CN109444147A - 一种管纱外观自动检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管纱外观自动检测系统，包括设置在传送带上的三个检测工位以及分别设置在三个检测工位外侧的重量检测系统、污渍检测系统和毛羽检测系统，在每个检测工位两侧设置光电开关，在每个检测工位的沿传送带运动方向的前方设置辅助挡板，所述光电开关、辅助挡板、重量检测系统、污渍检测系统和毛羽检测系统通过导线连接有计算机，所述计算机通过导线连接有控制器，所述控制器通过导线与检测工位连接。本发明采用机器视觉与人工智能技术的相结合不仅可以提高检测速度，降低劳动成本，而且可以通过基于人工智能深度学习的方法对产品缺陷进行细致的分类，从而为自动质量检测系统提供可靠的参考数据，具有重要的意义。

Description

一种管纱外观自动检测系统

技术领域

本发明属于玻璃纤维自动检测设备技术领域，具体涉及一种管纱外观自动检测系统。

背景技术

目前管纱的外观缺陷检测均是由人工来完成，例如，管纱表面的（长短）毛羽、（大小）毛圈、毛夹、底盘毛丝、污渍、脱圈、碰伤等缺陷。而人工检验的主要缺点是工作强度大，漏检率较高，检测标准不一致，容易受到人的主观因素影响，加之人工成本随着时间推移越来越高，管理较为复杂，因此无法保证检测质量稳定等。

因此本发明采用机器视觉与人工智能技术的相结合不仅可以提高检测速度，降低劳动成本，而且可以通过基于人工智能深度学习的方法对产品缺陷进行细致的分类，从而为自动质量检测系统提供可靠的参考数据。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种管纱外观自动检测系统，主要针对目前丝饼检测大多以人工检测为主，管纱表面存在（长短）毛羽、（大小）毛圈、毛夹、底盘毛丝、污渍、脱圈、碰伤等缺陷。采用人工检验的主要缺点是工作强度大，漏检率较高，检测标准不一致，容易受到人的主观因素影响，加之人工成本随着时间推移越来越高，管理较为复杂，因此无法保证检测质量稳定等。

为了解决技术问题，本发明的技术方案是：

一种管纱外观自动检测系统，包括设置在传送带上的三个检测工位以及分别设置在三个检测工位外侧的重量检测系统、污渍检测系统和毛羽检测系统，在每个检测工位两侧设置光电开关，在每个检测工位的沿传送带运动方向的前方设置辅助挡板，所述光电开关、辅助挡板、重量检测系统、污渍检测系统和毛羽检测系统通过导线连接有计算机，所述计算机通过导线连接有控制器，所述控制器通过导线与检测工位连接。

优选的，所述检测工位为圆形检测工位，且检测工位下方设有步进电机，所述检测工位包括第一检测工位、第二检测工位和第三检测工位；

所述重量检测系统设置在第一检测工位的下部；

所述污渍检测系统通过支架设置在第二检测工位的外侧；

所述毛羽检测系统通过支架设置在第三检测工位的外侧。

优选的， 所述重量检测系统包括称重单元模块。

优选的，所述污渍检测系统包括第一彩色面阵相机、彩色相机、第二彩色面阵相机和第一线性光源；

所述彩色相机位于第一彩色面阵相机和第二彩色面阵相机之间，且三者均位于第二检测工位的同一侧，所述第一线性光源位于第二检测工位的另一侧。

优选的，所述重量检测系统和污渍检测系统与第一检测工位和第二检测工位之间设置有第一光源和第二光源。

优选的，所述毛羽检测系统包括第三彩色面阵相机、第四彩色面阵相机和第二线性光源，所述第三彩色面阵相机和第四彩色面阵相机位于第三检测工位的同一侧，所述第二线性光源位于第三检测工位的另一侧。

优选的，所述第一彩色面阵相机和第二彩色面阵相机为500万像素彩色面阵相机，彩色相机为1600万像素彩色相机。

优选的，所述第三彩色面阵相机和第四彩色面阵相机为500万像素彩色面阵相机。

优选的，所述重量检测系统、污渍检测系统和毛羽检测系统传输到计算机的输出结果与管纱的标准作对比，判断管纱属于合格产品或降级产品，通过分类气缸将不同标准的管纱分开，实现不同标准的分类管理。

相对于现有技术，本发明的优点在于：

（1）本发明可以克服传统通过人工检测所带来的人为影响因素过大的弊端，人工检测影响检测结果稳定性，误检率及漏检率较高；

（2）本发明可以降低人力成本，便于管理；

（3）本发明结构简单、操作方便、设计合理、节约资源，并且环境友好；

（4）本发明的基础上可利用深度学习的方式训练大量数据计算出模型参数，并直接对图像进行多维度复杂预测与分类的方法，而随着管纱产品越来越多样化，具备深度卷积神经网络自主学习功能会更好的适应生产要求。

