一种利用线阵数字相机检测纱线毛羽指标的检测装置及检测方法与流程

本发明涉及纺织行业中纱线质量检测技术领域，尤其涉及一种利用线阵数字相机检测纱线毛羽指标的检测装置及检测方法。

背景技术：

纱线是纺纱企业的最终产品，是织造企业的主要原料。纱线的各项性能指标对纺织企业至关重要，其中纱线的毛羽是纱线生产和交易时的重要指标，对生产质量控制意义重大，对交易双方的利益直接相关。快速、便捷、准确的纱线毛羽指标测量仪器，对纱线的生产质量控制和买卖交易具有十分重要的意义。

一直以来，纱线毛羽测试使用的是光敏元件的测量系统，该系统利用投影计数法进行毛羽数量的测试，通过固定在特定位置的光敏元件进行毛羽检测,毛羽的定位、检测长度等都由硬件部分完成，配合软件进行结果显示和统计值计算，所以该系统灵活性不够，并且元件无替代性，无法升级换代。

技术实现要素：

针对上述缺陷或不足，本发明的目的在于提供一种利用线阵数字相机检测纱线毛羽指标的检测装置及检测方法。

为达到以上目的，本发明的技术方案为：

一种利用线阵数字相机检测纱线毛羽指标的检测装置，包括纱路系统、纱线投影成像系统、以及成像检测系统，所述纱路系统牵引纱线定速通过纱线投影成像系统，所述纱线投影成像系统对纱线投影放大成像，成像检测系统对投影放大成像后的图像进行连续采集、传输以及分析，得到统计数据。

所述纱路系统包括电磁阻尼器、大导纱轮、挡纱棒、牵引罗拉、以及小导纱轮；所述纱线依次穿过电磁阻尼器、小导纱轮、纱线投影成像系统、大导纱轮挡纱棒、以及牵引罗拉，通过牵引罗拉对纱线进行牵引。

所述纱线投影成像系统包括链接筒，所述链接筒前端设置有光源，链接筒中部设置有数据采集区；所述数据采集区包括一组透镜，所述透镜包括设置在链接筒端的平行光透镜组和后端的放大透镜组，光源经过平行光透镜组被折射为平行光，纱线通过检测区对平行光遮挡形成纱线阴影，然后光线经过后端放大透镜组放大成像，以使得在成像检测系统中得到感光阵面图像。

所述成像检测系统包括黑白线阵数字相机以及处理器，黑白线阵数字相机连续采集纱线投影放大成像得到图像并传输到处理器，处理器对图像进行处理后得到统计数据。

所述处理器对图像进行处理后得到统计数据具体包括：

读取图像的像素信息数据；

将每个像素信息数据中的灰度值信息进行二值化，得到二值化图像，并且根据像素宽度计算出固定长度的二值化图像包含的像素数；

根据设定的阀值统计纱线形成图像的像素数，像素数与像素直径相乘即得到纱线直径，并且将纱线直径的右边界位置定为毛羽判定的起始边界位置；

在距离毛羽起始边界位置整毫米长度处及设定的长度处对二值化图像进行灰度比较判断，大于灰度阈值的位置判定为有毛羽遮挡光线，小于灰度阈值的位置判定为无毛羽遮挡光线，若大于灰度阈值的连续像素个数大于设定值则判定该长度处存在毛羽，然后对判定存在的毛羽进行累加统计得到最终的毛羽数据，批次测试结束后，统计计算得到毛羽数据的统计数据；所述统计数据包括平均值、最大最小值、cv值、频数比、以及极差。

一种利用线阵数字相机检测纱线毛羽指标的检测方法，包括：

对纱线进行投影放大成像，得到放大成像；

对放大成像进行连续采集，得到纱线及毛羽的图像；

对采集到的图像进行灰度处理，得到图像的像素灰度信息数据；

将每个像素信息数据中的灰度值信息进行二值化，得到二值化图像，并且根据像素宽度计算出单位长度的二值化图像对应的像素数；

根据设定的灰度值阀值统计纱线形成图像的像素数，并且计算得到纱线直径，将纱线直径的右边界定为毛羽长度的起始边界位置；

在距离毛羽起始边界整毫米长度处及设定的长度处对二值化图像进行灰度比较判断，大于灰度阈值的位置判定为有毛羽遮挡光线，小于灰度阈值的位置判定为无毛羽遮挡光线，若大于灰度阈值的连续像素个数大于设定值则判定该长度处存在毛羽，然后对判定存在的毛羽进行累加统计得到最终的毛羽数据，批次测试结束后，统计计算得到毛羽数据的统计数据。

