无纺布污点检测系统、无纺布污点检测方法与流程

本发明实施例涉及机器视觉领域，特别涉及一种无纺布污点检测系统、无纺布污点检测方法。
背景技术：
：无纺布是一种非织造布，直接利用高聚物切片、短纤维或长丝将纤维通过气流或机械称王，然后经过水刺、针刺、热轧加固，最后经过整理形成的无编织的布料。在常规无纺布污点检测系统中，需要利用工业相机和光源对无纺布进行检测。光源发出光，光穿透无纺布形成带有明暗文理的图像，经工业相机捕捉并输入计算机中，再由计算机中的图像分析软件，找到图像中无纺布的布面上的污点。然而，现有的无纺布污点检测系统对无纺布的布面纹理非常敏感，当布面纹理发生变化或者无纺布厚度发生变化时，计算机根据工业相机捕捉到的图像难以正确检测出布面上的污点，容易发生误报。技术实现要素：为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种无纺布污点检测系统、无纺布污点检测方法。该技术方案如下：第一方面，提供了一种无纺布污点检测系统，该系统包括两根发光二极管led光源、工业相机、工业控制计算机、图像采集卡、可编程逻辑控制器plc以及编码器；一根所述led光源位于无纺布的布面上方，另一根所述led光源位于所述无纺布的布面下方；所述工业相机位于所述无纺布的布面上方，且所述工业相机位于所述布面上方的所述led光源的上方；两根所述led光源分别与所述工业控制计算机连接；所述图像采集卡与所述工业相机、所述编码器、所述工业控制计算机以及所述plc分别连接；所述编码器与所述plc连接。可选的，所述系统还包括若干个输出设备、若干个固态继电器、稳压器、光源控制器和开关电源；所述固态继电器与所述plc连接，所述输出设备与所述固态继电器连接；所述稳压器的输入端与所述电源连接，所述稳压器的输出端与所述工业控制计算机以及所述plc连接；所述开关电源的输入端与所述稳压器连接，所述开关电源的输出端与所述工业相机和所述编码器连接；每个所述光源控制器的输入端与所述稳压器连接，每个所述光源控制器的输出端与一个所述led光源连接。第二方面，提供了一种无纺布污点检测方法，该方法用于如上述第一方面所述的无纺布污点检测系统中，该方法包括：通过所述工业相机获取一帧图像；计算所述图像的平均灰度；检测所述平均灰度与灰度期望之差的绝对值是否小于灰度误差；若所述平均灰度与灰度期望之差的绝对值小于所述灰度误差，则根据所述图像方差调整位于所述无纺布的布面下方的所述led光源的电压；通过所述工业相机获取下一帧图像，根据所述下一帧图像检测所述布面是否存在污点。可选的，该方法还包括：若所述平均灰度与灰度期望之差的绝对值大于所述灰度误差，则检测所述平均灰度是否大于所述灰度期望；若所述平均灰度大于所述灰度期望，则令位于所述无纺布的布面上方的所述led光源的电压和位于所述无纺布的布面下方的所述led光源的电压分别下降第一预定值；若所述平均灰度不大于所述灰度期望，则令位于所述无纺布的布面上方的所述led光源的电压和位于所述无纺布的布面下方的所述led光源的电压分别上升第一预定值；重新执行所述通过所述工业相机获取一帧图像的步骤。可选的，所述根据所述图像方差调整位于所述无纺布的布面下方的所述led光源的电压，包括：计算所述图像的图像方差；令位于所述无纺布的布面下方的所述led光源的电压下降第一预定值，通过所述工业相机获取一帧第一图像，计算所述第一图像的第一图像方差；令位于所述无纺布的布面下方的所述led光源的电压上升第二预定值，通过所述工业相机获取一帧第二图像，计算所述第二图像的第二图像方差；令位于所述无纺布的布面下方的所述led光源的电压下降所述第一预定值；检测所述图像方差是否小于所述第一图像方差，且所述图像方差是否小于所述第二图像方差；若所述图像方差小于所述第一图像方差，且所述图像方差小于所述第二图像方差，则执行所述通过所述工业相机获取下一帧图像，根据所述下一帧图像检测所述布面的污点的步骤；若所述图像方差不小于所述第一图像方差，或所述图像方差不小于所述第二图像方差，则根据所述第一图像方差调整位于所述无纺布下方的所述led光源的电压。