附图说明

图1是本发明管纱外观自动检测系统的结构示意图；

附图标记说明：

1-第一彩色面阵相机，2-彩色相机，3-第二彩色面阵相机，4-第三彩色面阵相机，5-第四彩色面阵相机，6-第二线性光源，7-第一线性光源，8-检测工位，9-1-第一光源，9-2-第二光源，10-传送带，11-计算机，12-控制器，13-光电开关，14-辅助挡板；

8-1-第一检测工位，8-2-第二检测工位，8-3-第三检测工位。

具体实施方式

下面结合附图及实施例描述本发明具体实施方式：

需要说明的是，本说明书所附图中示意的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

实施例一

如图1所示，本发明公开了一种管纱外观自动检测系统，包括设置在传送带10上的三个检测工位8以及分别设置在三个检测工位8外侧的重量检测系统、污渍检测系统和毛羽检测系统，在每个检测工位8两侧设置光电开关13，在每个检测工位8的沿传送带10运动方向的前方设置辅助挡板14，所述光电开关13、辅助挡板14、重量检测系统、污渍检测系统和毛羽检测系统通过导线连接有计算机11，所述计算机11通过导线连接有控制器12，所述控制器12通过导线与检测工位8连接。将光电开关13安装至传送带10上，并将光电开光13输出端接于辅助挡板14的触发端，以达到管纱在相应检测工位停止进行相应检测的目的。

控制器12采用AT Xmege64型号的单片机，控制器12还匹配连接有ZigBee模块。

所述检测工位为圆形检测工位，且检测工位下方设有步进电机，所述检测工位包括第一检测工位8-1、第二检测工位8-2和第三检测工位8-3；

所述重量检测系统设置在第一检测工位8-1的下部；

所述污渍检测系统通过支架设置在第二检测工位8-2的外侧；

所述毛羽检测系统通过支架设置在第三检测工位8-3的外侧。

所述重量检测系统包括称重单元模块，采用的是自主研发的留重检测装置，公开在申请日2015211326086，专利名称为《一种络纱机断纱及留重检测系统》的专利公告文件中，即在管纱下设置重量传感器，重量传感器用来检测每卷管纱的重量，并将其转变为可测量的电信号输出，通过控制器12进行处理。检测单元和控制单元之间依靠隔离的RS485通讯，实现检测单元和控制单元之间的通讯功能，当生产过程中管纱的重量等参数与设定的指标不一致时，检测单元自动判断出相应管纱的问题，通过RS485通讯总线将信号传输给控制器12，气缸抓取管纱并放置分类工位。

所述污渍检测系统包括第一彩色面阵相机1、彩色相机2、第二彩色面阵相机3和第一线性光源7；线性光源采用特殊柱面聚光透镜，将高亮度LED进一步聚集成超高线光，且具有很好的均匀性与一致性。

所述彩色相机2位于第一彩色面阵相机1和第二彩色面阵相机3之间，且三者均位于第二检测工位8-2的同一侧，所述第一线性光源7位于第二检测工位8-2的另一侧。第二检测工位8-2旋转一圈，污渍检测系统来拍取图像，进行污渍检测以及脱圈检测，第一线性光源7采用背光照射方式，第一彩色面阵相机1用于检测斜面毛羽缺陷，彩色相机2用于检测表面污渍，第二彩色面阵相机3用于检测底部脱圈缺陷。通过第二检测工位8-2旋转一周采集图像并实时进行处理，检测精度可达到0.5mm的黑色污渍及大面积的浅色油污，检测精度较高。

所述重量检测系统和污渍检测系统与第一检测工位8-1和第二检测工位8-2之间设置有第一光源9-1和第二光源9-2，第一光源9-1和第二光源9-2为LED光源，作用是照亮检测工位上的管纱，协助检测管纱表面。

所述毛羽检测系统包括第三彩色面阵相机4、第四彩色面阵相机5和第二线性光源6，所述第三彩色面阵相机4和第四彩色面阵相机5位于第三检测工位8-3的同一侧，所述第二线性光源6位于第三检测工位8-3的另一侧。毛羽检测系统拍取毛羽图像，进行检测和识别。第二线性光源6采取背光照射方式，第三彩色面阵相机4以每秒30帧的速度高速采集图像，采用实时处理的方式识别毛羽、毛圈、毛夹、毛纱，并计算其长度；第四彩色面阵相机5用于检测管纱顶部管口缺陷。

所述第一彩色面阵相机1和第二彩色面阵相机3为500万像素彩色面阵相机，彩色相机2为1600万像素彩色相机。

所述第三彩色面阵相机4和第四彩色面阵相机5为500万像素彩色面阵相机。

所述重量检测系统、污渍检测系统和毛羽检测系统传输到计算机11的输出结果与管纱的标准作对比，判断管纱属于合格产品或降级产品，通过气缸将不同标准的管纱抓取并放置分类工位，实现不同标准的分类管理。

