CN111020766B - 基于工业相机图像采集的细纱机落后锭子查找方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于纺纱技术领域，公开了一种基于工业相机图像采集的细纱机落后锭子查找方法，首先在细纱机上利用一号工业相机依次采集包含每个纱管、纱管上编码以及编码背景的图像，识别出每个图像中的编码信息，同时记录锭子的位置信息；然后利用二号工业相机采集同时含有多个纱管及纱管编码信息的图像，对图像中各个纱管按照络纱工作顺序进行位置排序，并识别出顶部侧面图像中各个纱管的编码信息；当检测到不合格纱线时，综合每个络纱锭子工作时刻以及二号工业相机采集图像的时刻，得到疵纱纱管的编码信息，进一步从数据库中查找获得落后锭子的位置信息。本发明实现了落后锭子的自动查找，查找效率高。

Description

基于工业相机图像采集的细纱机落后锭子查找方法

技术领域

本发明属于纺纱技术领域，涉及一种基于工业相机图像采集的细纱机落后锭子查找方法。

背景技术

在纺纱工作流程中，最后两道工序为细纱工序和络筒工序。细纱卷绕在细纱纱管上，在络筒工序中经检测纱的质量后，合格的纱线卷装到圆锥筒子上，成为最终产品，如果经过络筒工序检测出某个纱管上的纱线质量不符合要求，则自动络筒机会将相应的纱管自动剔除，然而仅仅将纱管剔除是远远不够的，需要查找出产生这只纱管上细纱的锭子。目前，行业里普遍采用的办法是逐锭查找方式，落后锭子查找过程费时费力而且效果不好，效率低下。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于工业相机图像采集的细纱机落后锭子查找方法，基于工业相机图像采集和处理的方式，以便准确可靠的查找到细纱机落后锭子的位置。