所述统计数据包括平均值、最大最小值、cv值、频数比、以及极差。

所述对采集到的图像进行灰度处理，得到图像的像素灰度信息数据具体包括：所采集的图像数据为单线阵的灰度图像，每个线阵由2048个灰度值组成，采集过程中，将500行线阵数据设置为一帧，每采集500行图像数据后触发回调函数，通过回调函数取得一帧图像的灰度值数据。

所述将每个像素信息数据中的灰度值信息进行二值化，得到二值化图像具体包括：对一帧灰度值数据进行逐行处理，并进行二值化，每个像素的灰度值为0～255的整数；

设定灰度值的阈值，大于灰度值的阈值赋值为0，小于灰度值的阈值赋值为1，完成对灰度值的二值化。

所述根据设定的阀值统计纱线形成图像的像素宽度，以确定纱线直径，并将纱线直径的右边界定为毛羽的边界位置具体包括：

在一行数据中连续1值的最长长度即为纱线投影所占像素的个数xi，纱线直径d等于500个xi的平均值乘以线阵每个像元的尺寸；

纱线直径d的边界为纱线毛羽计数的起始位置，计算毛羽数量时，根据一幅图像的灰度分布动态计算得到毛羽识别的灰度阈值，再根据毛羽长度所对应的像素位置，并根据投影计数法实时计数得到毛羽值，然后实时显示并在测试结束后计算得到统计数据。

与现有技术比较，本发明的有益效果为：

本发明提供了一种利用线阵数字相机检测纱线毛羽指标的检测装置，通过设置纱线投影成像系统和成像检测系统，并且利用纱线投影成像系统对纱线的影像进行放大，能够使得检测系统获得更加清楚的图像；提高了成像的效果，为后续的图像处理和分析提供了保障，进而提高了纱线毛羽检测数据的可靠性、稳定性和准确率，扩大了纱线毛羽检测系统的适用范围，提高了纱线毛羽检测仪器的稳定性。

进一步的，采用线阵相机黑白采集纱线毛羽数据，比光敏元件模块更加稳定和精确，与同等价位的面阵相机相比，采集图片的行频更高，效率更高，图像质量也更稳定。

进一步的，本发明还提供了一种利用线阵数字相机检测纱线毛羽指标的检测方法，通过对放大的图像进行获取和处理，统计计算得到毛羽数据的统计数据，与现有技术的毛羽测量仪器相比，在实现毛羽测量功能的同时增加了纱线直径测量的功能，纱线直径测量的精度可达到0.001mm，使得检测更加的精确和高效，降低误判。

进一步的，本发明测量纱线毛羽的长度指标设定更灵活，现有技术的指标设定为1～9mm整毫米数长度，发明测试量毛羽的长度指标除了1～9mm整毫米数长度以外，还添加了精确到0.1mm的自选长度指标。

附图说明

图1是本发明利用线阵数字相机检测纱线毛羽指标的检测装置结构侧面示意图；

图2是本发明利用线阵数字相机检测纱线毛羽指标的检测装置结构正面示意图；

图3是本发明放大投影系统结构示意图；

图4是本发明成像检测系统结构示意图。

图中，1—纱路系统；2—纱线投影成像系统；3—成像检测系统；4—纱线；5—牵引罗拉；11—电磁阻尼器；12—大导纱轮；13—挡纱棒；14—牵引罗拉；15—小导纱轮；21—链接筒；22—光源；23—数据采集区；31—黑白线阵数字相机；32—处理器。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

如图1所示，本发明提供了一种利用线阵数字相机检测纱线毛羽指标的检测装置，包括纱路系统1、纱线投影成像系统2、以及成像检测系统3，所述纱路系统1牵引纱线4定速通过纱线投影成像系统2，所述纱线投影成像系统2对纱线4投影放大成像，成像检测系统3对投影放大成像后的图像进行连续采集、传输以及分析，得到统计数据。