可选的，所述根据所述第一图像方差调整位于所述无纺布下方的所述led光源的电压，包括：检测所述第一图像方差是否小于所述图像方差；若所述第一图像方差小于所述图像方差，则令位于所述无纺布下方的所述led光源的电压下降所述第一预定值；若所述第一图像方差大于所述图像方差，则令位于所述无纺布下方的所述led光源的电压上升所述第一预定值；通过所述工业相机获取图像，重新执行所述计算所述图像的图像方差的步骤。本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过工业相机获取一帧图像，计算图像的平均灰度，根据平均灰度、灰度期望和图像方差自动调整led光源的电压，从而调整led光源的亮度，在调整led光源的亮度后再次获取图像，根据再次获取的图像检测布面是否存在污点；解决了检测时拍摄图像容易受到无纺布的纹理干扰，拍摄的图像不清晰的问题；达到了均匀拍摄的图像，提高图像清晰度以及检测的准确度和可靠性的效果。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是根据一示例性实施例示出的一种无纺布污点检测系统的结构示意图有；图2是根据一示例性实施例示出的一种无纺布污点检测系统的侧视图；图3是根据一示例性实施例示出的一种无纺布污点检测系统的电气连接图；图4是根据一示例性实施例示出的一种无纺布污点检测方法的流程图；图5是根据另一示例性实施例示出的一种无纺布污点检测方法的流程图；图6是根据另一示例性实施例示出的一种无纺布污点检测方法的流程图；图7是根据一示例性实施例示出的一种无纺布检测方法与现有检测方案的实施示意图。具体实施方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。请参考图1、图2和图3，其示出了本发明一个实施例提供的无纺布污点检测系统，该无纺布污点检测系统包括两根led(lightemittingdiode，发光二极管)、工业相机、工业控制计算机、图像采集卡、plc(programmablelogiccontroller，可编程逻辑控制器)以及编码器。一根led光源位于无纺布的布面上方，另一根led光源位于无纺布的布面下方。工业相机位于无纺布的布面上方，且工业相机位于布面上方的led光源的上方。如图1所示，一根led光源140位于无纺布130的布面上方，另一根led光源150位于无纺布130的布面下方，工业相机110和工业相机120位于无纺布130的布面上方，且工业相机110和工业相机120位于led光源140的上方。需要说明的是，工业相机的数量与布面宽度有关，多个工业相机的拍摄范围能够覆盖无纺布的宽度。图2是如图1所示的该无纺布污点检测系统的侧视图，led光源150与两个工业相机在同一个竖直平面上，led光源140倾斜照射无纺布130的布面；无纺布130被放置在托辊161和托辊162上。可选的，led光源140倾斜45度照射无纺布130的布面。两根led光源分别与工业控制计算机连接；图像采集卡与工业相机、编码器、工业控制计算机以及plc分别连接；编码器与plc连接；图3示例性地示出了该无纺布污点检测系统的电气连接示意图。如图3所示，该无纺布污点检测系统还包括若干个输出设备，若干个固态继电器、稳压器、光源控制器和开关电源。固态继电器与plc连接，输出设备与固态继电器连接；稳压器的输入端与电源连接，稳压器的输出端与工业控制计算机以及plc连接；开关电源的输入端与稳压器连接，开关电源的输出端与工业相机和编码器连接；每个光源控制器的输入端与稳压器连接，每个光源控制器的输出端与一个led光源连接。