CN110924120A - 一种基于机器视觉的蕾丝花边缺陷检测装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于纺织生产技术领域，公开一种基于机器视觉的蕾丝花边缺陷检测装置，包括开卷组件（1）和缺陷检测组件（2），其特征在于：所述缺陷检测组件（2），包括检测台（24），所述检测台（24）下方安装有开卷组件（1），所述检测台（24）背面固定安装有收卷组件（3），所述开卷组件（1）和PLC控制器电连接，PLC控制器电连接有收卷组件（3）。其方法将蕾丝花边原料卷放入开卷轴（13）中，蕾丝花边原料卷到达张力控制结构（14），到达检测台（24）；判断缺陷，开始收卷；结束操作。不仅丰富了纺织品行业缺陷检测装置，而且其检测精度高，实时性强。

Description

一种基于机器视觉的蕾丝花边缺陷检测装置及使用方法

技术领域

本发明属于纺织生产技术领域，尤其涉及一种基于机器视觉的蕾丝花边缺陷检测装置及使用方法。

背景技术

在当今纺织行业，瑕疵检测或缺陷检测对于纺织品品质的提升起到十分重要的作用，当然蕾丝花边也不例外。目前我国对于蕾丝花边的检测主要依赖人工检测。传统的人工检测方法是检验人员按照个人经验做出评定。这种方法存在检测速度低、漏检率高、检测标准不统一等诸多问题, 因而亟需发展新颖、快速、准确的织物疵点自动检测方法。

现有的纺织品疵点检测装置有以下几种方案：（1）申请号201820594716.2、名称一种纺织品疵点检测试验台，具有试验台，所述试验台的左右两侧安装有支架，试验台的两端头均安装有布料跑偏机构和用来使布料保持平整的压辊，试验台的前端安装有开卷安装座，其后端安装有收卷安装座。此装置不具备自动检测纺织品缺陷检测的能力。（2）申请号201721303579.4、名称一种检测纺织品缺陷的装置，包括防滑支撑脚垫、支撑脚连接杆、工作台支撑架、传送带防尘保护罩、控制面板、检测结果显示屏、控制按钮、纺织品检测装置主体、传送带防掉落挡板、自动搬运机械手、纺织品传送带，所述纺织品传送带通过机械连接于工作台支撑架上方中间。对于上述方案，采用传送带来检测纺织品疵点，没有开卷组件与收卷部分，且不同弹性材质会引起形变从而影响检测结果。（3）申请号201820803164.1、名称一种基于机器视觉的纺织品疵点检测装置，包括工业PC机、FPGA控制器、图像采集装置和纺织品传送机构，所述工业PC机与所述FPGA控制器双向通信连接，所述图像采集装置与所述FPGA控制器通信连接。对于上述方案三，光源位置角度解析不明确，对图像的采集产生巨大影响，而且生产成本高不适合推广市场。查阅资料得知，影响蕾丝花边张力的主要因素是线速度和卷径的变化。又通过大量仿真实验得出，发现线速度的变化是影响张力变化的主要原因，要保持张力恒定，必须保持线速度的恒定。

发明内容

本发明的目的是为了解决这一问题，针对上述蕾丝花边在瑕疵检测的一系列弊端，提供一种基于机器视觉的蕾丝花边缺陷检测装置及使用方法，不仅丰富了纺织品行业缺陷检测装置，而且其检测精度高，实时性强。降低了现在传统人工检测蕾丝花边缺陷所发生的错检或漏检发生的概率，同时用高速工业相机代替人眼也节省了劳动成本，降低人工的劳动强度。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：

一种基于机器视觉的蕾丝花边缺陷检测装置，包括开卷组件1和缺陷检测组件2，其特征在于：所述缺陷检测组件2，包括检测台24，所述检测台24上安装有一设定角度的铝架21，所述铝架21上安装有高速工业相机22和配合检测的照明光源23构成机器视觉系统；所述检测台的下方安装有开卷组件1，检测台背面固定安装有收卷组件3，所述开卷组件1和PLC控制器电连接，PLC控制器电连接有收卷组件3。