本发明为了实现上述目的，采用如下技术方案：

基于工业相机图像采集的细纱机落后锭子查找方法，包括如下步骤：

I.在每个纱管的顶部标示编码；

II.由细纱机车头位置开始，沿着指向车尾的方向，每经过一个锭子，一号工业相机采集一次包含纱管、纱管上编码以及纱管背景的图像，同时记录锭子的位置信息；

III.运用图像处理技术识别出每个图像上的纱管编码信息，读出编码数据；将采集到的纱管编码数据以及与纱管对应的锭子位置信息上传至纺纱数据库；

IV.利用二号工业相机在自动络筒机纱库中心的上方向下拍摄纱库中同时包含多个纱管的顶部侧面的图像，或者从纱库的侧部拍摄纱库中同时包含多个纱管的顶部侧面的图像；

记录二号工业相机采集图像的时刻信息；

V.按络纱工作顺序对采集的顶部侧面图像中各个纱管的位置进行排序，然后运用图像处理技术识别出顶部侧面图像中各个纱管的编码信息，读出编码数据；

将二号工业相机采集图像的时刻、纱管的位置排序以及纱管编码信息上传至纺纱数据库；

VI.在自动络筒机上首先进行纱线在线质量检测；

当检测到纱线质量不合格时，将疵纱纱管剔除掉，同时综合每个络纱锭子工作时刻以及二号工业相机采集图像的时刻，从纺纱数据库中查找疵纱纱管的编码信息；

VII.根据纱管的编码信息，进一步从纺纱数据库中查找到细纱机上落后锭子的位置。

优选地，步骤I中，每个纱管的顶部沿周向方向标示有至少三个编码。

优选地，步骤I中，编码包括二维码或条形码。

优选地，步骤II中，一号工业相机安装于落纱小车上；

在落纱小车上还安装有计步器和测距传感器；

其中，在落纱小车移动过程中计步器开始计数，计数信息反应了各个锭子的位置信息；

测距传感器用于感知锭子的位置，且当测距传感器感知到锭子时，计数器计数一次，同时一号工业相机采集一次包含纱管、纱管上编码以及纱管背景的图像。

优选地，一号工业相机的安装高度与纱管处于锭子上时标示编码的位置高度相等。

优选地，步骤III中，在落纱小车上还安装有一号处理器和一号存储器；

一号处理器负责处理图像信息，得到每个图像上的纱管编码信息；

一号存储器将计数信息和图像处理后的编码数据整理后，通过网络上传至纺纱数据库。

优选地，步骤IV中，二号工业相机安装于络纱小车上；

在络纱小车上还安装有二号处理器和二号存储器；

二号处理器负责处理图像信息，得到每个图像上的纱管编码信息；

二号存储器负责将二号工业相机采集图像的时刻信息、纱管的位置排序以及相应的纱管编码信息整理后，通过网络上传至纺纱数据库。

优选地，步骤IV中，自动络筒机纱库上标示有编码；

二号工业相机采集的图像中同时包含有识别每个自动络筒机纱库的编码信息。

优选地，步骤V中，预设图像，将预设图像中的纱管按络纱工作顺序排序；将二号工业相机采集的图像与预设图像进行对比，按预设顺序将图像中各个纱管的位置进行排序。

优选地，图像处理的大致过程为：

①从采集的包含纱管、纱管上编码以及纱管背景的图像中筛选出纱管顶部图像；

②从纱管顶部图像中筛选出编码图像；

③识别出编码图像中的编码信息，从而得到相应的编码数据。

本发明具有如下优点：

如上所述，本发明述及了一种细纱机落后锭子的查找方法，该方法基于工业相机图像采集和处理的方式，即：首先在细纱机上利用一号工业相机依次采集包含每个纱管、纱管上编码以及编码背景的图像，识别出每个图像中编码信息，同时记录锭子的位置信息；在络筒机纱库上方或侧部设置二号工业相机，采集同时含有多个纱管及纱管编码信息的图像，记录二号工业相机采集图像的时刻，对图像中各个纱管按络纱工作顺序进行位置排序，运用图像处理技术识别出顶部侧面图像中各个纱管的编码信息；在自动络筒机上进行纱线在线质量检测，当检测到不合格纱线时，综合每个络纱锭子工作时刻、二号工业相机采集图像的时刻得到疵纱纱管的编码信息，进一步获得与该疵纱纱管对应的落后锭子的位置信息，本发明实现了落后锭子的自动查找，查找效率和可靠性高。

附图说明

图1为本发明实施例中基于工业相机图像采集的细纱机落后锭子查找方法的流程图。

图2为本发明实施例中利用工业相机采集细纱机上纱管的编码信息的示意图。

图3为本发明实施例中利用工业相机采集自动络筒机纱库中纱管的编码信息的示意图。

其中，1-纱管，2-编码，3-落纱小车，4-一号工业相机，5-测距传感器，6-锭子，7-计步器，8-一号处理器，9-一号存储器，10-二号工业相机，11-纱库，12-导轨。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

