CN107907548A - 一种生丝疵点检测设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生丝疵点检测设备，在生丝牵引途径近侧，设置模拟式光电传感器、相机，模拟式光电传感器连续测试单根丝条，用于发现疵点、确定疵点位置，并初步确定疵点大小及类型；模拟式光电传感器与第一数据采集卡连接，将数据传输给第一数据采集卡，第一数据采集卡与计算机及控制卡连接；相机与第二数据采集卡连接，将数据传输给第二数据采集卡，第二数据采集卡与计算机及控制卡连接；模拟式光电传感器检测到疵点后通过控制卡触发相机拍摄疵点图片，通过计算机对疵点图像进行处理，判断出疵点类型，从而依据疵点的类型、形状、大小给疵点进行分级。本发明基于光电传感器和机器视觉，能完全代替黑板检验。

Description

一种生丝疵点检测设备

技术领域

本发明涉及一种生丝疵点检测设备。

背景技术

茧丝绸作为天然原料，以其优异的性能，在高端纺织服装产品中备受瞩目。中国是世界茧丝绸生产和贸易第一大国，生丝更是我国为数不多的在国际市场上占据主导地位的资源型商品。以茧丝绸产业作为支柱产业的海门被称之为“茧丝绸之乡”。其茧丝绸产业链年创造产值100多亿元，蚕茧生产量和收购量连续多年位居全省县(市)级第一。生丝疵点的多少、类型、形状、大小等直接影响着丝织品的质量和外观，是生丝质量的重要指标。长期以来，各国生丝的疵点检测一直沿用人工目光检验为主的黑板检验方法。黑板检验的主要步骤是将生丝样品卷绕在长1359mm,宽463mm的黑板上，检验员位于黑板前方0.5m处，逐块检验黑板两面，对照清洁、洁净标准样照，分辨疵点的类型、形状、大小，记录其数量，再按照清洁、洁净扣分标准得出生丝样品清洁、洁净的分数。黑板检验有许多弊端，一方面，黑板检验方法检验结果易受检验人员的目光、素质、经验以及情绪等因素的影响，无法客观获得生丝疵点的质量情况，容易造成国际贸易摩擦，因此饱受业界的质疑与批评，成为制约国际生丝贸易的重要瓶颈。另一方面，具有生丝黑板检验经验的专业检测人员数量正逐渐减少，长此以往，很有可能出现人才断层的情况。 因此业界一直希望能用电子检测方法代替现有黑板检验方法，以保证生丝疵点检测的客观性、准确性和可重复性。业内曾对用于纱线检测的乌斯特条干均匀仪和纱疵分级仪进行生丝疵点检测可行性实验。结果表明，生丝疵点检测误差较大,纱线疵点检测设备并不适用于生丝疵点检测。根据现有的可查阅的公开资料，现还没有能完全代替传统黑板检验的已进入实际实用阶段的生丝疵点电子检测设备。现唯一进入规模实验阶段的生丝疵点检测设备为浙江出入境检疫局主导研发的光电和电容同时检测的的生丝电子分析仪。但由于光电/电容类电子检测设备的固有缺陷，无法判别疵点类型，此设备也不能完全代替传统黑板检验。

现在研的生丝疵点电子检测设备主要有基于模拟式光电/电容传感器和基于生丝图像两种检测设备。基于模拟式光电传感器或电容传感器的检测方法是通过模拟式光电传感器或电容传感器连续测试一根丝条，获得所测丝条的表示其粗细程度的信号序列，通过分析该信号序列获得生丝疵点的长度和宽度（截面积）两项参数。1990年左右，日本横滨生丝检验所由石黑善夫等人研制出了一种5根丝条的生丝检验装置，丝条通过激光源和光敏二极管之间，当有颣节出现时，在光敏二极管上就会产生一个比用作差动参照的光敏二极管上信号大的信号。该信号差动被接入放大器的负反馈输入端就得到一个波动曲线。由曲线变化的高低和面积的大小可以判断出颣节的种类，此装置可以分辨糙类，但环颣和裂丝颣波形差不多，较难分辨。而小颣很难检测出来。

1995年，横滨消费技术中心川名茂研制出了一种生丝纤度及匀度、颣节同时检测系统、该装置按照疵点大小类型分别用4台电子清纱器分别检测主要清洁疵点（特大糙疵），次要清洁疵点，普通清洁疵点和洁净疵点。电子清纱器记录各类疵点发生位置和总疵点数。

