CN110306287B - 基于激光及机器视觉的袜机织针联合检测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于激光及机器视觉的袜机织针联合检测及方法,该装置包括分别设置在袜机针筒侧面的激光发射器、凸透镜和光电探测器,激光发射器照射在织针上的光线反射后经过凸透镜后能汇聚在所述光电探测器的靶面上,光电探测器还依次连接有数据采集卡和计算机、单片机、继电器,继电器还与织机电机连接,还包括设置在织机针筒一侧的CCD相机和补光灯,CCD相机和补光灯分别与计算机连接;本发明一种基于激光及机器视觉的袜机织针联合检测装置,能对袜机织针在线状态进行准确、高效的检测,并且该装置设计合理、结构简单、易实现。
Description
技术领域
本发明属于光电检测及机器视觉技术领域,具体涉及一种基于激光及机器视觉的袜机织针联合检测,本发明还涉及使用该装置对袜机织针进行检测的方法。
背景技术
织针是袜机的核心零部件,也是易损件,其工况将直接影响袜机的生产质量与生产效率。当袜机织针发生损坏,如不及时发现,将会对袜机生产造成不可估量的损失。目前国内对于织针的检测手段还较为落后,多使用撞针检测织针的好坏,这样的接触式检测方式会不可避免的对袜机织针造成一定破坏。尽管目前国外的一些公司已经生产出了较为成熟的织针检测系统,但是由于其较高的价格,也无法在国内大范围推广使用。
光电检测是利用光电传感器实现各类检测。它将被测量的量转换成光通量,再转换成电量,并综合利用信息传送和处理技术,完成在线和自动测量。其一般具有高精度、高速度、远距离、大量程、非接触检测等特点。
机器视觉是利用CCD相机来取代传统人眼做检测的一种现代化检测技术,它通过CCD相机对被检测物进行图像采集,并将图像信息转为数字信号,再从其中提取特征,从而实现对被检测物状态的检测。目前机器视觉技术已被广泛应用在众多领域,并在其中内扮演越来越重要的角色。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于激光及机器视觉的袜机织针联合检测装置,能对袜机织针在线状态进行准确、高效的检测。
本发明的另一目的是提供一种基于激光及机器视觉的袜机织针联合检测方法。
本发明所采用的技术方案是,一种基于激光及机器视觉的袜机织针联合检测装置,包括分别设置在袜机针筒侧面的激光发射器、凸透镜和光电探测器,激光发射器照射在织针上的光线反射后经过凸透镜后能汇聚在光电探测器的靶面上,光电探测器还依次连接有数据采集卡、计算机、单片机、继电器,继电器还与织机电机连接,还包括设置在织机针筒一侧的CCD相机和补光灯,CCD相机与计算机连接。
本发明的特点还在于,
激光发射器的功率为1.5-2mW,激光发射器的光源波长为350-1100nm。
单片机的型号为89C51单片机。
本发明所采用的另一技术方案是,一种基于激光及机器视觉的袜机织针联合检测方法,该方法依赖于权利要求1所述的基于激光及机器视觉的袜机织针联合检测装置,具体按照以下方法实施:
步骤1、打开激光发射器电源并确保光线照射在织针针头处,调整凸透镜的位置,使光线在针头处反射并经过凸透镜后能汇聚在光电探测器的靶面上;
步骤2、光电探测器将光信号转化成电压信号后通过数据采集卡传输给计算机,计算机通过软件对该电压信号进行处理并监控该信号峰距的变化;
步骤3、如果峰值大于所述计算机设定的阈值,计算机立即通过串口向单片机发送停机指令,单片机通过继电器对织机电机进行控制,实现对袜机的开关控制;
步骤4、当袜机停机后,计算机驱动CCD相机和补光灯,CCD相机对袜机织针故障区域进行图像采集,并将采集的图像传输至计算机;
步骤5、计算机对故障区域的织针图像进行数字图像处理及坏针类型的识别,最后将识别结果显示在计算机软件界面上。
本发明的特点还在于,
步骤5中数字图像处理过程依次包括以下步骤:高斯滤波、Sobel边缘提取、图像阈值分割、垂直投影图像及图像裁剪。
步骤5中坏针类型识别是利用基于Hog+SVM的图像分类器实现图像分类。
本发明的有益效果是:
本发明一种基于激光及机器视觉的袜机织针联合检测装置,在袜机针筒旁布置有激光发射器、凸透镜及光电探测器。激光发射器发射激光,照射在针筒上的织针针头处,再由凸透镜将针头所反射的激光汇聚在光电探测器靶面上,当袜机正常工作时,由于织针之间存在间隙,会导致反射激光光强发生周期变化,而光电探测器可根据反射光强的变化,输出不同幅值的电压信号,利用数据采集卡连续采集该电压信号,并将信号输送至计算机,计算机软件对电压信号的峰峰距进行监测,如峰峰距大于设定阈值,则计算机立即通过串口给单片机发送停止指令,让袜机停机,并驱动固定位置的CCD相机及补光灯,对织针的损坏部位进行拍摄,待计算机对图片处理及识别后,可判断针织的损坏类型(弯曲或断裂);本发明能通过视觉检测技术对正常工作状态的袜机织针进行实时、准确、高效的检测;并且该装置设计合理、结构简单、易实现。
本发明一种基于激光及机器视觉的袜机织针联合检测方法,能对袜机织针在线状态进行准确、高效的检测。
附图说明
图1是本发明一种基于激光及机器视觉的袜机织针联合检测装置的结构示意图;
图2a是本发明一种基于激光及机器视觉的袜机织针联合检测方法获得的织针原图照片;
图2b是本发明一种基于激光及机器视觉的袜机织针联合检测方法高斯滤波后的织针照片;
图2c是本发明一种基于激光及机器视觉的袜机织针联合检测方法Sobel边缘提取后的织针照片;
图2d本发明一种基于激光及机器视觉的袜机织针联合检测方法阈值分割后的织针照片;
图2e本发明一种基于激光及机器视觉的袜机织针联合检测方法正常针经过垂直投影算法后的照片;
图2f本发明一种基于激光及机器视觉的袜机织针联合检测方法有断针时候的照片;
图2g本发明一种基于激光及机器视觉的袜机织针联合检测方法有弯针时候的照片。
图中,1.激光发射器,2.凸透镜,3.光电探测器,4.数据采集卡,5.计算机,6.单片机,7.继电器,8.织机电机,9.CCD相机,10.补光灯。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种基于激光及机器视觉的袜机织针联合检测装置,如图1所示,包括分别设置在袜机针筒侧面的激光发射器1、凸透镜2和光电探测器3,激光发射器1照射在织针上的光线反射后经过凸透镜2后能汇聚在光电探测器3的靶面上,光电探测器3还依次连接有数据采集卡4、计算机5、单片机6、继电器7,继电器7还与织机电机8连接,还包括设置在织机针筒一侧的CCD相机9和补光灯10,CCD相机9与计算机5连接,补光灯10单独供电。
激光发射器1的功率为1.5-2mW,激光发射器1的光源波长为350-1100nm。
单片机6的型号为89C51单片机。
特别地,光电探测器3适用波长范围需涵盖激光发射器1的光源波长,否则无法实现光电转换。
数据采集卡4性能需满足对光电探测器3所产生电压信号的完整采集。
CCD相机9和补光灯10的布放位置要保证CCD相机可以清楚的拍摄针筒故障区域的织针形貌特征,具体的布放位置,需根据针筒转速的不同而适当选取。
本发明一种基于激光及机器视觉的袜机织针联合检测装置,其具体工作原理如下:计算机5对电压信号处理软件是用Labview编写的峰距监控软件,软件需实现对每个电压峰值之间距离进行监控,当织针发生断裂或弯曲时,峰距的值会增大,根据针筒转速不同,通过具体测试,可确定峰峰距阈值,当电压信号的峰距超过阈值,则判定此时织针出现了故障。计算机5串口通信实现的软件部分,是利用Labview的VISA控件编写的,当织针出现故障,软件会立即通过串口程序给单片6发送停机指令。其次CCD相机9和补光灯10的布放位置要保证CCD相机可以清楚的拍摄针筒故障区域的织针形貌特征,同时,所拍摄图像将经过高斯滤波、Sobel边缘提取、阈值分割、垂直投影图像算法及图像裁剪过程,得到多张经过处理的单根织针图像,再经过Hog特征提取后利用SVM图像分类器对其进行分类,最后将分类结果显示在软甲界面,提示用户织针损坏类型。
一种基于激光及机器视觉的袜机织针联合检测方法,该方法依赖于上述的一种基于激光及机器视觉的袜机织针联合检测装置,具体按照以下方法实施:
步骤1、打开所述激光发射器1电源并确保光线照射在织针针头处,调整凸透镜2的位置,使光线在针头处反射并经过凸透镜2后能汇聚在光电探测器3的靶面上;
步骤2、光电探测器将光信号转化成电压信号后通过数据采集卡4传输给计算机5,计算机5通过软件对该电压信号进行处理并监控该信号峰距的变化;