结合图1所示，基于工业相机图像采集的细纱机落后锭子查找方法，包括如下步骤：

I.在每个纱管1的顶部标示编码2，如图2和图3所示。

其中，编码2例如采用常见的二维码和条形码等，当然也可以采用其他标准编码。

除此之外，也可以自编图样构成编码体系，此处不做限制。

本实施例通过刻码或喷码的方式，将诸如二维码等的编码2刻制或喷涂在纱管1的顶部位置。顶部位置由于没有纱线卷绕，因此能够很好被工业相机等设备拍摄到。

此外，为了保证每个纱管1上的编码信息能够准确、可靠的被工业相机等设备拍摄到，本实施例还独创性的设计在纱管的顶部某一周向方向标示有多个编码2。

编码2的数量例如有三个、四个、五个甚至更多，以保证当纱管1在锭子上时，无论工业相机对准纱管1的哪个位置的顶部，均能够拍摄到一个编码信息，可靠性明显提高。

至于在纱管1的顶部刻码或喷码，可以采用已有的刻码或喷码设备进行手动操作，当然还可以通过自动化刻码或喷码设备，通过旋转纱管1的方式进行自动化刻码或喷码。

由于刻码或喷码过程并非本发明的创新部分，因此，本发明并不展开说明。

II.由细纱机车头位置开始，沿着指向车尾的方向，每经过一个锭子，一号工业相机4采集一次包含纱管、纱管上编码以及纱管背景的图像，同时记录锭子的位置信息。

如图2所示，具体过程如下：

在细纱机侧部的落纱小车3上安装有一号工业相机4。其中，一号工业相机4的安装方式有多种，例如可以借助安装支架安装于落纱小车3上。

在一号工业相机4安装好后，一号工业相机4所在的安装高度与纱管1处于锭子6上时标示编码2的位置高度相等，方便一号工业相机4对含有编码的纱管进行图像拍摄。

此外，为了方便一号工业相机4进行图像采集，在落纱小车3上还设有测距传感器5。测距传感器5用于实时感知每个锭子的位置。

优选地，测距传感器5安装于一号工业相机4的正下方，当测距传感器5感知到锭子时，一号工业相机4正好对准纱管1。

此时一号工业相机4对纱管1进行拍摄从而得到包含纱管、编码等的图像信息。

测距传感器5优选采用光电检测传感器，当然还可以采用接近开关等。

另外，在落纱小车3上还安装有计步器7，计步器7从细纱机的车头位置开始计数。每当测距传感器5感知到锭子，计步器7都会计数一次。

利用一号工业相机4在细纱机上采集纱管及纱管图像的大致过程如下：

首先从细纱机的车头位置开始，指向车尾的方向，当落纱小车3沿导轨12移动的过程中，一号工业相机4、测距传感器5以及计步器7等跟落纱小车3同步运动。

当每经过一个锭子6，测距传感器5都会感知到，此时，计步器7开始计数一次，同时一号工业相机4对含有编码信息的纱管1进行拍摄。

拍摄的图像中包含有纱管、纱管上的编码以及纱管背景等信息。

另外，可根据计数器7的计数信息得到对应当前纱管的锭子6位置信息。

III.运用图像处理技术识别出每个图像上的纱管编码信息，读出编码数据；将采集到的纱管编码数据以及与纱管对应的锭子位置信息上传至纺纱数据库。

具体的，在落纱小车3上还安装有一号处理器8和一号存储器9。

其中，一号处理器8负责处理图像信息，得到每个图像上的纱管编码信息。

具体处理过程如下：

①从采集的包含纱管、纱管上编码以及纱管背景的图像中筛选出感兴趣区域(Region of Interest,简称ROI)即纱管顶部图像；

②再从纱管顶部图像中筛选出感兴趣区域，即编码图像；

③识别出编码图像中的编码信息，从而得到纱管上对应的编码数据。

一号存储器9将计数信息和图像处理后的编码数据整理后，通过网络上传至纺纱数据库。

至此完成了纱管1的编码信息与锭子的位置信息的对应，方便落后锭子查找。

由于在落纱小车移动过程中，一号工业相机4可同时对纱管1图像进行采集，因而不需要专门的人员进行图像采集操作，既不会增加劳动力，又不会增加时间成本，实用性强。

