专利名称：基于计算机视觉的梳棉机棉网质量在线检测装置与方法
技术领域：
本发明涉及一种梳棉机棉网质量在线检测装置及检测方法。
背景技术：
梳棉工序是控制和降低棉结杂质的主要工序，在纺纱过程中，减少生条结杂对提 高成纱条干均勻度起着决定性作用。提高梳棉机的工作质量，改进对梳棉半成品的质量检 验和控制方法，一直是人们关注的重点之一。传统上，人们对梳棉半成品(生条)的质量检 测，一直使用条干不勻率、重量不勻率、重量偏差、手拣结杂等控制指标。尽管这些指标能够 直接或间接地反映生条质量和梳棉机工作情况，但对于现今的生产控制而言，它们反映信 息慢，受人为因素的影响大，不利于生产过程的自动控制，为寻方便而又实用的检测方法， 人们做了大量的工作。计算机视觉是指用计算机实现人的视觉功能，对客观世界的三维场景的感知、识 别和理解，研究用计算机模拟生物外显或宏观视觉功能的科学和技术。由于计算机视觉强 调实用性，要求能够适应生产现场恶劣的环境，更强调实时性，要求高速度和高精度，所以 特别适用于大批量生产过程中的质量检测。在我国的棉纺织企业中，大多数厂家采用传统的目光检验法检测纺织各工序半成 品及成品的棉结杂质含量，这种方法的测试结果很大程度上取决于测试人员的感观，检验 结果的误检率和漏检率比较高，而且还比较费工费时。即使是自动检测系统也是离线检测、 周期检测，这总是存在时间控制上的缺陷，反应存在滞后性。

发明内容
本发明的目的是提供一种能够对棉结杂质含量进行自动实时检测的装置及方法。为了达到上述目的，本发明的一个技术方案是提供了一种基于计算机视觉的梳棉 机棉网质量在线检测装置，其特征在于包括逐行线扫描的摄像装置，摄像装置设于棉网输 出装置的出口上方，在摄像装置旁设有光源，光源与摄像装置成一定角度，逐行线扫描的摄 像装置连接棉网质量检测结果装置。本发明的另一个技术方案是提供了一种利用上述设备的检测方法，其特征在于， 步骤为步骤1、棉网输出装置使棉网以一定速度随剥棉罗拉输出；步骤2、根据棉网幅宽和输出速度，调整线阵扫描摄像头焦距和光圈大小，设定扫 描频率和曝光时间，并调节条形LED光源的亮度，以便获取清晰的棉网图像；步骤3、对获取的棉网图像进行系列预处理以便有利于对图像特征的提取；步骤4、对经预处理后棉网图像中棉结、杂质进行特征参数提取，通过程序识别棉 网中的棉结、杂质；步骤5、建立棉网图像与棉网均勻度的关系模型，以及棉网图像与棉网重量的关系 模型，通过程序计算棉网均勻度及棉网重量不勻；
步骤6、对于已识别的棉结、杂质，计算得到的棉网均勻度和棉网重量不勻，由棉网 质量检测结果装置的计算机主机统计结果，液晶显示器显示检测结果。本发明采用基于计算机视觉的在线检测装置来检测梳棉机棉网，取代了传统的目 光检验法；应用本检测装置和方法可识别棉网中的棉结和杂质，计算棉网均勻度，检测结果 准确、客观，从而由棉网质量可对比和预测生条质量，大大降低了工人检测劳动强度；可依 据棉网幅宽和输出速度，调节线扫描摄像头位置及光圈大小，并通过相应的高速处理软件 来控制摄像头的扫描频率和光源亮度，以保证采集到清晰的棉网图像，提高棉网质量检测 的精确性。


图1为本发明提供的一种基于计算机视觉的梳棉机棉网在线检测装置的示意图；图2为采集棉网图像时的立体示意图。