优选地，所述开卷组件1，包括主轴11、开卷细杆12、开卷轴13、张力控制结构14、开卷伺服电动机15、开卷伺服电动机驱动器16、主伺服电动机17、主伺服电动机驱动器18、支撑铁架19，所述支撑铁架19上安装有主轴11、开卷细杆12、开卷轴13，在所述主轴11与张力控制结构14之间安装有主轴伺服电机17与主伺服电动机驱动器18，所述主伺服电动机17中安装有线速度编码器，所述主轴11与主伺服电动机17之间通过开卷皮带二相连接，在所述开卷细杆12上端安装有张力控制结构14来控制蕾丝花边的张力，所述开卷轴13与开卷伺服电动机15之间依靠开卷皮带一相连接，所述开卷伺服电动机15固定在开卷伺服电动机驱动器16上。

优选地，所述张力控制结构，包括活动铁片141、弹簧142、铁棒143、齿轮144、滚盘145、活动铁杆146，连接于所述开卷细杆12的所述活动铁杆146转动带动滚盘145、齿轮144运动，在旋转过程中所述齿轮144触碰到铁棒143，所述铁棒143末端连接于一个弹簧142前端，所述弹簧142末端钩接在固定于支撑铁架的活动铁片141下部。

优选地，所述收卷组件3其与开卷组件和缺陷检测组件相同，包括收卷支撑铁架34，所述收卷支撑铁架34固定有收卷轴31、收卷伺服电动机32、收卷伺服电动机驱动器33，所述收卷伺服电机32固定在收卷伺服电机驱动器33上方，所述收卷轴31、收卷伺服电动机32之间用收卷皮带35相连接，在收卷支撑铁架34与检测台转角处安装有检测花边布料卷张力张力传感器。

基于机器视觉的蕾丝花边缺陷检测装置的使用方法，步骤如下，

第一步：缺陷检测组件准备就绪，将蕾丝花边原料卷放入开卷轴13中，动作完成后开卷组件通过PLC控制器来控制开卷伺服电动机驱动器16输出脉冲信号给开卷伺服电机15，由开卷皮带一传送开卷轴13运作起来；

第二步：蕾丝花边原料卷到达张力控制结构14，速度与开卷轴明显不同；

第三步：开卷组件通过PLC控制器来控制主伺服电动机驱动器18收到脉冲信号输出给主轴伺服电机17，花边原料卷经过主轴11后到达检测台24；

第四步：在高速工业相机与照明光源工作时，蕾丝花边原料卷先进行实时采集；采集完毕后，同样花色的另一匹蕾丝花边再次进行检测且同时与刚采集完毕的花边模板进行匹配，利用MATLAB软件判断是否存在缺陷，是则跳到第五步，否则装置自动停机；

第五步：蕾丝花边原料卷到达收卷轴31前，收卷系统通过PLC来控制收卷伺服电动机驱动器33输出脉冲信号给收卷伺服电机32，开始收卷；

第六步：收卷完成后，结束操作。

与现有技术相比较，本发明的有益效果是：

本发明蕾丝花边缺陷检测装置检测部分采用120*50(cm)的检测台，可以检测大尺寸蕾丝花边缺陷，且其检测部分是存在一定的角度的，很好地解决了制作工艺精细使得花纹不清的问题。开卷组件结构相对于传统的纺织品缺陷检测增加了线速度编码器与张力控制结构，解决了蕾丝花边由于线速度过小造成原料卷堆叠导致无法检测识别或者原料卷被拉扯甚至毁坏花边原料的问题。收卷部分结构增加了张力传感器检测当前花边布料卷的张力，实现通过PID控制器实现张力的恒定。此装置实现了张力环与速度环协同运作使运动控制更加精准。注：图像处理：通过计算机对图像进行去除噪声、增强、复原、分割、提取特征等处理的方法和技术。机器视觉主要用计算机来模拟人的视觉功能，从客观事物的图像中提取信息，进行处理并加以理解，并应用于实际检测、测量和控制。

本发明应用于纺织厂生产蕾丝花边时，对花边表面进行检测其是否存在缺径，断纬，漏洞等缺陷。对于纺织厂检测蕾丝花边提高花边质量起重要作用。可以有效针对花边的特点——高弹性，大大缩短产品开发周期，提高产品在市场中的竞争力。可以填补市面上还未出现蕾丝花边缺陷检测的空缺，根据蕾丝花边高弹性的特点，蕾丝面料在检测过程中通过PID控制器来实现张力的恒定，通过线性编码器实时检测花边原料卷的线速度，将速度反馈至PLC，PLC将给定转速与实测转速进行比较，输出脉冲给伺服驱动来保持花边布料卷线速度的恒定。张力与速度的恒定使得整个装置更加稳定。据上述说明，在检测物为蕾丝花边的基础上，不同种类的纺织品也可以根据张力与速度的控制来检测其缺陷。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1为本发明实施例中线速度控制原理图。