IV.如图3所示，利用二号工业相机10在自动络筒机纱库11中心的上方向下拍摄纱库中纱管1的顶部侧面图像，该图像中同时包含了多个(例如8个)纱管1的信息。

在二号工业相机10进行拍摄图像时，同时记录拍摄图像的时刻信息。

二号工业相机10例如安装于自动络筒机对应的络纱小车13上，当络纱小车13移动至每个纱库11位置时，二号工业相机10正好处于纱库11中心的正上方。

此时，二号工业相机10向下拍摄即可得到上述图像。

此外，在每个自动络筒机纱库上均标示有编码；二号工业相机采集的图像中还包含有纱库编码信息。利用纱库编码信息，二号工业相机在进行采集图像时能识别出每个纱库。

自动络筒机上每个纱库11对应一个络纱锭子。

此外，本实施例还可以利用二号工业相机10从纱库的侧部拍摄纱库中同时包含多个纱管的顶部侧面的图像。无论从顶部拍摄或从侧部拍摄，后续图像处理过程均相同。

由于在络纱小车移动过程中，二号工业相机10可同时对纱库进行图像采集，因而不需要专门的人员进行图像采集操作，既不会增加劳动力，又不会增加时间成本，实用性强。

V.按络纱工作顺序对采集的顶部侧面图像中各个纱管1的位置进行排序，然后运用图像处理技术识别出顶部侧面图像中各个纱管的编码信息，读出编码数据。

其中，对采集的顶部侧面图像中各个纱管1的位置进行排序的过程如下：

首先预设图像，然后将预设图像的纱管按照络纱工作顺序排序；将采集的顶部侧面图像与预设图像对比，按照预设顺序将顶部侧面图像中各个纱管的位置进行排序。

通过上述排序，即可知道纱库中络纱前最后一个准备工位上的纱管的编码信息。

将二号工业相机采集图像的时刻、各个纱管的排序以及纱管编码数据信息上传至纺纱数据库，在后续查找落后锭子的位置信息时，会用到该纺纱数据库。

此外，在络纱小车13上还安装有二号处理器14和二号存储器15(图中未示出)。其中：

二号处理器14负责处理图像信息，得到每个图像上的纱管编码信息。

二号存储器15负责将整理后的纱管编码、排序等信息，通过网络上传至纺纱数据库。

需要说明的是，该步骤中图像处理过程与细纱机上图像处理的过程相同，因此不再详述。

VI.在自动络筒机上首先进行纱线在线质量检测。

当检测到合格纱线时，将相应的纱线卷装到圆锥筒子上，成为最终产品出厂。

当检测到纱线质量不合格时，将疵纱纱管剔除掉，同时综合每个络纱锭子工作时刻以及二号工业相机采集图像的时刻，从纺纱数据库查找到该疵纱纱管对应的编码信息。

VII.根据纱管的编码信息，进一步从纺纱数据库中查找到细纱机上落后锭子的位置。

相比于逐锭查找方式，本发明方法查找效率高，自动跟踪可靠性高。

此外，本发明实施例还对比了基于工业相机图像采集与处理技术与RFID射频识别技术在细纱机落后锭子查找方面的不同，经过对比得出以下结论：

1.RFID射频识别标签不容易固定，如果直接粘贴在纱管的表面上，则容易脱落，可靠性差，如果将标签嵌入在纱管的内部，则会改变纱管结构，使得纱管的制作成本过高；

此外，无论采用上述哪种RFID射频识别标签固定方式，均会在纱管高速运转过程中引起纱管的动平衡问题，从而影响纱管上卷绕的纱线质量。

2.基于工业相机图像采集技术中的编码(诸如二维码、条形码等)是直接标示在纱管上，制作成本低，而且在纱管高速运转过程中编码也不会脱落，具有可靠性高等优点。

此外，在纱管上标示的编码不会因纱管的高速运转产生动平衡问题。

由以上对比不难发现，本申请中基于工业相机图像采集技术相对于RFID射频识别技术在落后锭子查找过程中可靠性更高，因而具有更强的实用性。

当然，以上说明仅仅为本发明的较佳实施例，本发明并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的教导下，所做出的所有等同替代、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本发明的保护。

Claims (10)