在图3中，led光源300通过光源控制器350与稳压器340连接，led光源310通过光源控制器351与稳压器340连接。稳压器340的输入端连接单相220v交流电，稳压器340的输出端还与工业控制计算机370和plc380连接。工业控制计算机370通过rs-485总线与光源控制器350、光源控制器351分别连接；工业控制计算机370还通过rs-485总线与plc380连接。led光源300通过光源电源线与光源控制器350的输出端连接；led光源310通过光源电源线与光源控制器351的输出端连接；工业相机320通过相机电源线与12v开关电源360的输出端连接。12v开关电源360的输入端与稳压器340的输出端连接，12v开关电源360的输出端还与编码器330连接；编码器330通过编码器电源线与12v开关电源360连接。编码器用于驱动工业相机。工业相机320通过相机数据线与图像采集卡390连接，图像采集卡390插入工业控制计算机370的pcie卡槽。图像采集卡390还通过两路信号线与编码器330连接。输出设备可以是报警灯、打标机等；固态继电器391的输出端可以连接报警灯，固态继电器392的输出端可以连接打标机，固态继电器393的输出端与输入端的连接方式请参见图3，这里不再赘述。图3中的粗实线表示rs-485总线，点划线表示电源线，虚线表示相机的数据线。需要说明的是，本发明实施例提供的无纺布污点检测系统中的各个元器件都为市售器件，表一示例性地示出了所采用的元器件的型号、品牌。表一器件类型品牌型号工业控制计算机研华510/610系列图像采集卡dalsaor-x1c0-xpd10工业相机dalsasf-20-04k40-00-r相机数据线ceimvc-1-1-1-10mled光源奥普特opt-lsg系列稳压器德力西tnd-1500vaplc三菱fx3u-16mr/es-a编码器内密控ovw2-1024-2mht12v开关电源明纬ned-75a在检测无纺布污点时，如果只在无纺布的布面下方设置led光源，工业相机拍摄到的图像的背景较亮、图像中的布面发黑，图像中的布面上有许多亮斑，这是由于光线从布面的缝隙中透过形成的；如果只在无纺布的布面上方设置led光源，工业相机拍摄到的图像的背景发黑、图像中的布面较亮，图像中的布面可以看到许多黑斑，这是由于布面的缝隙无法反射光线，导致画面上该区域为黑色。本发明提供的无纺布污点检测系统，在检测无纺布污点时，位于无纺布的布面下方的led光源的亮度较弱，作为背景光，位于无纺布的布面上方的led光源的亮度较强，倾斜照射，工业相机获取与无纺布的布面对应的图像，工业控制计算机根据获取到的图像的平均灰度以及图像方差自动调整两根led光源的电压，以改变两根led光源的亮度，令工业相机拍摄的图像清晰，能够明显区分出无纺布的布面以及布面上的异物，解决了无纺布的纹理给图像带来干扰，降低污点检测的准确度的问题，达到了提高检测的准确度和可靠性，以及减少人工操作的效果。请参考图4，其示出了本发明一个实施例提供的无纺布污点检测方法的流程图。该无纺布污点检测方法适用于如图1、图2、图3所示的无纺布污点检测系统中。如图4所示，该无纺布污点检测方法可以包括以下步骤：步骤401，通过工业相机获取一帧图像。在检测无纺布上的污点之前，通过工业相机获取一帧图像，工业相机将该图像通过图像采集卡发送给工业控制计算机。工业控制计算机根据该图像自动调整两根led光源的亮度。步骤402，计算图像的平均灰度。工业控制计算机根据预先安装的软件程序计算图像的平均灰度。步骤403，检测平均灰度与灰度期望之差的绝对值是否小于灰度误差。工业控制计算机检测图像的平均灰度与灰度期望之差的绝对值是否小于灰度误差。