一种用于检测织布机布铗刀口缝隙的非接触式检测系统及方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于检测织布机布铗刀口缝隙的非接触式检测系统及方法，该系统包括水平基座、压紧装置、支撑装置、光源提供装置、视觉检测装置和数据处理装置，压紧装置用于压紧待检测的布铗，支撑装置对布铗进行支撑，光源提供装置用于提供光源，视觉检测装置用于采集布铗刀口的图像信息，数据处理装置用于对图像信息进行处理，获得布铗刀口缝隙值，并予以显示。所述方法包括如下步骤：将待测布铗放入测量系统，视觉检测装置采集图像信息，计算机对图像信息进行处理，计算获得缝隙值，通过缝隙值与标准的比较，判断产品是否合格，若不合格重新装配后重复检测步骤。本发明具有高效、稳定、高精度的优点，能极大降低劳动强度、提高生产效率。
【专利说明】
一种用于检测织布机布铗刀口缝隙的非接触式检测系统及方法
技术领域
[0001 ]本发明属于布铗工件检测领域，更具体地，涉及一种用于检测织布机布铗刀口缝隙的非接触式检测系统及方法。【背景技术】
[0002]布铗是一种用于织布机加紧布料的工具，通过布铗刀口可实现对薄布料的夹紧， 其刀口缝隙的均匀性，对布料的夹紧起到至关的作用，因此，在实际生产过程中需实现布铗刀口缝隙的实时检测，以获知布铗刀口缝隙是否合适，以满足生产要求。
[0003]传统布铗刀口缝隙检测方法采用人工检测的方式，通过拉纸来确定缝隙大小是否均匀，但是这样的检测精度较低，且存在很大的主观性，要求工人有很强的动手能力和装配经验，对于一些技术不熟练的工人，产生废品的概率大，生产率低;并且人工检测刀口缝隙的方式效率低，往往需要操作数次才能主观判断布铗刀口是否合格。但在市场应用方面，对布铗有较高的精度要求和较大的需求量，一个布铗的刀口精度会影响大量布匹的质量，且目前市场上没有用于布铗刀口缝隙检测的装置。因此，急需设计一种能高效自动对布铗刀口缝隙大小进行准确测量，并对其质量是否合格进行判断的系统。
【发明内容】
[0004]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种用于检测织布机布铗刀口缝隙的非接触式检测系统及方法，其用于解决现有人工检测方式检测效率低，主观性强， 操作难度高，精确度低的问题，适用于布铗工件刀口缝隙的检测，具有测量精度高，效率高， 且测量稳定的优点。
[0005]为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提出了一种用于检测织布机布铗刀口缝隙的非接触式检测系统，其特征在于，所述检测系统包括水平基座、压紧装置、支撑装置、 光源提供装置、视觉检测装置和数据处理装置，其中:
[0006]所述压紧装置设于水平基座的一侧，其用于压紧待检测的布铗;所述支撑装置设于水平基座上，并设于所述布铗的底部，以对所述布铗进行支撑;所述光源提供装置设于支撑装置的两侧，其用于为视觉检测装置的检测提供光源;所述视觉检测装置设于水平基座的另一侧，其用于采集所述布铗刀口的图像信息;所述数据处理装置用于对所述图像信息进行数据处理，以获得布铗刀口的缝隙值，并予以显示。
[0007]作为进一步优选的，所述压紧装置包括压块支架、压块、压块提手和弹簧，所述压块支架为门框式结构，其设于所述水平基座的一侧，所述压块设于所述压块支架的中上部， 其用于压紧布铗，所述压块提手设于所述压块支架的顶部，其穿过所述压块支架与所述压块相连，所述压块提手和压块之间设有所述弹簧。
[0008]作为进一步优选的，所述支撑装置包括布铗支撑架、布铗支撑板和布铗定位螺钉， 其中，所述布铗支撑架固定于水平基座上，所述布铗支撑板位于所述布铗支撑架上并通过沉头螺钉与布铗支撑架固联，所述布铗定位螺钉通过所述布铗上的定位孔与所述布铗支撑板连接，所述布铗支撑板与所述布铗靠近所述压紧装置一侧的底部相抵以实现完全定位。
