专利名称：一种非接触式氨纶整经断头检测方法
技术领域：
本发明涉及一种非接触式氨纶整经断头检测方法，用工业相机、计算芯片、光源和可编程控制器等，在现有氨纶整经机上装配氨纶整经断头自动检测系统，其属于新型纺织检测领域，具体涉及到氨纶纱线图像的采集与处理技术、自动控制技术等。
背景技术：
整经是将一定根数的经纱按工艺设计规定的幅宽和长度，以均匀的、适宜的张力平行卷绕在经轴或织轴上的工艺过程，是织前准备的关键工序之一。经轴或织轴质量的好坏将直接影响到浆轴的好坏和织机的效率，对下个工序的生产效率和产品量影响很大。整经断头自停是否及时是织轴或经轴卷绕质量好坏的一个主要因素。目前纺织行业使用的整经机断纱检测系统大体可以分为两类一类是机械式电气接触式检测装置，如跌落式检测装置；另一类是电子式检测装置，如电容式传感器和光电式传感器检测装置等。对于高弹性纱线，例如氨纶，停经片自身重量会使氨纶产生很大变形，给氨纶附加额外张力，且容易引起系统断纱误判。传统的接触式检测装置，其核心是以停经片来完成断纱检测的，氨纶的这种性能限制了传统机械式和电子式检测系统的使用，这就要求对氨纶的整经断纱检测系统应当使用更加灵敏、可靠的非接触式传感器，尽量减少弹性纱线与机器的接触点。本发明给出了一种基于图像分析的非接触式氨纶整经断头自动检测方法。发明包括以下内容(1)利用工业相机、计算芯片、光源和可编程控制器等，在现有氨纶整经机上装配氨纶整经断头自动检测系统；(2)利用工业相机采集整经过程中氨纶纱线图像，并将采集到的图像输入到计算机芯片中；(3)利用图像分析技术对氨纶纱线图像进行处理，统计图像中的氨纶纱线根数；(4)根据氨纶纱线根数的检测结果，判断整经过程中是否有氨纶纱线发生断头，如发生断头将信号输入到可编程控制器中，由可编程控制器控制氨纶整经机，使其停车。氨纶纱线断头检测的具体流程如图1所示。
发明内容
本发明的目的是提供一种非接触式氨纶整经断头检测方法，用于氨纶整经过程中纱线断头的自动检测。本发明采用的技术方案如下(I)利用工业相机、计算芯片、光源和可编程控制器等，在氨纶整经机上安装氨纶纱线断头自动检测系统，用于在整经过程中氨纶纱线断头的非接触式自动检测；(2)相机能够采集到氨纶整经机在整经过程中的所有氨纶纱线图像，且氨纶纱线清晰可辨，每根氨纶纱线至少占I个独立的像素，相机能够将采集到的氨纶纱线图像通过数据接口输送到计算芯片中；(3)计算芯片能够通过数据通讯接口获取工业相机采集到的氨纶纱线图像，并完成氨纶纱线图像处理，检测到图像中包含的氨纶纱线根数，以判断整经过程中氨纶是否发生断头，并能够通过输出接口将检测结果输送到可编程可编程控制器中，所采用的计算芯片可以是能够完成图像处理的计算机CPU、DSP芯片、ARM芯片和FPGA芯片等；(4)可编程控制器通过数据通讯接口接受计算芯片的断头检测结果，当发生断头时，控制氨纶整经机的主机，使其停车，由工人完成氨纶纱线接头。
图1氨纶纱线断头检测流程图2氨纶纱线整经断头检测系统1-筒子纱2-筒子架3-分绞筘4、10-导纱杆5、11-后筘6、14-导纱辊7-光源8-工业相机9-计算机12-上蜡辊13-伸缩筘15-经轴16-相机支架图3未发生断头时氨纶纱线图像图4发生断头时氨纶纱线图像图5氨纶纱线图像阈值结果