如图2所示，具体的，所述纱路系统1包括电磁阻尼器11、大导纱轮12、挡纱棒13、牵引罗拉14、以及小导纱轮15；所述纱线4依次穿过电磁阻尼器11、小导纱轮15、纱线投影成像系统2、大导纱轮12挡纱棒13、以及牵引罗拉14，通过牵引罗拉14对纱线4进行牵引，以保证光学系统与纱线4位置的相对固定，进而保证测试结果的一致性，牵引罗拉14为旋转电机加罗拉的组合，可牵引纱线4以设定的速度(30m/min、60m/min、100m/min)通过光学系统的检测区，电磁阻尼器11作用是给纱线4增加一定的张力。

如图3所示，所述纱线投影成像系统2包括链接筒21，所述链接筒21前端设置有光源22，链接筒21中部设置有数据采集区23；所述数据采集区23包括一组透镜，所述透镜包括设置在链接筒21端的平行光透镜组和后端的放大透镜组，光源经过平行光透镜组被折射为平行光，纱线4通过检测区对平行光遮挡形成纱线阴影，然后光线经过后端放大透镜组放大成像，以使得在成像检测系统3中得到感光阵面图像。

本发明光源22采用高功率轻便灯头为系统提供稳定光路输出，配备定制散热系统保证光源稳定长期工作。毛羽成像接收模块采用高速线阵相机，配合专业采集卡，为图像接收及处理提供技术保障。同时为了适应数字相机的更新换代，该装置设计为可适配不同型号的数字相机的系统。

优选地，如4所示，所述成像检测系统3包括黑白线阵数字相机31以及处理器32，黑白线阵数字相机31连续采集纱线投影放大成像得到图像并传输到处理器32，处理器32对图像进行处理后得到统计数据。为了保证成像清晰均匀，光源发出的光线经过链接筒内的光学放大系统处理，折射成均匀的平行光通过数据采集区域，同时按一定速度通过数据采集区域的纱线对平行光线形成遮挡，最终由数字相机接收光信号并转换为数字信号，通过相机配套的电缆将数据传送至计算机，由软件进行计算处理。

进一步优选地，本发明中所述处理器32对图像进行处理后得到统计数据具体包括：

读取图像的像素信息数据；

将每个像素信息数据中的灰度值信息进行二值化，得到二值化图像，并且根据像素宽度计算出固定长度的二值化图像包含的像素数；

根据设定的阀值统计纱线形成图像的像素数，像素数与像素直径相乘即得到纱线直径，并且将纱线直径的右边界位置定为毛羽判定的起始边界位置；

在距离毛羽起始边界位置整毫米长度处及设定的长度处对二值化图像进行灰度比较判断，大于灰度阈值的位置判定为有毛羽遮挡光线，小于灰度阈值的位置判定为无毛羽遮挡光线，若大于灰度阈值的连续像素个数大于设定值则判定该长度处存在毛羽，然后对判定存在的毛羽进行累加统计得到最终的毛羽数据，批次测试结束后，统计计算得到毛羽数据的统计数据；所述统计数据包括平均值、最大最小值、cv值、频数比、以及极差。

示例性的，运行时纱线4经过张力装置和导纱轮进入纱线投影成像系统2，黑白线阵数字相机连续采集纱线及毛羽图像，通过相机配套的通信线缆将图像像素灰度信息数据传输至主处理机，监控软件通过接口读取到图像的像素信息数据，所采集的图像数据为单线阵的灰度图像，每个线阵由2048个灰度值组成，采集过程中，将500行线阵数据设置为一帧，即每采集500行图像数据后触发回调函数，通过回调函数即可取得一帧图像的灰度值数据，灰度值数据保存于paddressdata指针中，然后对一帧灰度值数据进行逐行处理，并进行二值化。每个像素的灰度值为0～255的整数(黑色为0，白色为255)，我们根据多次试验结果设定灰度值的阈值，大于灰度值的阈值赋值为0，小于灰度值的阈值赋值为1，即可完成对灰度值的二值化，然后我们通过算法得出一行数据中连续1值的最长长度即为纱线投影所占像素的个数xi。那么，纱线的直径d就等于500个xi的平均值乘以线阵黑白相机每个像元的尺寸，而纱线直径的边界即纱线毛羽计数的起始位置，计算毛羽数量时，根据一幅图像的灰度分布动态计算得到毛羽识别的灰度阈值，再根据毛羽长度所对应的像素位置根据投影计数法实时计数得到毛羽值，然后实时显示并在测试结束后计算得到统计数据，统计数据包括最大值、最小值、平均值、变异系数cv值，毛羽极差，测试结束后保存相关数据。