[0009]作为进一步优选的，所述光源提供装置包括LED光源支架、LED光源和光源挡板，所述LED光源支架位于所述布铗支撑装置的两侧，其固定于所述水平基座上，所述LED光源固定于所述LED光源支架上，所述光源挡板设于所述LED光源的一侧以调节光强强度。
[0010]作为进一步优选的，所述视觉检测装置包括镜头、工业相机、直线模组和光栅尺， 其中，所述镜头安装在所述工业相机上，所述工业相机置于手动角位台上，所述手动角位台则置于升降座上，所述镜头、工业相机和手动角位台能随着升降座的升降而上下移动，从而以调整镜头到布铗刀口的高度;所述直线模组包括底座和滑台，所述滑台能沿着所述底座滑动，所述升降座固定在所述直线模组的滑台上，所述滑台沿着底座运动时带动所述工业相机运动，从而使工业相机拍到不同位置的多幅图；所述光栅尺包括标尺光栅和光栅读数头，所述标尺光栅设在所述水平基座上，所述光栅读数头与所述滑台相连，并与所述滑台一起运动，以获知所述工业相机的位置。
[0011]作为进一步优选的，所述数据处理装置包括带显示器的计算机，该计算机用于对所述视觉检测装置获取的图像信息进行数据处理，以获得布铗刀口的缝隙值，并将缝隙值在所述显示器上予以显示。
[0012]作为进一步优选的，所述检测系统还包括外壳，所述外壳套装在所述压紧装置、支撑装置、光源提供装置、视觉检测装置和数据处理装置组成的整体的外部，并与所述水平基座相配合，其上设有两个开口，其中一个开口用于露出所述显示器，该显示器用于提供人机交互界面，并将缝隙值予以显示，另一个开口用于放入和取出待检测的布铗;所述显示器的下方设有控制按钮，以控制整个系统的运作。
[0013]按照本发明的另一方面，提供了一种用于检测织布机布铗刀口缝隙的非接触式检测方法，其采用所述检测系统进行检测，其包括如下步骤:
[0014]1)将待检测的布铗放入布铗支撑板上，并利用定位螺钉与布铗定位孔重合定位， 将布铗定位在支撑板上，然后利用压紧装置将布铗压紧；
[0015]2)开启LED光源，启动直线模组带动工业相机横移，从左至右采集整个布铗刀口缝隙的图像信息；
[0016]3)所述图像信息输送至计算机中，计算机对图像信息进行处理，计算得出缝隙值， 并将缝隙值显示于显示屏上；
[0017]4)计算机将缝隙值与标准缝隙进行比较判断是否符合要求:若符合要求则归类为合格产品，检测结束;若不符合要求则归类为不合格产品，然后转入步骤5);
[0018]5)将不合格产品重新装配，然后重复步骤1)_4)，直至缝隙值符合要求，检测结束。 [0〇19]进一步优选的，所述标准缝隙具体为0.1mm?0.2mm;判断标准为:布铗刀口测量值是否在标准缝隙范围内，若在此范围内，布铗合格，否则布铗不合格，重新装配。
[0020]总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点:
[0021]1.本发明只需人工把布铗放入压紧装置与支撑装置之中，压紧装置与支撑装置完成对布铗的定位和夹紧，视觉检测装置中相机做直线运动，使布铗各段被工业相机记录图像，只用一个工业相机即可测量数量较多较长的布铗零件，能够在车间生产现场使用，自动完成安装夹持和测量，具有高效、稳定、高精度的特点，能极大降低人工劳动强度、提高生产效率，避免人工测量中视觉疲劳引起测量误差等各种问题，并通过数据处理装置实现布铗工件刀口缝隙大小的自动测量与实时显示。
[0022]2.本发明的视觉检测装置中，手动角位台和升降座分别可以进行升降和旋转两个自由度的微调，通过升降微调调整镜头与布铗工件刀口缝隙在同一水平线上，通过旋转微调调整相机的视口与零件一致，避免出现获取的图像倾斜，通过手动角位台结合升降座可将工业相机微调至合适位置，以获取所需的图像。[〇〇23]3.本发明的布铗工件通过支撑装置的三根定位螺栓定位在支撑架上，压紧装置通过压缩弹簧和压块作用将布铗压紧在支撑架的基准面上，可实现布铗的稳定支撑与准确定位，压紧装置的压块与提手固联，通过操作提手控制压块的起降，可方便的实现布铗工件的取放。[〇〇24]4.本发明的测量系统为非接触测量，其能高效自动对布铗刀口缝隙大小进行准确测量，并对其质量是否合格进行判断，具有很大的市场价值，可较大的提高生产效率，减轻工人工作量并减少浪费，解决现有人工检测主观性大的问题。【附图说明】