步骤3、如果峰值大于所述计算机5设定的阈值,计算机5立即通过串口向单片机6发送停机指令,单片机6通过继电器7对织机电机8进行控制,实现对袜机的开关控制;
步骤4、当袜机停机后,计算机5驱动CCD相机9和补光灯10,CCD相机9对袜机织针故障区域进行图像采集,并将采集的图像传输至计算机5;
步骤5、计算机5对故障区域的织针图像进行数字图像处理及坏针类型的识别,最后将识别结果显示在计算机5的软件界面上。
步骤5中数字图像处理过程依次包括以下步骤:高斯滤波、Sobel边缘提取、图像阈值分割、垂直投影图像及图像裁剪。
步骤5中坏针类型识别是利用基于Hog+SVM的图像分类器实现图像分类。
图2a是本发明一种基于激光及机器视觉的袜机织针联合检测方法获得的织针原图照片;图2b是本发明一种基于激光及机器视觉的袜机织针联合检测方法高斯滤波后的织针照片;图2c是本发明一种基于激光及机器视觉的袜机织针联合检测方法Sobel边缘提取后的织针照片;图2d本发明一种基于激光及机器视觉的袜机织针联合检测方法阈值分割后的织针照片;图2e本发明一种基于激光及机器视觉的袜机织针联合检测方法正常针经过垂直投影算法后的照片;图2f本发明一种基于激光及机器视觉的袜机织针联合检测方法有断针时候的照片;图2g本发明一种基于激光及机器视觉的袜机织针联合检测方法有弯针时候的照片。
通过上述方式,本发明一种基于激光及机器视觉的袜机织针联合检测装置及方法,在袜机针筒旁布置激光发射器、凸透镜及光电探测器。激光发射器发射激光,照射在针筒上的织针针头处,再由凸透镜将针头所反射的激光汇聚在光电探测器靶面上,当袜机正常工作时,由于织针之间存在间隙,会导致反射激光光强发生周期变化,而光电探测器可根据反射光强的变化,输出不同幅值的电压信号,利用数据采集卡连续采集该电压信号,并将信号输送至计算机,计算机软件对电压信号的峰距进行监测,如峰距大于设定阈值,则计算机立即通过串口给单片机发送停止指令,让袜机停机,并驱动固定位置的CCD相机及补光灯,对织针的损坏部位进行拍摄,待计算机对图片处理及识别后,可判断针织的损坏类型(弯曲或断裂)。
Claims (3)
1.基于激光及机器视觉的袜机织针联合检测方法,其特征在于,该方法依赖于基于激光及机器视觉的袜机织针联合检测装置,包括分别设置在袜机针筒侧面的激光发射器(1)、凸透镜(2)和光电探测器(3),激光发射器(1)照射在织针上的光线反射后经过所述凸透镜(2)后能汇聚在所述光电探测器(3)的靶面上,所述光电探测器(3)还依次连接有数据采集卡(4)、计算机(5)、单片机(6)、继电器(7),所述继电器(7)还与织机电机(8)连接,还包括设置在织机针筒一侧的CCD相机(9)和补光灯(10),所述CCD相机(9)与所述计算机(5)连接;
具体按照以下方法实施:
步骤1、打开所述激光发射器(1)电源并确保光线照射在织针针头处,调整所述凸透镜(2)的位置,使光线在针头处反射并经过所述凸透镜(2)后能汇聚在所述光电探测器(3)的靶面上;
步骤2、所述光电探测器(3)将光信号转化成电压信号后通过数据采集卡(4)传输给计算机(5),所述计算机(5)通过软件对该电压信号进行处理并监控该信号峰距的变化;
步骤3、如果峰值大于所述计算机(5)设定的阈值,计算机(5)立即通过串口向所述单片机(6)发送停机指令,单片机(6)通过继电器(7)对所述织机电机(8)进行控制,实现对袜机的开关控制;
步骤4、当袜机停机后,所述计算机(5)驱动所述CCD相机(9)和补光灯(10),所述CCD相机(9)对袜机织针故障区域进行图像采集,并将采集的图像传输至所述计算机(5);
步骤5、所述计算机(5)对故障区域的织针图像进行数字图像处理及坏针类型的识别,最后将识别结果显示在所述计算机(5)软件界面上。
2.根据权利要求1所述的一种基于激光及机器视觉的袜机织针联合检测方法,其特征在于,所述步骤5中数字图像处理过程依次包括以下步骤:高斯滤波、Sobel边缘提取、图像阈值分割、垂直投影图像及图像裁剪。
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GR01 | Patent grant | ||
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