CN201024248Y

CN201024248Y - 在线棉结检测装置

Info

Publication number: CN201024248Y
Application number: CNU2007200051441U
Authority: CN
Inventors: 蔺建旺; 金宏健; 邓华燕; 尹中信
Original assignee: BEIJING JINGWEI TEXTILE MACHINERY NEW TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: BEIJING JINGWEI TEXTILE MACHINERY NEW TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2007-02-14
Filing date: 2007-02-14
Publication date: 2008-02-20
Anticipated expiration: 2017-02-14

Abstract

一种在线棉结装置，主要包括用于对待测物体进行检测和拍摄的摄像机、照明系统、中央处理单元和输出终端。其特征是：采用基于Dsp+FPGA硬件结构的中央处理单元。本实用新型实现了梳棉机、梳毛机或类似机械上棉结杂质的在线检测，降低了劳动强度，提高了实时性，安装位置灵活，硬件结构灵活、处理能力强、运算速度快、通用性强、适合模块化，有利于降低成本。

Description

在线棉结检测装置

技术领域本实用新型涉及纺织机械领域，具体涉及一种在线棉结检测装置。

背景技术棉结主要是棉纤维纠缠而成的纤维结。从棉结形成原因看，分为三大类：机械生产产生的棉结、棉籽造成的棉结、白星或者有色棉结。由于其体积微小极易被纱布所抱合和沾附，在整个纺织印染过程中成为难以除掉的疵点。因此在棉花被纺成纱线或织成布前的棉结监测是非常重要的，较高含量的棉结将导致纱线中较高的棉结含量，并最终影响织物外观。

目前，测量棉结所采用的方法主要有以下几种：一是靠人工筛选和统计不同类型棉结和异纤杂质点的数量，劳动强度高；二是使用机械或者离线仪器进行检测，即将棉条或纱线等取样到装置上进行检测，劳动强度高，实时性差，精确度低；最后一种是配备在梳棉机上的在线检测棉结装置，该装置采用装有摄像机鉴别梳棉机上棉网中的棉结，精确的检测并在显示终端上及时反映出瞬间棉结杂质变化情况，并报告每单位(例如克)生条或纱线中棉结杂质颗粒数，降低了劳动强度、提高了实时性、安装位置灵活。

但是现有的在线棉结检测装置，尤其采用图像采集卡和计算机构成的图像测定装置，不仅结构上不够灵活，而且处理能力也受到计算机和计算机软件环境的限制，使用这种图像测定装置的在线棉结装置，整体上具结构复杂、售价高、普及率低等缺点，不利于棉纺厂的成本控制。

发明内容本实用新型的目的，在于克服现有技术所存在的上述不足，提供一种在线检测监控梳棉机、梳毛机或类似机械上棉结杂质的装置，这种装置采用基于Dsp+FPGA硬件结构的中央处理单元，不仅运算速度快、通用性强、适合模块化，而且该结构的硬件接口和数据处理功能很强大，可以灵活地配用廉价摄像机；该中央处理单元采用PLC作为接口，与设备上现有的控制系统相兼容。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种在线棉结装置，其主要包括用于对待测物体进行检测和拍摄的摄像机、照明系统、中央处理单元和输出终端，所述摄像机通过视频线缆与所述中央处理单元相连接，所述中央处理单元通过线缆与所述输出终端相连接，所述中央处理单元为包括有基于Dsp+FPGA硬件结构的图象处理卡。

根据本实用新型的在线棉结检测装置，中央处理单元主要由基于Dsp+FPGA硬件结构的图象处理卡、接口转换电路和PLC构成。

根据本实用新型的在线棉结检测装置，所述基于Dsp+FPGA硬件结构的图象处理卡通过视频线缆与摄像机连接，并且通过线缆与所述接口转换电路连接，所述转换电路连接到PLC上，PLC通过线缆与输出终端连接。

根据本实用新型的在线棉结检测装置，还可以包括：速度检测装置，其用于测定待测物体的运动速度并将检测到的运动速度反馈给中央处理单元。

根据本实用新型的在线棉结检测装置，所述照明系统由面阵LED灯和曝光控制器组成。面阵LED灯设在摄像机两侧，为拍摄被检测物提供照明；曝光控制器与面阵LED灯和中央处理单元相连接。