深度学习是具有多级表示的表征学习方法，在每一级（从原始数据开始），深度学习通过简单的函数将该级的表示变换为更高级的表示。 因此，深度学习模型也可以看作是由许多简单函数复合而成的函数。当这些复合的函数足够多时，深度学习模型可以表达非常复杂的变换。无论是医疗诊断、无人车还是智能滤镜，计算机视觉领域的诸多应用都与我们当下和未来的生活息息相关。近年来，深度学习技术深刻推动了计算机视觉系统性能的提升。可以说，当下最先进的计算机视觉应用几乎离不开深度学习。

基于本系统，计算机处理部分可以利用卷积神经网络，而将卷积神经网络算法应用到数据特征学习和识别上，系统就会具有同人类一样的自主学习能力，并且学习样本越多，分类准确率就会越高。

本发明的工作原理如下：

第一步，进纱，在管纱输送线上设置光电开关和辅助挡板，当光电开关检测到后延时，辅助挡板2弹出使管纱停止，管纱定位在检测工位；

第二步，重量检测工位，管纱到第一检测工位（8-1），通过重量检测系统检测重量，判断重量属于合格或者降级；

第三步，污渍检测工位，第二检测工位（8-2）旋转一圈，通过污渍检测系统来拍取图像进行污渍检测和脱圈检测；

第四步，毛羽检测工位，第三检测工位（8-3）旋转一圈，通过毛羽检测系统，采集毛羽图像，并进行检测和识别；

第五步，分类，检测完毕后，气缸抓取管纱并放置分类工位，通过检测工位的结果分出合格管纱与降级管纱。

本发明不需要大幅度改变生产线的结构，只需在管纱的输送线的连接处添加此检测设备，方便可靠，减少人力成本，增加产品质量。

上面结合附图对本发明优选实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。

Claims (9)

1.一种管纱外观自动检测系统，其特征在于：包括设置在传送带（10）终点的三个固定检测工位（8）以及分别设置在三个检测工位（8）外侧的重量检测系统、污渍检测系统和毛羽检测系统，在每个检测工位（8）两侧设置光电开关（13），在每个检测工位（8）的沿传送带（10）运动方向的前方设置辅助挡板（14），所述光电开关（13）、辅助挡板（14）、重量检测系统、污渍检测系统和毛羽检测系统通过导线连接有计算机（11），所述计算机（11）通过导线连接有控制器（12），所述控制器（12）通过导线与检测工位（8）连接。

2.根据权利要求1所述的管纱外观自动检测系统，其特征在于：

所述检测工位为圆形检测工位，且检测工位下方设有步进电机，所述检测工位包括第一检测工位（8-1）、第二检测工位（8-2）和第三检测工位（8-3）；

所述重量检测系统设置在第一检测工位（8-1）的下部；

所述污渍检测系统通过支架设置在第二检测工位（8-2）的外侧；

所述毛羽检测系统通过支架设置在第三检测工位（8-3）的外侧。

3.根据权利要求2所述的管纱外观自动检测系统，其特征在于：所述重量检测系统包括称重单元模块。

4.根据权利要求3所述的管纱外观自动检测系统，其特征在于：

所述污渍检测系统包括第一彩色面阵相机（1）、彩色相机（2）、第二彩色面阵相机（3）和第一线性光源（7）；

所述彩色相机（2）位于第一彩色面阵相机（1）和第二彩色面阵相机（3）之间，且三者均位于第二检测工位（8-2）的同一侧，所述第一线性光源（7）位于第二检测工位（8-2）的另一侧。

5.根据权利要求4所述的管纱外观自动检测系统，其特征在于：所述重量检测系统和污渍检测系统与第一检测工位（8-1）和第二检测工位（8-2）之间设置有第一光源（9-1）和第二光源（9-2）。

6.根据权利要求4所述的管纱外观自动检测系统，其特征在于：

所述毛羽检测系统包括第三彩色面阵相机（4）、第四彩色面阵相机（5）和第二线性光源（6），所述第三彩色面阵相机（4）和第四彩色面阵相机（5）位于第三检测工位（8-3）的同一侧，所述第二线性光源（6）位于第三检测工位（8-3）的另一侧。

7.根据权利要求1或3所述的管纱外观自动检测系统，其特征在于：所述第一彩色面阵相机（1）和第二彩色面阵相机（3）为500万像素彩色面阵相机，彩色相机（2）为1600万像素彩色相机。

8.根据权利要求1或4所述的管纱外观自动检测系统，其特征在于：所述第三彩色面阵相机（4）和第四彩色面阵相机（5）为500万像素彩色面阵相机。

9.根据权利要求1-8所述的任一项管纱外观自动检测系统，其特征在于：所述重量检测系统、污渍检测系统和毛羽检测系统传输到计算机的输出结果与管纱的标准作对比，判断管纱属于合格产品或降级产品，通过气缸抓取管纱并将不同标准的管纱分开放置分类工位，实现不同标准的分类管理。