[0025]图1是本发明实施例提供的非接触式检测系统的结构示意图；
[0026]图2是本发明的支撑装置的结构示意图；
[0027]图3是本发明的视觉检测装置的结构示意图；[〇〇28]图4是本发明的布铗结构示意图；
[0029]图5是本发明实施例提供的非接触式检测系统的整体结构示意图；
[0030]图6是本发明实施例提供的非接触式检测方法的流程图。【具体实施方式】
[0031]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0032]如图1所示，本发明实施例提供的一种用于检测织布机布铗刀口缝隙的非接触式检测系统，该检测系统包括水平基座100、压紧装置200、支撑装置210、光源提供装置、视觉检测装置400和数据处理装置，其中，所述水平基座100作为其他装置的支撑平台，主要起支撑作用，所述压紧装置200用于压紧待检测的布铗，所述支撑装置210用于稳定支撑待检测的布铗，所述光源提供装置用于为视觉检测装置400的检测提供光源，所述视觉检测装置 400用于采集布铗刀口的图像信息，所述数据处理装置用于对图像信息进行数据处理，以获得布铗刀口的缝隙值，并予以显示。通过上述各个装置的相互配合，可实现半自动化的布铗缝隙检测，具有高效、稳定、高精度的优点，能极大降低劳动强度、提高生产效率。[〇〇33]下面将分别对各个装置进行详细的说明和描述。[〇〇34]如图1所示，压紧装置200整体呈门框式结构，其设于水平基座100的一侧，主要包括压块支架204、压块203、压块提手201和弹簧202,所述压块支架204设于水平基座100的一侧，所述压块203设于压块支架204的中上部，其用于压紧布铗，所述压块提手201设于压块支架204的顶部，其穿过压块支架204的顶部并与压块203相连，所述压块提手201位于压块支架204顶部与压块203之间的部分套装有弹簧202。所述压紧装置200通过压缩弹簧202和压块203的作用将布铗压紧在支撑装置上，而压块203与提手201固联，通过操作提手控制压块的起降，便可方便布铗工件的取放。
[0035]如图2所示，支撑装置210设于水平基座100上，并设于布铗的底部，以对布铗进行支撑，其主要包括布铗支撑架211、布铗支撑板212和布铗定位螺钉213,其中，所述布铗支撑架211固定于水平基座100上，所述布铗支撑板212位于所述布铗支撑架211上并通过沉头螺钉与布铗支撑架211固联，所述布铗支撑板212与布铗靠近所述压紧装置200—侧的底部相抵以实现定位，所述布铗定位螺钉213通过布铗上的定位孔600与所述布铗支撑板212连接， 以实现布铗的定位与固定，所述定位螺钉具体为三根。其中，定位孔600为制造时基准孔，具有较高的精度较高。
[0036]如图1所示，光源提供装置包括两组，其分设于支撑装置210的两侧，每组光源提供装置包括LED光源支架301、LED光源300和光源挡板302,所述LED光源支架301位于压紧装置 200的前方，布铗支撑装置210的一侧，其固定于水平基座100上，所述LED光源300在获取图像时起背光作用，其固定于LED光源支架301上，所述光源挡板302设于LED光源300的旁侧， 并可滑动以调节光强强度。