具体实施例方式以下结合实施例来具体说明本发明。实施例如图1所示，为本发明提供的一种基于计算机视觉的梳棉机棉网在线检测装置， 由棉网输出装置A、计算机视觉识别装置B和棉网质量检测结果装置C组成。棉网输出装置A实现的功能是使原棉经过梳棉小样机梳理而形成棉网并以9m/ min的输出，梳棉棉网7经道夫1、上轧辊3、下轧辊4，从剥棉罗拉2剥离后，再经一对辅助 压辊8，喇叭口 9收拢，从上下压辊10出来后通过圈条器11进入条桶12。计算机视觉识别部分B，其是本发明的核心部分，由一个逐行线扫描的摄像装置 及光源组成。其中，逐行线扫描的摄像装置包括线阵扫描摄像头5(Dalsa公司Piranha 2P2-h-06k40线阵C⑶和Nikon AF定焦镜头)，线阵扫描摄像头5设于棉网输出装置A的出 口上方，如图2所示，线阵扫描摄像头5通过支架垂直安装在下轧辊3的前端正上方(距离 棉网表面56cm)，在线拍摄到棉网7的图像。光源为条形LED光源6 (Al公司LL30M-WHI)， 条形LED光源6放置在线阵扫描摄像头5旁，光源与摄像装置成一定角度(60度入射角)， 使条形LED光源6在棉网7表面形成均勻的反射光。线阵扫描摄像头5通过数据连接线 12连接数字图像采集卡13，将所拍摄的图像存入计算机主机14，计算机主机14内有相应 的软件来控制线阵扫描摄像头5的拍摄速度(扫描频率为M25Hz)并处理拍摄得到的棉网 7图像。取连续拍摄的100幅棉网7图像，拍摄时间为^s，经图像预处理，共识别棉结114 个，杂质7个，计算得棉网横向均勻度为14. 10(% )，纵向均勻度15. 73(% )，重量不勻为 8. 91(% ) ο棉网质量检测结果部分C实现的功能主要由显示器显示棉网图像的检测结果，主 要由计算机主机14和液晶显示器15组成。显示器15与主机14相连，计算机主机14用于 处理棉网图像，显示器15用于显示检测的结果。本发明还提供了一种采用上述设备的检测方法，其步骤为步骤1、棉网输出装置A使棉网7以一定速度随剥棉罗拉2输出；步骤2、根据棉网7幅宽和输出速度，调整线阵扫描摄像头5焦距和光圈大小，设定扫描频率和曝光时间，并调节条形LED光源6的亮度，以便获取清晰地棉网7图像；若采用Nikon AF定焦(焦距为50mm)镜头，光圈大小范围为1. 4 16 (这里取 2. 8)，光源亮度范围为0 2 (这里取1. 0)，扫描频率F、曝光时间s与棉网7幅宽和输出速
度之间关系为
权利要求
1.一种基于计算机视觉的梳棉机棉网质量在线检测装置，其特征在于包括逐行线扫 描的摄像装置，摄像装置设于棉网输出装置(A)的出口上方，在摄像装置旁设有光源，光源 与摄像装置成一定角度，逐行线扫描的摄像装置连接棉网质量检测结果装置(C)。
2.如权利要求1所述的一种基于计算机视觉的梳棉机棉网质量在线检测装置，其特征 在于所述光源与摄像装置所成的角度为50-70度。
3.如权利要求1所述的一种基于计算机视觉的梳棉机棉网质量在线检测装置，其特征 在于所述摄像装置包括线阵扫描摄像头(5)，线阵扫描摄像头(5)设于所述棉网输出装置 (A)的出口正上方，线阵扫描摄像头(5)通过数据连接线(12)连接数字图像采集卡(13)。
4.如权利要求1所述的一种基于计算机视觉的梳棉机棉网质量在线检测装置，其特征 在于所述光源为条形LED光源(6)。
5.如权利要求1所述的一种基于计算机视觉的梳棉机棉网质量在线检测装置，其特征 在于所述棉网输出装置(A)包括剥棉罗拉O)，剥棉罗拉(2)分别与道夫(1)及上轧辊(3) 相啮合，在上轧辊(3)的下方设有下轧辊G)，在上轧辊( 及下轧辊(4)的前方设有一对 辅助压辊(8)，辅助压辊(8)前方设有上下压辊(10)，喇叭口(9)置于上下压辊(10)的前 端，梳棉棉网(7)从上下压辊(10)出来后通过圈条器(11)进入条桶(12)。