根据本实用新型的在线棉结检测装置，所述照明系统也可以由独立的面阵LED灯组成，不使用曝光控制器控制面阵LED灯的闪光，LED灯常亮。

根据本实用新型的在线棉结检测装置，所述照明系统设置有用于调节光线投射方向的调节部件。

根据本实用新型的在线棉结检测装置，所述基于Dsp+FPGA硬件结构的图象处理卡主要由视频转换电路、Dsp、FPGA、数据存储器SRAM或SDRAM、外围辅助电路及接口部件等组成。

根据本实用新型的在线棉结检测装置，基于Dsp+FpGA硬件结构的图象处理卡外围辅助电路主要包括FLASH、FIFO(First-In First-Out)等。接口部件通过线缆与接口转换电路、曝光控制器、速度检测装置、输出终端(如显示器)等相连接。

根据本实用新型的在线棉结检测装置，摄像机与视频转换电路连接，FPGA与视频转换电路、数据存储区SRAM或SDRAM、Dsp、外围辅助电路、接口部件连接，Dsp与数据存储区SRAM或SDRAM、外围辅助电路、FPGA、接口部件连接。

根据本实用新型的在线棉结检测装置，所述面阵LED灯板设置在摄像机镜头两侧并成长条状分布。

根据权本实用新型的在线棉结检测装置，还包括用于将光线反射到所述摄像机的反光镜。

根据本实用新型的在线棉结检测装置，所述反光镜设置有一个用于调整反光镜角度的调节部件。

操作时，中央处理器向曝光控制器发出指令，曝光控制器控制面阵LED灯板闪光(或者不使用曝光控制器、面阵LED灯常亮)，摄像机对照亮的被检测物进行拍摄，摄像机的视频信号经过视频转换电路转换成数字信号以后，传输到FPGA中进行预处理，FPGA把数据存放到SRAM或SDRAM中，Dsp从SRAM或SDRAM中读取数据并进行运算、处理，Dsp、FPGA将处理结果和控制信号通过接口部件发送到接口转换电路，接口转换电路将接口的信号转换成PLC能够使用的电信号。Dsp完成主要图像处理的算法程序、控制周边的电路；FPGA预处理采集到的图像数据、对采集到的数据进行缓存、对输出的数据进行缓存、控制周边的电路。速度检测装置将速度数据反馈给中央处理器，用于拍摄触发、曝光控制、棉结的计数和统计等。

根据本实用新型的在线棉结检测装置，还设置有反光镜，反光镜又设置有调节装置，可以通过设置多个带有调节装置的反光镜，以适应于安装到不同的设备上。

根据本实用新型的在线棉结检测装置， LED灯板放置在摄像机镜头两侧，成长条状分布，适用于安装在狭缝中。

附图说明图1为根据本实用新型的原理方框图；

图2为根据本实用新型第一实施例的结构示意图；

图3为根据本实用新型第二实施例的结构示意图；

图4为根据本实用新型第二实施例的原理方框图；

图5为图2、3所示的在线棉结检测装置的俯视图；

图6为根据本实用新型基于Dsp+FPGA硬件结构的图像处理卡原理方框图。

具体实施方式

如图1所示，被检测设备(如梳棉机等需要检测棉结的设备)中的被检测物体1(如棉网或者纱线)，在曝光控制器2b控制的面阵LED灯2a照射下(或不使用曝光控制器2b，面阵LED灯2a常亮)，由摄像机3进行检测，通过Dsp+FPGA图像处理卡4a与接口转换电路4b相连，接口转换电路4 b把处理结果输出到PLC4c上，并最终输出到显示终端5上。可以设置检测被检测物速度的装置，将测得的速度参数传送给中央处理单元4，用于拍摄触发、曝光控制、棉结的计数和统计等。

第一实施例

如图2所示，被检测物体1(如棉网或者纱线)在由曝光控制器2b控制的面阵LED灯2a照射下，由摄像机3进行检测和拍摄，由摄像机拍摄下来的视频数据通过视频线缆传输到中央处理单元4，反光镜7可以保证在小空间内满足焦距长的镜头。LED调节装置2c可以调节照明角度。反光镜7也可设置有一用于调整反光镜角度的调节部件。曝光控制器2b的设置，有利于降低检测空间的温度等。