图2为本发明实施例中张力控制原理图。

图3为本发明基于机器视觉的蕾丝花边缺陷检测装置的结构示意图。

图4为本发明基于机器视觉的蕾丝花边缺陷检测装置的开卷组件结构图。

图5为本发明基于机器视觉的蕾丝花边缺陷检测装置的张力控制结构图。

图6为图5所述张力控制结构放大图。

图7为本发明基于机器视觉的蕾丝花边缺陷检测装置的缺陷检测组件结构图。

图8为本发明基于机器视觉的蕾丝花边缺陷检测装置的收卷部分结构图。

图9为本发明基于机器视觉的蕾丝花边缺陷检测装置的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1、2所示，线速度原理图和张力控制原理图。与传统的纺织品检测相比，在开卷组件增加了线速度编码器和张力控制结构，收卷部分增加了张力传感器，实现了速度与张力的协同控制，这都是基于蕾丝花边在纺织品中具有高弹性这个特点。

线速度的控制原理：V0(t)为给定转速，V(t)为实际转速，E(t)为两者对比后的误差，输出给伺服驱动驱动，伺服电机驱动计算完后通过修改脉冲输出给伺服电机，对线速度进行校正。编码器作为转速反馈装置。

张力控制原理：T0(k)为张力设定值，T(k)为实际张力，两者比较后得到误差E(k)，将误差输出至伺服驱动当中计算，伺服驱动计算完后输出脉冲至伺服电机控制转速，结合卷径得到布料卷线速度V(k)，再由张力传感器检测当前花边布料卷的张力T(k)，实现通过PID控制器实现张力的恒定。

如图3-8所示，一种基于机器视觉的蕾丝花边缺陷检测装置，包括开卷组件1和缺陷检测组件2，所述缺陷检测组件2，包括检测台24，所述检测台24上安装有一设定角度的铝架21，所述铝架21上安装有高速工业相机22和配合检测的照明光源23构成机器视觉系统；所述检测台的下方安装有开卷组件1，检测台背面固定安装有收卷组件3，所述开卷组件1和PLC控制器电连接，PLC控制器电连接有收卷组件3。该高速工业相机为一个或两个等距离分布相机，缺陷检测组件可以通过缩小摄像面积将两个相机换成一个。照明光源是普通的日光灯，检测台采用120*50cm的检测台。

所述开卷组件1和PLC控制器电连接，PLC控制器电连接有收卷组件3。所述开卷组件1，包括主轴11、开卷细杆12、开卷轴13、张力控制结构14、开卷伺服电动机15、开卷伺服电动机驱动器16、主伺服电动机17、主伺服电动机驱动器18、支撑铁架19，所述支撑铁架19上安装有主轴11、开卷细杆12、开卷轴13，在所述主轴11与张力控制结构14之间安装有主轴伺服电机17与主伺服电动机驱动器18，所述主伺服电动机17中安装有线速度编码器，所述主轴11与主伺服电动机17之间通过开卷皮带二相连接，在所述开卷细杆12上端安装有张力控制结构14来控制蕾丝花边的张力，所述开卷轴13与开卷伺服电动机15之间依靠开卷皮带一相连接，所述开卷伺服电动机15固定在开卷伺服电动机驱动器16上。开卷组件开始放卷时，忽略工人不均衡拉力。

工人将蕾丝花边原料卷装入开卷轴13中，开卷系统得到一个给定速度与实际速度间的误差值，输出给开卷伺服电动机驱动器16，开卷伺服电动机驱动器16计算完后通过修改脉冲输出给开卷伺服电动机15，开卷伺服电动机15通过开卷皮带一带动开卷轴13，开卷轴13开始放卷，然后向上拉伸经过开卷细杆12，同时触发张力控制结构14，继续向上拉伸穿过支撑铁架19缠上主轴11，而主轴会得到一个给定速度与实际速度间的误差值，输出给主伺服电机驱动器18，主伺服电机驱动器18计算完后通过修改脉冲输出给主伺服电动机17，主伺服电动机17通过开卷皮带二带动主轴11，开卷组件结束进入缺陷检测组件。开卷组件结构相对于传统的纺织品缺陷检测增加了线速度编码器与张力控制结构，解决了蕾丝花边由于线速度过小造成原料卷堆叠导致无法检测识别或者线速度过小造成原料卷被拉扯甚至毁坏花边原料的问题。上述设计不仅提高了缺陷检测组件检测花边得精度，而且使装置变得更加稳定。