可选的，灰度误差是预先设置的。灰度期望与无纺布的材料无关，一般情况下，灰度期望设定在128至160之间。若平均灰度与灰度期望之差的绝对值小于灰度误差，则执行步骤404。步骤404，若平均灰度与灰度期望之差的绝对值小于灰度误差，则根据图像方差调整位于无纺布的布面下方的led光源的电压。工业控制计算机根据图像方差自动调整位于无纺布的布面下方的led光源的电压，由于led光源的电压变化，led光源的亮度也会发生变化。步骤405，通过工业相机获取下一帧图像，根据下一帧图像检测布面是否存在污点。调整led光源的电压后，工业相机获取下一帧图像，此时，工业相机获取的图像较调整电压之前的图像更清晰，根据下一帧图像能够准确地检测无纺布的布面是否存在污点，当布面上存在污点时，能够清楚地确定污点的类型。综上所述，本发明实施例提供的无纺布污点检测方法，通过工业相机获取一帧图像，计算图像的平均灰度，根据平均灰度、灰度期望和图像方差自动调整led光源的电压，从而调整led光源的亮度，在调整led光源的亮度后再次获取图像，根据再次获取的图像检测布面是否存在污点；解决了检测时拍摄图像容易受到无纺布的纹理干扰，拍摄的图像不清晰的问题；达到了均匀拍摄的图像，提高图像清晰度以及检测的准确度和可靠性的效果。请参考图5，其示出了本发明另一个实施例提供的无纺布污点检测方法的流程图。该无纺布污点检测方法适用于如图1、图2、图3所示的无纺布污点检测系统中。如图5所示，该无纺布污点检测方法可以包括以下步骤：步骤501，通过工业相机获取一帧图像。在检测无纺布上的污点之前，通过工业相机获取一帧图像，工业相机将该图像通过图像采集卡发送给工业控制计算机。工业控制计算机根据该图像自动调整两根led光源的亮度。步骤502，计算图像的平均灰度。工业控制计算机根据预先安装的软件程序计算图像的平均灰度。步骤503，检测平均灰度与灰度期望之差的绝对值是否小于灰度误差。工业控制计算机检测图像的平均灰度与灰度期望之差的绝对值是否小于灰度误差。灰度期望与无纺布的材料无关，一般情况下，灰度期望设定在128至160之间。若平均灰度与灰度期望之差的绝对值不小于灰度误差，则执行步骤504；若平均灰度与灰度期望之差的绝对值小于灰度误差，则执行步骤507。步骤504，若平均灰度与灰度期望之差的绝对值大于灰度误差，则检测平均灰度是否大于灰度期望。步骤505，若平均灰度大于灰度期望，则令位于无纺布的布面上方的led光源的电压和位于无纺布的布面下方的led光源的电压分别下降第一预定值。可选的，第一预定值是预先设置的。第一预定值为0.05v。步骤506，若平均灰度不大于灰度期望，则令位于无纺布的布面上方的led光源的电压和位于无纺布的布面下方的led光源的电压分别上升第一预定值。执行步骤505或步骤506之后，重新执行步骤501。步骤507，若平均灰度与灰度期望之差的绝对值小于灰度误差，则根据图像方差调整位于无纺布的布面下方的led光源的电压。具体地，根据图像方差调整位于无纺布的布面下方的led光源的电压，可由如下几个步骤实现，如图6所示：步骤5071，计算图像的图像方差。按如下公式计算图像的图像方差：其中，m表示图像均值，w表示图像宽度，h表示图像高度，i(i,j)表示图像(i,j)坐标出的灰度值，σ2表示图像方差。步骤5072，令位于无纺布的布面下方的led光源的电压下降第一预定值，通过工业相机获取一帧第一图像，计算第一图像的第一图像方差。可选的，第一预定值是预先设置的。第一预定值为0.05v。第一图像的第一图像方差按公式一和公式二计算。步骤5073，令位于无纺布的布面下方的led光源的电压上升第二预定值，通过工业相机获取一帧第二图像，计算第二图像的第二图像方差。可选的，第二预定值是预先设置的。第二预定值为0.1v。第二图像的第二图像方差按公式一和公式二计算。