第二实施例

如图3所示，被检测物体1(如棉网或者纱线)，在面阵LED灯2a照射下，由摄像机3进行检测，摄像机拍摄下来的视频数据通过线路传输到中央处理单元4。与第一实施例相比，第二实施例省掉了反光镜7，这样可以缩小整个装置的体积。LED灯板2a可以通过下面的调节装置2c进行调节。摄像机3可以直接透过视窗玻璃8进行检测。

第三实施例

如图4所示，与第二实施例相比，第二实施例省掉了曝光控制器2b，面阵LED灯板常亮，有利于减少控制的复杂性。

如图5所示，LED灯板2a可设置在摄像机3镜头的两侧，成长条状分布。

如图6所示，基于Dsp+FPGA硬件结构的图像处理卡4a主要由视频转换电路9，Dsp11，FPGA 10，数据存储器SRAM或SDRAM 12，外围辅助电路(如FLASH13、FIFO 14等)，接口部件15组成。接口部件15与接口转换电路4b、曝光控制器2b、速度检测装置、输出终端(如显示器)等相连接。

下面将结合附图对根据本实用新型的在线棉结检测装置加以详细说明。

如图1所示，根据本实用新型的在线棉结装置主要包括用于检测并拍摄高速运动的被检测物体1的摄像机3、照明系统2、中央处理单元4和输出终端5，其中，中央处理单元4中采用基于Dsp+FPGA硬件结构的图象处理卡4a，摄像机3通过视频线缆与中央处理单元4连接，中央处理单元4通过线缆与输出终端5连接。此外，该装置还可以设有速度检测装置或速度检测器，其用于将被检测物体1的运动速度反馈给中央处理单元4。

参照图1，照明系统2包括设置在摄像机3和被检测物体1之间的面阵LED灯2a和曝光控制器2b。照明光源面阵LED灯2a设在摄像机3两侧为待检测棉网提供照明，曝光控制器2b连接在中央处理单元4和照明光源之间。

如图2所示，中央处理单元4由基于Dsp+FPGA硬件结构的图像处理卡4a、接口转换电路4b和PLC4c组成，摄像机3通过视频线缆与基于Dsp+FPGA硬件结构的图像处理卡4a连接，基于Dsp+FPGA硬件结构的图像处理卡4a通过线缆与接口转换电路4b连接，接口转换电路4b又被连接到可编程逻辑控制器PLC(Programmable Logic Controller)4c上，PLC 4c通过线缆与输出终端5连接。

如图2所示中，被检测物体1(如棉网或者纱线)，在由曝光控制器2b控制的面阵LED灯2a照射下(或者不使用曝光控制器2b、面阵LED灯2a常亮)，由摄像机3进行检测和拍摄，然后将视频数据传输到中央处理单元4上，反光镜7可以保证在小空间内满足焦距长的镜头。LED调节装置2c可以调节照明角度。

如图3所示，，被检测物体1(如棉网或者纱线)，在面阵LED灯2a照射下，由摄像机3进行检测，把视频数据传输到中央处理单元4上。由于取消了反光镜7，因此可以缩小该装置的整体体积。LED灯板2a可以通过设置在其下面的调节装置2c进行调节。摄像机3可以直接透过视窗玻璃8进行检测。

如图4所示，照明系统2也可以由独立的面阵LED灯2a组成，不使用曝光控制器控制面阵LED灯的闪光。

如图5所示，LED灯板2a放置在摄像机3镜头两侧，成细长状分布。有利于在狭窄的空间中安装。

如图6所示，基于Dsp+FPGA硬件结构的图象处理卡4a主要由视频转换电路9、信息处理中心Dsp(Digital Signal Processing)11、实现板卡中逻辑控制的FPGA(Field-programmable gate array)10、数据存储器SRAM或SDRAM12、外围辅助电路、接口部件15等组成。外围辅助电路主要包括FLASH 13、FIFO14等。接口部件15与曝光控制器2b、接口转换电路4b、速度检测装置、输出终端(如显示器)等相连接。