本发明装置的优点是：

1.采用线阵相机黑白采集纱线毛羽数据，比光敏元件模块更加稳定和精确，与同等价位的面阵相机相比，采集图片的行频更高，效率更高，图像质量也更稳定。

2.测量的纱线毛羽长度精度更高，现有技术的毛羽长度测量精度为1mm，发明测量毛羽长度的精度达到0.1mm。

3.测量纱线毛羽的长度指标设定更灵活，现有技术的指标设定为1～9mm整毫米数长度，发明测试量毛羽的长度指标除了1～9mm整毫米数长度以外，还添加了精确到0.1mm的自选长度指标。

4.与现有技术的毛羽测量仪器相比，发明还在实现毛羽测量功能的同时增加了纱线直径测量的功能，纱线直径测量的精度可达到0.001mm。

本发明还提供了一种利用线阵数字相机检测纱线毛羽指标的检测方法，包括：

s1.对纱线4进行投影放大成像，得到放大成像；

本发明中具体采用上述的利用线阵数字相机检测纱线毛羽指标的检测装置中的纱线投影成像系统2进行放大。

s2.对放大成像进行连续采集，得到纱线及毛羽的图像；

s3.对采集到的图像进行灰度处理，得到图像的像素灰度信息数据；

所述对采集到的图像进行灰度处理，得到图像的像素灰度信息数据具体包括：所采集的图像数据为单线阵的灰度图像，每个线阵由2048个灰度值组成，采集过程中，将500行线阵数据设置为一帧，每采集500行图像数据后触发回调函数，通过回调函数取得一帧图像的灰度值数据。

s4.将每个像素信息数据中的灰度值信息进行二值化，得到二值化图像，并且根据像素宽度计算出单位长度的二值化图像对应的像素数；

所述将每个像素信息数据中的灰度值信息进行二值化，得到二值化图像具体包括：对一帧灰度值数据进行逐行处理，并进行二值化，每个像素的灰度值为0～255的整数；

设定灰度值的阈值，大于灰度值的阈值赋值为0，小于灰度值的阈值赋值为1，完成对灰度值的二值化。

s5.根据设定的灰度值阀值统计纱线形成图像的像素数，并且计算得到纱线直径，将纱线直径的右边界定为毛羽长度的起始边界位置；

s6.在距离毛羽起始边界整毫米长度处及设定的长度处对二值化图像进行灰度比较判断，大于灰度阈值的位置判定为有毛羽遮挡光线，小于灰度阈值的位置判定为无毛羽遮挡光线，若大于灰度阈值的连续像素个数大于设定值则判定该长度处存在毛羽，然后对判定存在的毛羽进行累加统计得到最终的毛羽数据，批次测试结束后，统计计算得到毛羽数据的统计数据。所述统计数据包括平均值、最大最小值、cv值、频数比、以及极差。

具体的，所述根据设定的阀值统计纱线形成图像的像素宽度，以确定纱线直径，并将纱线直径的右边界定为毛羽的边界位置具体包括：

在一行数据中连续1值的最长长度即为纱线投影所占像素的个数xi，纱线直径d等于500个xi的平均值乘以线阵每个像元的尺寸；

纱线直径d的边界为纱线毛羽计数的起始位置，计算毛羽数量时，根据一幅图像的灰度分布动态计算得到毛羽识别的灰度阈值，再根据毛羽长度所对应的像素位置，并根据投影计数法实时计数得到毛羽值，然后实时显示并在测试结束后计算得到统计数据。

对于本领域技术人员而言，显然能了解到上述具体事实例只是本发明的优选方案，因此本领域的技术人员对本发明中的某些部分所可能作出的改进、变动，体现的仍是本发明的原理，实现的仍是本发明的目的，均属于本发明所保护的范围。