6.如权利要求1所述的一种基于计算机视觉的梳棉机棉网质量在线检测装置，其特征 在于，所述棉网质量检测结果装置(C)包括计算机主机(15)，计算机主机(1 分别连接所 述的逐行线扫描的摄像装置及液晶显示器(16)。
7.一种采用如权利要求1至6中任一项所述的一种基于计算机视觉的梳棉机棉网质量 在线检测装置的检测方法，其特征在于，步骤为步骤1、棉网输出装置(A)使棉网(7)以一定速度随剥棉罗拉(2)输出； 步骤2、根据棉网(7)幅宽和输出速度，调整线阵扫描摄像头( 焦距和光圈大小，设定 扫描频率和曝光时间，并调节条形LED光源(6)的亮度，以便获取清晰的棉网图像； 步骤3、对获取的棉网图像进行系列预处理以便有利于对图像特征的提取； 步骤4、对经预处理后棉网图像中棉结、杂质进行特征参数提取，通过程序识别棉网中 的棉结、杂质；步骤5、建立棉网图像与棉网均勻度的关系模型，以及棉网图像与棉网重量的关系模 型，通过程序计算棉网均勻度及棉网重量不勻；步骤6、对于已识别的棉结、杂质，计算得到的棉网均勻度和棉网重量不勻，由棉网质量 检测结果装置(C)的计算机主机(15)统计结果，液晶显示器(16)显示检测结果。
8.如权利要求7所述的一种检测方法，其特征在于，步骤2中所述扫描频率、曝光时间 与棉网(7)幅宽和输出速度之间关系为
9.如权利要求7所述的一种检测方法，其特征在于，步骤3所述的系列预处理步骤依次 为背景不勻调整、图像增强及图像滤波。
10.如权利要求7所述的一种检测方法，其特征在于，所述步骤4为首先用图像分割 方法计算分割阈值T，把棉网图像中疑似棉结、杂质的像素点从图像中分离出来，然后选取一定范围的面积阈值S对分割后的疑似棉结、杂质进行判断，以此确定棉结、杂质，最后根 据棉结、杂质的位置进行标记。
11.如权利要求7所述的一种检测方法，其特征在于，步骤5中所述建立棉网图像与棉 网均勻度的关系模型及所述建立棉网图像与棉网重量的关系模型的步骤为步骤5. 1、设共有L幅棉网图像待处理，则建立棉网图像序列I1, 1 = 1，2，3...L，每幅 棉网图像的分辨率为HXV，H为横向分辨率，V为纵向分辨率，将每幅棉网图像按一定的大 小分割成NXM个子图像，N为横向分割数，M为纵向分割数，每张子图像的分辨率为AXB， A为横向分辨率，B为纵向分辨率； 步骤5. 2、棉网均勻度
全文摘要
本发明提供了一种基于计算机视觉的梳棉机棉网质量在线检测装置，其特征在于包括逐行线扫描的摄像装置，摄像装置设于棉网输出装置的出口上方，在摄像装置旁设有光源，光源与摄像装置成一定角度，逐行线扫描的摄像装置连接棉网质量检测结果装置。本发明的另一个技术方案是提供了一种利用上述设备的检测方法，其特征在于，利用上述设备识别出棉结、杂质，计算得到的棉网均匀度和棉网重量不匀后，显示检测结果。本发明检测结果准确、客观，从而由棉网质量可对比和预测生条质量，大大降低了工人检测劳动强度。
文档编号G01N21/89GK102103090SQ201010577199
公开日2011年6月22日 申请日期2010年12月7日 优先权日2010年12月7日
发明者李美玲, 郁崇文, 郑爱军, 陈俊琰 申请人:东华大学