根据本实用新型的在线棉结检测装置，摄像机3与视频转换电路9连接，FPGA 10与视频转换电路9、数据存储区SRAM或SDRAM12、Dsp11、外围辅助电路、接口部件15连接，Dsp11与数据存储区SRAM或SDRAM12、外围辅助电路、FPGA10、接口部件15连接。

本实用新型中的在线棉结检测装置，中央处理单元4采用基于Dsp+FPGA的硬件系统，优点是不仅结构灵活、运算速度快、通用性很强、适合模块化，而且该结构硬件接口和数据处理功能很强，可以灵活地配用廉价摄像机；采用PLC4c输出可以灵活的与设备上现有的控制系统兼容，不仅适用于对梳棉机、梳毛机上棉结的在线检测，也可用于能够使用摄像机原理检测棉结等杂质的纺织设备上。

Claims

1.一种在线棉结检测装置，其主要包括用于对待测物体进行检测和拍摄的摄像机(3)、照明系统(2)、中央处理单元(4)和输出终端(5)，所述摄像机(3)通过视频线缆与所述中央处理单元(4)相连接，所述中央处理单元(4)通过线缆与所述输出终端(5)相连接，其特征在于：所述中央处理单元(4)为包括有Dsp+FPGA硬件结构的图象处理卡。

2.根据权利要求1所述的在线棉结检测装置，其特征在于：所述中央处理单元(4)主要由基于Dsp+FPGA硬件结构的图象处理卡(4a)、接口转换电路(4b)和PLC(4c)构成。

3.根据权利要求2所述的在线棉结检测装置，其特征在于：所述基于Dsp+FPGA硬件结构的图像处理卡(4a)通过视频线缆与摄像机(3)连接，并且通过线缆与所述接口转换电路(4b)连接，所述转换电路连接到PLC(4c)上，PLC(4c)通过线缆与输出终端(5)连接。

4.根据权利要求1至3之一所述的在线棉结检测装置，还可以包括：速度检测装置/速度检测器，其用于测定待测物体的运动速度并将检测到的运动速度反馈给中央处理单元(4)。

5.根据权利要求1至3之一所述的在线棉结检测装置，其特征在于：所述照明系统(2)包括设置在摄像机(3)和待检测物体之间的面阵LED灯(2a)。

6.根据权利要求5所述的在线棉结检测装置，其特征在于：所述照明系统(2)还包括曝光控制器(2b)。

7.根据权利要求1至3之一所述的在线棉结检测装置，其特征在于：所述照明系统(2)设置有用于调节光线投射方向的调节部件。

8.根据权利要求1至3之一所述的在线棉结检测装置，其特征在于：所述Dsp+FPGA图像处理卡(4a)主要由视频转换电路(9)，Dsp(11)，FPGA(10)，数据存储器SRAM或SDRAM(12)，外围辅助电路及接口部件(15)组成。

9.根据权利要求8所述线棉结检测装置，其特征在于：所述外围辅助电路主要包括FLASH(13)、FIFO(First-In First-Out)(14)；所述接口部件(15)与曝光控制器(2b)、接口转换电路(4b)、速度检测装置、输出终端相连接。

10.根据权利要求8所述的在线棉结检测装置，其特征在于：所述摄像机(3)与视频转换电路(9)连接；所述FPGA(10)与视频转换电路(9)、数据存储区SRAM或SDRAM(12)、Dsp(11)、外围辅助电路、接口部件(15)连接；所述Dsp(11)与数据存储区SRAM或SDRAM(12)、外围辅助电路、FPGA(10)、接口部件(15)连接。

11.根据权利要求1至3之一所述的在线棉结检测装置，还包括用于将光线反射到所述摄像机(3)的反光镜(7)。

12.根据权利要求11所述的在线棉结检测装置，其特征在于：所述反光镜(7)设置有一个用于调整反光镜角度的调节部件。

13.根据权利要求5所述的在线棉结检测装置，其特征在于：所述面阵LED灯板(2a)设置在摄像机(3)镜头两侧并成长条状分布。