置有织针定位装置,所述织针定位装置用于固定织针的位置。
9.根据权利要求8所述的基于机器视觉的织针自动检测装置,其特征在于,所述织针定位装置包括定位块和定位吹气针,所述定位块位于检测盘的外侧,所述定位吹气针用于向待测织针进行吹气,使得待测织针能够紧贴定位块。
10.根据权利要求1所述的基于机器视觉的织针自动检测装置,其特征在于,所述自动送针装置、图像采集和处理单元和分拣装置还与控制模块相连,所述检测盘上还设置有与控制模块相连的光纤传感器,所述光纤传感器用于检测待测织针,待测织针经过光纤传感器时,控制模块进行锁存脉冲计数实现同步控制。
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