2011年左右，苏州大学陈庆官团队开发了一种基于CRIO的生丝纇节电子检测系统，该设备使用GaAs红外发光二极管、分束器“Y”形光纤 、光敏硅二极管构成的光电传感器来检测生丝，采用NICompactRIO设备进行信号采集和系统控制。

2010年左右，浙江出入境检疫局主导研发了光电和电容同时检测的的生丝电子分析仪等。该装置由电容式传感器和光电传感器组成。为了提高检验效率，电子分析仪由12锭组成。每锭都具有独立的传动装置和传感器，线速度可达20m/s。这种仪器检验准确、效率高，但是这个设备上所使用的传感器和系统软件等核心技术均为日本Keisokki公司进口，在一定程度上影响了电子检验国产化的脚步。

2013年，肖坤楠等人开发了一种基于硅光电池的生丝疵点检测系统，该系统纵向分辨率0.2毫米，横向分辨率约3μm，生丝运行速度可达20m/s。该系统采集的波形判定结果与按照疵点图形判定的结果与比较接近。

基于光电/电容传感器的检测设备优势是检测速度快、效率高。但是此类设备只能得到被测生丝直径/截面积序列，无法得到疵点的形态结构细节，从而很难判别出疵点的类型。另外，此类检测系统对生丝进行检测时，在疵点个数上也容易出错，比如易将疵点间距较小的断续疵点误判为多个疵点、易将细度渐变的长疵点误判为多个小疵点等。因此，基于光电/电容传感器的检测方法无法与传统的黑板检验方法形成平稳的过度,只能是对生丝疵点检验的补充和发展[4]。

现有的图像式生丝疵点检测设备原理是使用CCD或其他机器视觉设备扫描或者拍摄丝条样本，通过对生丝样本照片进行处理，从而获取生丝疵点的轮廓数据，继而给生丝疵点分级。现有的图像式生丝疵点检测设备以浙江丝绸工学院（现浙江工程学院）的严寒冰等人于1998年研制的图象处理式颣节检测仪为主要代表。该设备使用CCD设备扫描已卷绕在黑板上的丝条样本，扫描分辨率为600DPI，即每毫米采样24个点，折合每41.7μm采样一个点。该设备在图像处理方面应用了一种基于BP算法的神经网络分类器来辨别疵点类型，但在文献中并未详细介绍该算法的具体情况。该设备并没有进入实际应用阶段，也没有进行后续研究。2007年欧浩源等提出了一种新型生丝黑板检测系统，该系统扫描分辨率仅约6DPI,折合每4.3毫米采样一个点，该文未提及该设备的图像处理的算法。2015年方华等提出了一种基于机器视觉的生丝疵点检测算法，但该算法只是提取了生丝疵点轮廓，并没有进一步对生丝疵点进行分类。2010年Tajima F等人基于一种二维CCD的测量技术，提出使用疵点的宽度、高度、面积、长度、以及关联度五个特征参数来进行疵点种类的鉴别。现有的图像采集设备和图像处理设备的检测效率很难达到实际检测要求。

近期，有文献介绍了一种基于机器视觉的连续采集单根生丝图像的生丝疵点检测设备，该系统使用线阵相机，连续采集生丝图像。该设备基于面积法，实现生丝疵点划分，采用支持向量机（SVM ）方法对生丝疵点种类进行识别。该系统生丝运行速度2m/s，相机行帧20000Hz，每张图片像素为512*2400，横向采集精度2.5μm。若按每次生丝样品10Km计，单次测试采集的图片总像素约两万亿像素。同样测试精度下，其测试效率远不如的黑板图像式的检测设备（总像素约60亿像素）。可以推断，此类设备后期图片处理所耗费时间很长，效率低，很难进入到实际应用阶段。

总的来说，光电/电容式疵点检测设备检测速度快、设备成本低、效率高，但无法精确辨别疵点类型，无法代替传统的生丝疵点人工目光黑板检验，只能是现有黑板检验的补充测试手段。图像式生丝疵点检测设备虽然在理论上能判断出疵点的类型，检测重复性好，但此类设备对图像采集设备和图像处理设备要求高、准备工作繁琐、检测效率低、设备成本大、识别误差大，很难进入到实际应用推广阶段。现有的光电/电容式、图像式两种检测设备与黑板检验性能对比如下：检测效率有光电/电容式>黑板式>图像式；检测成本有光电/电容式＜黑板式＜图像式；检测准确性有图像式>光电/电容式＞黑板式；检测重复性有图像式＞光电/电容式＞黑板式。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于光电传感器和机器视觉，能完全代替黑板检验的生丝疵点电子检测系统和标准的生丝疵点检测设备。