[〇〇37] 如图3所示，视觉检测装置400设于水平基座100的另一侧，所述视觉检测装置400 包括镜头401、工业相机402、直线模组420和光栅尺430，其中，所述镜头401安装在工业相机 402上，具体为前端，所述工业相机402置于手动角位台411上，所述手动角位台411则置于升降座412上，所述镜头401、工业相机402和手动角位台411能随着升降座412的升降而上下移动，从而以调整镜头401到布铗刀口 610的高度，以适用于不同尺寸的布铗，所述手动角位台 411与升降座412竖直滑动连接，并能够通过紧定螺丝固定，手动角位台411和升降座412分别可以进行旋转和升降两个自由度的微调，升降微调主要用来调整镜头401，使其与布铗工件刀口缝隙在同一水平线上，旋转微调主要用来调整工业相机402的视口与布铗刀口缝隙一致，避免出现获取的图像倾斜的现象，通过手动角位台411和升降座412可将工业相机402 微调至合适位置，然后由工业相机402在移动定位后获取图像。所述直线模组420的作用是带动相机做直线运动，使相机到达指定的地方进行图像拍摄，其由步进电机驱动，以将转动转化为直线运动，步进电机通过联轴器与直线模组相连，步进电机每转动一圈，直线模组就直线运动一个螺距，该直线模组主要包括底座421和滑台422,所述滑台422能沿着底座421 滑动，所述升降座412固定在所述直线模组420的滑台422上，所述滑台422沿着底座421运动时带动工业相机402运动，从而使工业相机402拍到不同位置的多幅图；所述光栅尺包括标尺光栅430和光栅读数头431，所述标尺光栅430设在水平基座上，所述光栅读数头431与所述滑台422相连，并与滑台422—起运动，以获知工业相机402的具体位置，实现定位拍摄，具体的，滑台沿直线模组运动时，读数头读出滑台运动距离。进一步的，工业相机402通过相机支架410安装在手动角位台411上。[〇〇38]另外，数据处理装置用于对图像信息进行数据处理，以获得布铗刀口的缝隙值，并予以显示，其主要包括带显示器的计算机，该计算机用于对视觉检测装置400获取的图像信息进行数据处理，以获得布铗刀口的缝隙值，并将缝隙值在所述显示器上予以显示。
[0039]如图5所示，本检测系统还包括外壳500,该外壳500套装在压紧装置200、支撑装置 210、光源提供装置、视觉检测装置400和数据处理装置组成的整体的外部，并与所述水平基座100相配合，如此通过外壳500与水平基座100的配合，将压紧装置200、支撑装置210、光源提供装置、视觉检测装置400和数据处理装置包裹在内，使得各个装置集成为一体，便于操作。所述外壳500上设有两个开口，其中一个开口用于露出所述计算机的显示器，该显示器可提供人机交互界面，开机后进入软件交互界面，工作完成后显示检测布铗狭缝的结果图表，所述显示器的下方设有控制按钮511，以控制整个系统的运作；另一个开口用于放入和取出待检测的布铗。
[0040]如图6所示，本发明实施例还提供了一种用于检测织布机布铗刀口缝隙的非接触式检测方法，该方法主要包括如下步骤:
[0041]1)将待检测的布铗放入布铗支撑板212上，并利用定位螺钉213与布铗定位孔重合定位，将布铗定位在支撑板212上，然后利用压紧装置200将布铗压紧；[〇〇42] 2)开启LED光源300,按下按钮511上的启动按钮启动直线模组420带动工业相机 402横移，从左至右采集整个布铗刀口缝隙610(自然状况下刀口到布铗本体之间的缝隙)的图像彳目息；[〇〇43] 3)所述图像信息输送至计算机中，计算机对图像信息进行处理，计算得出缝隙值， 并将缝隙值显示于显示屏上，其中，对图像进行处理获得缝隙值由计算机完成，其可由多种方式实现，本发明在此进行示例性说明，采用如下方式进行处理，包括如下步骤:
[0044]步骤1:将RGB图转换为灰度图像，并截取缝隙所在有效区域；
[0045]步骤2:图像翻转，由于算法的实现采用vs+opencv平台，考虑到后续读取图像像素点的快速性，减少计算量；
[0046]步骤3:运用sobel算子计算纵向梯度，并判断该梯度是否满足边缘条件，若满足条件则将其作为有效点并画出；