1.基于工业相机图像采集的细纱机落后锭子查找方法，其特征在于，包括如下步骤：

I.在每个纱管的顶部标示编码；

II.由细纱机车头位置开始，沿着指向车尾的方向，每经过一个锭子，一号工业相机采集一次包含纱管、纱管上编码以及纱管背景的图像，同时记录锭子的位置信息；

III.运用图像处理技术识别出每个图像上的纱管编码信息，读出编码数据；将采集到的纱管编码数据以及与纱管对应的锭子位置信息上传至纺纱数据库；

IV.利用二号工业相机在自动络筒机纱库中心的上方向下拍摄纱库中同时包含多个纱管的顶部侧面的图像，或者从纱库的侧部拍摄纱库中同时包含多个纱管的顶部侧面的图像；

记录二号工业相机采集图像的时刻信息；

V.按络纱工作顺序对采集的顶部侧面图像中各个纱管的位置进行排序，然后运用图像处理技术识别出图像中各个纱管的编码信息，读出编码数据；

将二号工业相机采集图像的时刻、纱管的位置排序以及编码信息上传至纺纱数据库；

VI.在自动络筒机上首先进行纱线在线质量检测；

当检测到纱线质量不合格时，将疵纱纱管剔除掉，同时综合每个络纱锭子工作时刻以及二号工业相机采集图像的时刻，从纺纱数据库中查找疵纱纱管的编码信息；

VII.根据纱管的编码信息，进一步从纺纱数据库中查找到细纱机上落后锭子的位置。

2.根据权利要求1所述的细纱机落后锭子查找方法，其特征在于，

所述步骤I中，每个纱管的顶部沿周向方向标示有至少三个编码。

3.根据权利要求1所述的细纱机落后锭子查找方法，其特征在于，

所述步骤I中，所述编码包括二维码或条形码。

4.根据权利要求1所述的细纱机落后锭子查找方法，其特征在于，

所述步骤II中，一号工业相机安装于落纱小车上；

在落纱小车上还安装有计步器和测距传感器；

其中，在落纱小车移动过程中计步器开始计数，计数信息反应了各个锭子的位置信息；

测距传感器用于感知锭子的位置，且当测距传感器感知到锭子时，计数器计数一次，同时一号工业相机采集一次包含纱管、纱管上编码以及纱管背景的图像。

5.根据权利要求4所述的细纱机落后锭子查找方法，其特征在于，

所述一号工业相机的安装高度与纱管处于锭子上时标示编码的位置高度相等。

6.根据权利要求4所述的细纱机落后锭子查找方法，其特征在于，

所述步骤III中，在落纱小车上还安装有一号处理器和一号存储器；

一号处理器负责处理图像信息，得到每个图像上的纱管编码信息；

一号存储器将计数信息和图像处理后的编码数据整理后，通过网络上传至纺纱数据库。

7.根据权利要求1所述的细纱机落后锭子查找方法，其特征在于，

所述步骤IV中，二号工业相机安装于络纱小车上；

络纱小车上还安装有二号处理器和二号存储器；

二号处理器负责处理图像信息，得到每个图像上的纱管编码信息；

二号存储器负责将二号工业相机采集图像的时刻信息、纱管的位置排序以及相应的纱管编码信息整理后，通过网络上传至纺纱数据库。

8.根据权利要求1所述的细纱机落后锭子查找方法，其特征在于，

所述步骤IV中，自动络筒机纱库上标示有编码；

二号工业相机采集的图像中同时包含有识别每个自动络筒机纱库的编码信息。

9.根据权利要求1所述的细纱机落后锭子查找方法，其特征在于，

所述步骤V中，预设图像，将预设图像中的纱管按络纱工作顺序排序；将二号工业相机采集的图像与预设图像进行对比，按预设顺序将图像中各个纱管的位置进行排序。

10.根据权利要求1、6或7所述的细纱机落后锭子查找方法，其特征在于，

所述图像处理的过程为：

①从采集的包含纱管、纱管上编码以及纱管背景的图像中筛选出纱管顶部图像；

②从纱管顶部图像中筛选出编码图像；

③识别出编码图像中的编码信息，从而得到相应的编码数据。

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