具体实施例方式图2为氨纶整经过程中氨纶纱线断头自动检测系统。筒子纱I放置于筒子架2上，常用的筒子架为组合车式筒子架；纱线讲过分绞筘3完成初步梳理，然后通过导纱杆4和后筘5，氨纶纱线逐渐排列均匀；在经过导纱棍6后，氨纶纱线排列均匀且平整，在导纱辊6和导纱杆10之间安装光源7和工业相机8，完成氨纶纱线图像的采集；当检测到纱线断头后，将断头信号输送给氨纶整经机，使机器停车。本发明提出的图像采集点距离经轴15还有一段距离，系统识别纱线断头后能够避免断纱卷入纱层，及时停车，可以防止倒断头、绞头，从而提高整经质量。图3为一幅发明实例中采集到的氨纶纱线图像，此时纱线未发生断头。图4为发生断头时的氨纶纱线图像。在计算芯片中，对采集到氨纶纱线做阈值处理，分割出纱线的位置。发明实例中，在氨纶纱线下方放置黑色背景，光源采用白色LED光源，纱线与背景之间反差较大，阈值选择较为容易，发明实例中以整幅图像的均值作为阈值，完成氨纶纱线图像的分割，图5为图3的阈值分割结果。选择图5所示的图像中间一行像素作为氨纶纱线根数的计数线，从左往右遍历，当图像中由黑色背景点过渡到白色纱线点时，将氨纶纱线根数加I。当氨纶纱线发生断头，检测到的氨纶纱线根数会减少，此时将断头信号发送给可编程控制器，由可编程控制器发出停车信号，控制氨纶整经机主机停车，由工人完成断纱的接头。
权利要求
1.一种非接触式氨纶整经断头检测方法，其特征在于:利用工业相机、计算芯片、光源和可编程控制器等，在氨纶整经机上安装氨纶纱线断头自动检测系统，用于在整经过程中氨纶纱线断头的非接触式自动检测。
2.根据权利要求1的工业相机，其特征在于:相机能够采集到氨纶整经机在整经过程中的所有氨纶纱线图像，且氨纶纱线清晰可辨，每根氨纶纱线至少占I个独立的像素，相机能够将采集到的氨纶纱线图像通过数据接口输送到计算芯片中。
3.根据权利要求1计算芯片，其特征在于:计算芯片能够通过数据通讯接口获取工业相机采集到的氨纶纱线图像，并完成氨纶纱线图像处理，检测到图像中包含的氨纶纱线根数，以判断整经过程中氨纶是否发生断头，并能够通过输出接口将检测结果输送到可编程可编程控制器中，所采用的计算芯片可以是能够完成图像处理的计算机CPU、DSP芯片、ARM芯片和FPGA芯片等。
4.根据权利要求1的光源，其特征在于:光源的照明亮度、均匀度、发光的光谱特性也必须符合氨纶纱线断头检测的要求，能够在一定背景的配合下，清晰显示氨纶纱线。
5.根据权利要求1的可编程控制器，其特征在于:通过数据通讯接口接受计算芯片的断头检测结果，当发生断头时，控制氨纶整经机的主机，使其停车，由工人完成氨纶纱线接头。
全文摘要
一种非接触式氨纶整经断头检测方法属于新型纺织检测领域。本发明给出了一种基于图像分析的非接触式氨纶整经断头自动检测方法。发明包括以下内容(1)利用工业相机、计算芯片、光源和可编程控制器等，在现有氨纶整经机上装配氨纶整经断头自动检测系统；(2)利用工业相机采集整经过程中氨纶纱线图像，并将采集到的图像输入到计算机芯片中；(3)利用图像分析技术对氨纶纱线图像进行处理，统计图像中的氨纶纱线根数；(4)根据氨纶纱线根数的检测结果，判断整经过程中是否有氨纶纱线发生断头，如发生断头将信号输入到可编程控制器中，由可编程控制器控制氨纶整经机，使其停车。
文档编号D02H13/08GK103074717SQ20121053323
公开日2013年5月1日 申请日期2012年12月12日 优先权日2012年12月12日
发明者潘如如, 张江涛, 刘基宏, 高卫东, 王鸿博 申请人:江南大学