上述张力控制结构，包括活动铁片141、弹簧142、铁棒143、齿轮144、滚盘145、活动铁杆146，连接于所述开卷细杆12的所述活动铁杆146转动带动滚盘145、齿轮144运动，在旋转过程中所述齿轮144触碰到铁棒143，所述铁棒143末端连接于一个弹簧142前端，所述弹簧142末端钩接在固定于支撑铁架的活动铁片141下部。

区别于之前的纺织品缺陷检测装置，且在于开卷结构之中张力控制又一个突破。当花边原料从开卷轴13拉伸至开卷细杆12时，同时触发张力控制结构14，开卷细杆12不停旋转，故活动铁杆146也在转动，活动铁杆带动滚盘145运动，滚盘145又带动齿轮144运动，齿轮在旋转过程中会触碰到铁棒143，铁棒143末端连接了一个弹簧142的前端，弹簧142末端紧紧钩在活动铁片141上。此结构在开卷组件控制了一定张力，缓解了整个装置运动控制的难度，弹簧2前端连接铁棒3末端连接活动铁片1，弹簧2起到一个缓冲的作用。

如图7所示，开卷结构完成后进入缺陷检测组件部分，从主轴11下来的花边原料延到检测台24上，距离检测台24始端80(cm)处装有一个与其平行的铝架21，铝架21上等距离设有两个高速工业相机22，同时也将铝架21划分为三部分，它上面安装了照明光源23，用于检测在检测台24上的蕾丝花边缺陷。两个高速工业相机22分别可以检测80*60 (cm)范围内的缺陷，符合检物台4120*50(cm)的大小，光源是普通的日光灯。缺陷检测组件与传统纺织品缺陷检测装置不同点在于，将平面检测台换成有角度检测台，将高速工业相机从一个增加为两个。斜检测台分解了原料垂直于地面的重力，速度比平面的检测台更加恒定，摄像头增加一个可以检测大尺寸的蕾丝花边。

所述收卷组件3其与开卷组件和缺陷检测组件相同，包括收卷支撑铁架34，所述收卷支撑铁架34固定有收卷轴31、收卷伺服电动机32、收卷伺服电动机驱动器33，所述收卷伺服电机32固定在收卷伺服电机驱动器33上方，所述收卷轴31、收卷伺服电动机32之间用收卷皮带35相连接，在收卷支撑铁架34与检测台转角处安装有检测花边布料卷张力张力传感器。

如图8所示蕾丝花边缺陷检测装置，检测完蕾丝花边缺陷后，从检测台24拉伸至收卷轴31，收卷组件得到一个给定速度与实际速度间的误差值，输出给收卷伺服电动机驱动器33，收卷伺服电动机驱动器33计算完后通过修改脉冲输出给收卷伺服电动机32，收卷伺服电动机32通过收卷皮带35带动收卷轴31，这些装置都装在收卷支撑铁架34上。增加了张力传感器检测当前花边布料卷的张力，实现通过PID控制器实现张力的恒定。

如图9所示，基于机器视觉的蕾丝花边缺陷检测装置的使用方法，步骤如下，

第一步：缺陷检测组件准备就绪，将蕾丝花边原料卷放入开卷轴13中，动作完成后开卷组件通过PLC控制器来控制开卷伺服电动机驱动器16输出脉冲信号给开卷伺服电机15，由开卷皮带一传送开卷轴13运作起来；当缺陷检测检测到需放入原料卷时，先会暂停开卷伺服电机，并且将辅助继电器M506置1，用在组态提醒操作者。

第二步：蕾丝花边原料卷到达张力控制结构14，速度与开卷轴明显不同；

第三步：开卷组件通过PLC控制器来控制主伺服电动机驱动器18收到脉冲信号输出给主轴伺服电机17，花边原料卷经过主轴11后到达检测台24；

第四步：在高速工业相机与照明光源工作时，蕾丝花边原料卷先进行实时采集；采集完毕后，同样花色的另一匹蕾丝花边再次进行检测且同时与刚采集完毕的花边模板进行匹配，利用在MATLAB软件中编写对应的算法程序后，判断是否存在缺陷，是则跳到第五步，否则装置自动停机；

自动停机工作原理：驱动PLC输出指令，输出1到TXT文档中，而组态王则实时读取TXT文档的值并赋予M504这个辅助寄存器当中，当TXT文档由0变为1时，M504寄存器也由不得电变为得电，总的来说就是辅助寄存器得失电。