本发明的技术解决方案是：

一种生丝疵点检测设备，其特征是：在生丝牵引途径近侧，设置模拟式光电传感器、相机，模拟式光电传感器连续测试单根丝条，用于发现疵点、确定疵点位置，并初步确定疵点大小及类型；模拟式光电传感器与第一数据采集卡连接，将数据传输给第一数据采集卡，第一数据采集卡与计算机及控制卡连接；相机与第二数据采集卡连接，将数据传输给第二数据采集卡，第二数据采集卡与计算机及控制卡连接；模拟式光电传感器检测到疵点后通过控制卡触发相机拍摄疵点图片，通过计算机对疵点图像进行处理，判断出疵点类型，从而依据疵点的类型、形状、大小给疵点进行分级。

检测流程：测试开始，启动生丝牵引机构，生丝运行；由模拟光电传感器连续采集生丝直线数据，并实时处理数据；如检测到生丝数据，则启动相机进行拍照，拍摄疵点图片，结束测试，关闭测试机构；然后处理光电传感器的测试数据和拍摄到的疵点图片，判断出疵点类型，从而依据疵点的类型、形状、大小给疵点进行分级。

本发明采用了模拟式光电传感器和机器视觉技术相结合的技术方案，发挥模拟式光电传感器和机器视觉技术各自的优势，避开了模拟式光电/电容传感器和机器视觉技术各自的弊端，开发出能完全代替黑板检验，能实际应用的生丝疵点电子检测设备。光电传感器疵点检测速度快，检出率高，用于发现疵点，对疵点进行定位。使用相机对疵点进行拍照，照片能提取到更全面的疵点特征，为下一步的生丝疵点的判定提供条件。只针对生丝疵点进行拍照，每批待检生丝约有22-45个疵点，每张照片仅约100万像素，对图像处理设备要求不高、图像处理速度快，避免了现有图像式生丝疵点设备对设备要求高、效率低、准备工作繁琐的缺点。两种检测方法的结合使本设备有对操作人员要求不高、高效率、高精度、漏检率低、可重复性好、准备工作简单的优点。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明一个实施例的结构示意图。

图2是本发明测试流程示意图。

具体实施方式

一种生丝疵点检测设备，在生丝牵引途径近侧，设置模拟式光电传感器、相机，模拟式光电传感器连续测试单根丝条，用于发现疵点、确定疵点位置，并初步确定疵点大小及类型；模拟式光电传感器与第一数据采集卡连接，将数据传输给第一数据采集卡，第一数据采集卡与计算机及控制卡连接；相机与第二数据采集卡连接，将数据传输给第二数据采集卡，第二数据采集卡与计算机及控制卡连接；模拟式光电传感器检测到疵点后通过控制卡触发相机拍摄疵点图片，通过计算机对疵点图像进行处理，判断出疵点类型，从而依据疵点的类型、形状、大小给疵点进行分级。

检测流程：测试开始，启动生丝牵引机构，生丝运行；由模拟光电传感器连续采集生丝直线数据，并实时处理数据；如检测到生丝数据，则启动相机进行拍照，拍摄疵点图片，结束测试，关闭测试机构；然后处理光电传感器的测试数据和拍摄到的疵点图片，判断出疵点类型，从而依据疵点的类型、形状、大小给疵点进行分级。

Claims (2)

1.一种生丝疵点检测设备，其特征是：在生丝牵引途径近侧，设置模拟式光电传感器、相机，模拟式光电传感器连续测试单根丝条，用于发现疵点、确定疵点位置，并初步确定疵点大小及类型；模拟式光电传感器与第一数据采集卡连接，将数据传输给第一数据采集卡，第一数据采集卡与计算机及控制卡连接；相机与第二数据采集卡连接，将数据传输给第二数据采集卡，第二数据采集卡与计算机及控制卡连接；模拟式光电传感器检测到疵点后通过控制卡触发相机拍摄疵点图片，通过计算机对疵点图像进行处理，判断出疵点类型，从而依据疵点的类型、形状、大小给疵点进行分级。

2.根据权利要求1所述的一种生丝疵点检测设备，其特征是：检测流程：测试开始，启动生丝牵引机构，生丝运行；由模拟光电传感器连续采集生丝直线数据，并实时处理数据；如检测到生丝数据，则启动相机进行拍照，拍摄疵点图片，结束测试，关闭测试机构；然后处理光电传感器的测试数据和拍摄到的疵点图片，判断出疵点类型，从而依据疵点的类型、形状、大小给疵点进行分级。