步骤5074，令位于无纺布的布面下方的led光源的电压下降第一预定值。步骤5075，检测图像方差是否小于第一图像方差，且图像方差是否小于第二图像方差。若图像方差小于第一图像方差，且图像方差小于第二图像方差，则执行步骤508。若图像方差不小于第一图像方差，或图像方差不小于第二图像方差，则执行步骤5076。步骤5076，若图像方差不小于第一图像方差，或图像方差不小于第二图像方差，则根据第一图像方差调整位于无纺布下方的led光源的电压。具体地，检测第一图像方差是否小于图像方差。若第一图像方差小于图像方差，则令位于无纺布下方的led光源的电压下降第一预定值。若第一图像方差大于图像方差，则令位于无纺布下方的led光源的电压上升第一预定值。执行完步骤5076后，再次通过工业相机获取图像，重新执行步骤5071。工业控制计算机根据图像方差自动调整位于无纺布的布面下方的led光源的电压，由于led光源的电压变化，led光源的亮度也会发生变化。步骤508，通过工业相机获取下一帧图像，根据下一帧图像检测布面是否存在污点。调整led光源的电压后，工业相机获取下一帧图像，此时，工业相机获取的图像较调整电压之前的图像更清晰，根据下一帧图像能够准确地检测无纺布的布面是否存在污点，当布面上存在污点时，能够清楚地确定污点的类型。综上所述，本发明实施例提供的无纺布污点检测方法，通过工业相机获取一帧图像，计算图像的平均灰度，根据平均灰度、灰度期望和图像方差自动调整led光源的电压，从而调整led光源的亮度，在调整led光源的亮度后再次获取图像，根据再次获取的图像检测布面是否存在污点；解决了检测时拍摄图像容易受到无纺布的纹理干扰，拍摄的图像不清晰的问题；达到了均匀拍摄的图像，提高图像清晰度以及检测的准确度和可靠性的效果。另外，工业控制计算机能够根据获取到的图像自动调整两根led光源的亮度，减少了人工操作，提高了检测效率。在一个示例性实施例中，采用三者方式检测三种不同的无纺布污点，第一种方式为本发明实施例所提供的无纺布污点检测系统以及无纺布污点检测方法，也即在无纺布的布面上方和下方分别放置一根led光源，第二种方式为在无纺布的布面下方放置根led光源，第三种方式为在无纺布的布面上方放置一根led光源。如图7所示，图a、图b、图c的污点类型为毛发，图a是采用本发明实施例提供的无纺布污点检测系统获取的图像，图b是采用在无纺布的布面下方放置一根led光源的方式获取的图像，图c是采用在无纺布的布面上方放置一根led光源的方式获取的图像，从图a、图b、图c可以看出，采用本发明实施例提供的无纺布污点检测系统以及无纺布污点检测方法获取的图像纹理清晰，能够清楚地分辨出布面污点；图d、图e、图f的污点类型为蚊虫，图d是采用本发明实施例提供的无纺布污点检测系统获取的图像，图e是采用在无纺布的布面下方放置一根led光源的方式获取的图像，图f是采用在无纺布的布面上方放置一根led光源的方式获取的图像，从图d、图e、图f可以看出，采用本发明实施例提供的无纺布污点检测系统以及无纺布污点检测方法获取的图像纹理清晰，能够清楚地分辨出布面污点；图g、图h、图i的污点类型为毛屑，图g是采用本发明实施例提供的无纺布污点检测系统获取的图像，图h是采用在无纺布的布面下方放置一根led光源的方式获取的图像，图i是采用在无纺布的布面上方放置一根led光源的方式获取的图像，从图g、图h、图i可以看出，采用本发明实施例提供的无纺布污点检测系统以及无纺布污点检测方法获取的图像纹理清晰，能够清楚地分辨出布面污点，而采用在无纺布的布面下方放置led光源或在无纺布的布面上方方式led光源的方式获取的图像都难以区分出污点。需要说明的是：上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12