第五步：蕾丝花边原料卷到达收卷轴31前，收卷系统通过PLC来控制收卷伺服电动机驱动器33输出脉冲信号给收卷伺服电机32，开始收卷；

第六步：收卷完成后，结束操作。

1. 与纺织品缺陷检测不同，蕾丝花边的缺陷检测装置实现了张力环与速度环协同运作使运动控制更加精准。

2.在两张图像匹配的过程中，首先图像经过预处理后，然后提取两张图片的特征点，最后根据特征点进行匹配，特征匹配的方法不仅提高了此装置检测的速度，还提升了其精度。

3.此装置完成了运动控制与蕾丝花边图像匹配的数据协同实现。

以上所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (5)

1.一种基于机器视觉的蕾丝花边缺陷检测装置，包括开卷组件（1）和缺陷检测组件（2），其特征在于：所述缺陷检测组件（2），包括检测台（24），所述检测台（24）上安装有一设定角度的铝架（21），所述铝架（21）上安装有高速工业相机（22）和配合检测的照明光源（23）构成机器视觉系统；所述检测台（24）下方安装有开卷组件（1），检测台（24）背面固定安装有收卷组件（3），所述开卷组件（1）和PLC控制器电连接，PLC控制器电连接有收卷组件（3）。

2.根据权利要求1所述基于机器视觉的蕾丝花边缺陷检测装置，其特征在于，所述开卷组件（1），包括主轴（11）、开卷细杆（12）、开卷轴（13）、支撑铁架（19），所述支撑铁架（19）从上倒下安装有主轴（11）、开卷细杆（12）、开卷轴（13），在所述主轴（11）与张力控制结构（14）之间安装有主轴伺服电机（17）与主伺服电动机驱动器（18），所述主伺服电动机（17）中安装有线速度编码器，所述主轴（11）与其主伺服电动机（17）之间通过开卷皮带二相连接，在所述开卷细杆（12）一端安装有张力控制结构（14）来控制蕾丝花边张力，所述开卷轴（13）与开卷伺服电动机（15）之间通过开卷皮带一相连接，所述开卷伺服电动机（15）固定在开卷伺服电动机驱动器（16）上。

3.根据权利要求2所述基于机器视觉的蕾丝花边缺陷检测装置，其特征在于，所述张力控制结构，包括齿轮（144）、滚盘（145）、活动铁杆（146），连接于所述开卷细杆（12）的所述活动铁杆（146）转动带动滚盘（145）、齿轮（144）运动，在旋转过程中所述齿轮（144）触碰到铁棒（143），所述铁棒（143）末端连接于一个弹簧（142）前端，所述弹簧（142）末端钩接在固定于支撑铁架的活动铁片（141）下部。

4.根据权利要求1所述基于机器视觉的蕾丝花边缺陷检测装置，其特征在于，所述收卷组件（3），包括收卷支撑铁架（34），所述收卷支撑铁架（34）固定有收卷轴（31）、收卷伺服电动机（32）、收卷伺服电动机驱动器（33），所述收卷伺服电机（32）固定在收卷伺服电机驱动器（33）上方，所述收卷轴（31）、收卷伺服电动机（32）之间用收卷皮带（35）相连接，在所述收卷支撑铁架（34）与检测台转角处安装有检测花边布料卷张力张力传感器。

5.根据权利要求1-4任一所述基于机器视觉的蕾丝花边缺陷检测装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤，

第一步：检测装置准备就绪，将蕾丝花边原料卷放入开卷轴（13）中，动作完成后开卷组件（3）输出脉冲信号给开卷伺服电机（15），由开卷皮带一传送开卷轴（13）运作起来；

第二步：蕾丝花边原料卷到达张力控制结构（14），速度与开卷轴明显不同；

第三步：开卷组件收到脉冲信号输出给主轴伺服电机（17），花边原料卷经过主轴（11）后到达检测台（24）；

第四步：在高速工业相机与照明光源工作时，蕾丝花边原料卷先进行实时采集；采集完毕后，同样花色的另一匹蕾丝花边再次进行检测且同时与刚采集完毕的花边模板进行匹配，利用MATLAB软件判断是否存在缺陷，是则跳到第五步，否则装置自动停机；

第五步：蕾丝花边原料卷到达收卷轴（31）前，收卷组件输出脉冲信号给收卷伺服电机（32），开始收卷；

第六步：收卷完成后，结束操作。

Images