[0047]步骤4:寻找梯度的极大值点与极小值小点，并将相应坐标相减。运用这方法的前提是保证所采集的图像为水平，即缝隙方向为水平，相减得到像素空间缝隙大小；最后，对得到的数据进行误差判断，并剔除粗大误差后再计算出平均值，作为最后测量值。
[0048]4)计算机将缝隙值与标准缝隙进行比较，判断是否符合要求:若符合要求则归类为合格产品，检测结束;若不符合要求则归类为不合格产品，然后转入步骤5)。
[0049]具体地，选择0.1mm?0.2mm为具体的标准缝隙，若缝隙超过此范围，生产薄织物容易造成打滑脱铗。判断标准为刀口缝隙值是否位于0.1mm?0.2mm之间，若在此范围内，贝1J布铗合格，否则布铗不合格，重新装配。
[0050] 5)将不合格产品重新装配，然后重复步骤1)_4)，直至缝隙值符合要求，检测结束。
[0051]以下为本发明的具体实施例，对本发明进行进一步的描述。
[0052]拿到一个布铗以后，首先将布铗放入装置中，具体做法是将一个待检测的布铗放入布铗支撑板212上，并用定位螺钉213利用布铗定位孔重合定位，然后拉动压紧装置200将布铗压紧。[〇〇53]然后启动机器，开启LED光源300使灯开始发光，然后按下按钮511上的启动按钮启动直线模组420，模组滑台带动工业相机402开始移动。[〇〇54]等待布铗移动、拍摄和图像处理完毕以后，计算机显示布铗的刀口缝隙大小是否合格，合格则可以留下，不合格则需要重新装配。
[0055]综上，本发明可实现布铗狭缝宽度的自动化测量，并可将缝隙值予以实时显示，具有高效、稳定、高精度的特点，能有效避免测量过程中可能发生的人为失误，去掉了主观因素，并提尚了检测的效率。[〇〇56]本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种用于检测织布机布铗刀口缝隙的非接触式检测系统，其特征在于，所述检测系 统包括水平基座(100)、压紧装置(200)、支撑装置(210)、光源提供装置、视觉检测装置 (400)和数据处理装置，其中:所述压紧装置(200)设于水平基座(100)的一侧，其用于压紧待检测的布铗;所述支撑 装置(210)设于水平基座(100)上，并设于所述布铗的底部，以对所述布铗进行支撑;所述光 源提供装置设于支撑装置(210)的两侧，其用于为视觉检测装置(400)的检测提供光源;所 述视觉检测装置(400)设于水平基座(100)的另一侧，其用于采集所述布铗刀口的图像信 息;所述数据处理装置用于对所述图像信息进行数据处理，以获得布铗刀口的缝隙值，并予 以显不。2.如权利要求1所述的用于检测织布机布铗刀口缝隙的非接触式检测系统，其特征在 于，所述压紧装置(200)包括压块支架(204)、压块(203)、压块提手(201)和弹簧(202)，所述 压块支架(204)为门框式结构，其设于所述水平基座(100)的一侧，所述压块(203)设于所述 压块支架(204)的中上部，其用于压紧布铗，所述压块提手(201)设于所述压块支架(204)的 顶部，其穿过所述压块支架(204)与所述压块(203)相连，所述压块提手(201)和压块(203) 之间设有所述弹簧(202)。3.如权利要求1或2所述的用于检测织布机布铗刀口缝隙的非接触式检测系统，其特征 在于，所述支撑装置(210)包括布铗支撑架(211 )、布铗支撑板(212)和布铗定位螺钉(213)， 其中，所述布铗支撑架(211)固定于水平基座(100)上，所述布铗支撑板(212)位于所述布铗 支撑架(211)上并通过沉头螺钉与布铗支撑架(211)固联，所述布铗定位螺钉(213)通过所 述布铗上的定位孔(600)与所述布铗支撑板(212)连接，所述布铗支撑板(212)与所述布铗 靠近所述压紧装置(200)—侧的底部相抵以实现完全定位。4.如权利要求3所述的用于检测织布机布铗刀口缝隙的非接触式检测系统，其特征在 于，所述光源提供装置包括LED光源支架(301)、LED光源(300)和光源挡板(302)，所述LED光 源支架(301)位于所述布铗支撑装置(210)的两侧，其固定于所述水平基座(100)上，所述 LED光源(300)固定于所述LED光源支架(301)上，所述光源挡板(302)设于所述LED光源 (300)的一侧以调节光强强度。5.如权利要求4所述的用于检测织布机布铗刀口缝隙的非接触式检测系统，其特征在 于，所述视觉检测装置(400)包括镜头(401)、工业相机(402)、直线模组(420)和光栅尺 (430)，其中，所述镜头(401)安装在所述工业相机(402)上，所述工业相机(402)置于手动角 位台(411)上，所述手动角位台(411)则置于升降座(412)上，所述镜头(401)、工业相机 (402)和手动角位台(411)能随着升降座(412)的升降而上下移动，从而以调整镜头(401)到 布铗刀口的高度;所述直线模组(420)包括底座(421)和滑台(422)，所述滑台(422)能沿着 所述底座(421)滑动，所述升降座(412)固定在所述直线模组(420)的滑台(422)上，所述滑 台(422)沿着底座(421)运动时带动所述工业相机(402)运动，从而使工业相机(402)拍到不 同位置的多幅图；所述光栅尺包括标尺光栅(430)和光栅读数头(431 )，所述标尺光栅(430) 设在所述水平基座上，所述光栅读数头(431)与所述滑台(422)相连，并与所述滑台(422) — 起运动，以获知所述工业相机(402)的位置。6.如权利要求5所述的用于检测织布机布铗刀口缝隙的非接触式检测系统，其特征在 于，所述数据处理装置包括带显示器的计算机，该计算机用于对所述视觉检测装置(400)获取的图像信息进行数据处理，以获得布铗刀口的缝隙值，并将缝隙值在所述显示器上予以 显不〇7.如权利要求6所述的用于检测织布机布铗刀口缝隙的非接触式检测系统，其特征在 于，所述检测系统还包括外壳(500)，所述外壳(500)套装在所述压紧装置(200)、支撑装置 (210)、光源提供装置、视觉检测装置(400)和数据处理装置组成的整体的外部，并与所述水 平基座相配合，其上设有两个开口，其中一个开口用于露出所述显示器，该显示器用于提供 人机交互界面，并将缝隙值予以显示，另一个开口用于放入和取出待检测的布铗;所述显示 器的下方设有控制按钮(511)，以控制整个系统的运作。8.—种用于检测织布机布铗刀口缝隙的非接触式检测方法，其特征在于，其采用如权 利要求1-7所述的检测系统进行检测，其包括如下步骤:1)将待检测的布铗放入布铗支撑板(212)上，并利用定位螺钉(213)与布铗定位孔重合 定位，将布铗定位在支撑板(212)上，然后利用压紧装置(200)将布铗压紧；2)开启LED光源(300)，启动直线模组(420)带动工业相机(402)横移，从左至右采集整 个布铗刀口缝隙(610)的图像信息；3)所述图像信息输送至计算机中，计算机对图像信息进行处理，计算得出缝隙值，并将 缝隙值显示于显示屏上；4)计算机将缝隙值与标准缝隙进行比较判断是否符合要求:若符合要求则归类为合格 产品，检测结束;若不符合要求则归类为不合格产品，然后转入步骤5);5)将不合格产品重新装配，然后重复步骤1)_4)，直至缝隙值符合要求，检测结束。9.如权利要求8所述的用于检测织布机布铗刀口缝隙的非接触式检测方法，其特征在 于，所述标准缝隙具体为〇.1mm?0.2mm;判断标准为:布铗刀口测量值是否在标准缝隙范围 内，若在此范围内，布铗合格，否则布铗不合格，重新装配。
【文档编号】B07C5/38GK106000903SQ201610307008
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月11日
【发明人】胡友民, 汪正勇, 熊唐程, 黄明昕, 胡广宙
【申请人】华中科技大学