一种基于计算机视觉的坯布断纱在线检测方法与系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于计算机视觉的坯布断纱在线检测方法，其特征在于，包括以下步骤：S01：提供一工业相机对一待检坯布进行拍摄，得到一胚布图像；S02：提供一控制计算机读取所述坯布图像并进行图像预处理；S03：所述控制计算机利用断纱识别程序，将所述坯布图像与一预设的布料模板进行比对，当匹配率不满足预设的匹配阈值时，所述控制计算机向其通信端口发送停机命令；S04：提供一控制模块，接收所述停机命令从而控制经编机运行电机断电停机，系统进入暂停待整状态。本发明摆脱了传统断纱检测方法的不足，结合图像一维、二维信号的方法，提高了检测精度、效率及抗干扰能力，同时增加了待检坯布的种类，具有更好的通用性。
【专利说明】一种基于计算机视觉的坯布断纱在线检测方法与系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及纺织领域，尤其是一种基于计算机视觉的坯布断纱在线检测方法与系统。
【背景技术】
[0002]坯布检测是纺织品质量控制和管理的主要环节之一。在纺织业的发展过程中，布匹质量与成本已严重阻碍了纺织业的生产与发展，当前坯布质量检测主要是人工检测。这种传统的检测方法速度慢，劳动强度大，易受人为因素影响，误检率和漏检率高，并且经纱断头时经编机不能及时停机。
[0003]目前纺织行业使用的经编机断纱检测传感器大体可以分为两大类:一类是接触式，如跌落式检测装置；另一类是非接触式，如压电式传感器、电容式传感器、光电传感器检测装置等。机械接触式断经自停装置已经不能满足纺织机械发展的诸多用途，将逐渐被淘汰。高速/高性能纺织机械要求使用可靠的非接触式传感器，但是目前常用的电容式传感器和光电式传感器又有检测准确率低、灵敏度差、对外部环境影响较为敏感、装置安装麻烦等缺点。
[0004]计算机视觉检测技术具有非接触、速度快、精度高、现场抗干扰能力强等诸多优点，将计算机视觉技术引入整经机断纱检测中，能够很好地满足其对可靠性和灵敏度的要求，而且与传统的检测方案相比，维护更加方便。本发明以经编机断纱现象为研究对象，基于计算机视觉技术，应用图像处理算法，实现了经编机的断纱在线检测系统。同时本方法结合坯布图像的一维信息和二维信息，提高了检测精度和检测效率以及抗干扰能力，同时系统增加了印花坯布的断纱检测，相比其它基于机器视觉的检测方法具有更好的通用性。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于计算机视觉的坯布断纱在线检测方法与系统，解决传统断纱检测方法易受环境及工况干扰而导致检测不准确的问题，以及其它基于机器视觉的布匹检测算法计算量大、检测速度慢、无法检测印花布料等问题。
[0006]本发明采用以下方案实现:一种基于计算机视觉的坯布断纱在线检测方法，其特征在于，包括以下步骤:
501:提供一工业相机对一待检坯布进行拍摄，得到一胚布图像；
502:提供一控制计算机读取所述坯布图像并进行图像预处理；
503:所述控制计算机利用断纱识别程序，将所述坯布图像与一预设的布料模板进行比对，当匹配率不满足预设的匹配阈值时，所述控制计算机向其通信端口发送停机命令；
S04:提供一控制模块，接收所述停机命令从而控制经编机运行电机断电停机，系统进入暂停待整状态；
S05:当排除断纱后，恢复断纱检测，所述控制模块控制经编机运行电机启动运行。
[0007]在本发明一实施例中，还提供一报警装置，接收所述停机命令从而发出警报信号。[0008]在本发明一实施例中，所述断纱识别程序包括以下步骤:
5031:断纱识别程序启动并进行初始化设置；
5032:初始化完成后，预设布料模板并对所述坯布图像预处理；
5033:将所述坯布图像的一维和二维信息分别与所述预设的布料模板进行匹配；
S034:分析并统计所述坯布图像中每一列信息，若所述坯布图像中某一列与所述布料
模板的匹配率不满足预设的匹配阈值，则判定为断纱，若所述坯布图像的每一列与所述布料模板的匹配率均满足预设的匹配阈值，则进行新一轮的图像采集和匹配操作。
[0009]在本发明一实施例中，所述初始化设置包括坯布检测区域的设定、布料模板设置、匹配阈值设定。
[0010]在本发明一实施例中，允许特定的断纱存在，通过手动设置或者自更新学习的方式，更新布料模板，在检测时自动识别或避开坯布分割处的断纱现象，避免误检停机。
[0011]在本发明一实施例中，当需要检测印花纱布时，采用灰度校正法将印花区域灰度值调整到与非印花区域相近的灰度值，从而排除印花图像的干扰，最后将图像二维信息转为一维信息并进行一维模板匹配。
[0012]本发明还提供一种基于计算机视觉的坯布断纱在线检测系统，其特征在于:包括一控制计算机，所述控制计算机连接一工业相机和一控制模块，所述控制模块连接一经编机运行电机，且所述工业相机设置于经编机上的一待检坯布上方。
[0013]在本发明一实施例中，还包括一报警装置，所述报警装置连接所述控制模块。
[0014]在本发明一实施例中，所述控制模块包括一单片机，所述单片机连接一继电器用以控制经编机运行电机的得电与失电，从而实现停、复机控制，且所述单片机通过RS232串口通信接口与所述控制计算机连接。
[0015]在本发明一实施例中，所述工业相机采用高分辨率CMOS工业数字摄像机。
[0016]本发明摆脱了传统断纱检测方法的不足，结合图像一维、二维信号的方法，提高了检测精度、效率、准确率及抗干扰能力，同时增加了待检坯布的种类，具有更好的通用性，并且，允许特定的断纱存在，例如为后续布料切割工序需要而在分割处人为设置的断纱现象，能够通过手动设置或者自更新学习的方式，更新布料模板，在检测时根据设定，自动识别或避开坯布分割处的断纱部位，确保系统不误检停机，同时保证了相匹配布料模板背景与坯布背景相一致，使系统具有更强的适应性。同时，本发明既能对纯色纱布进行断纱检测，同时也能检测出部分印花布料的断纱现象；检测印花纱布时，系统根据不同布料情况采用灰度校正法自动将印花区域灰度值调整到合适的灰度值，并将图像二维信息转为一维信息，在此基础上进行一维模板匹配，当图像匹配率不满足要求时，则进行断纱认定。
[0017]为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本发明作进一步详细说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是本发明的断纱识别程序流程图。
[0019]图2是本发明的系统框架图。
[0020]图3a是本发明的待检纯色坯布断纱图像。
[0021]图3b是本发明的待检坯布破洞图像。[0022]图3c是本发明的待检含分割边界的断纱图像。
[0023]图3d是本发明的待检印花坯布的断纱图像。
[0024]图4a是本发明的纯色坯布断纱检测结果图。
[0025]图4b是本发明的坯布破洞检测结果图。
[0026]图4c是本发明的含分割边界的断纱检测结果图。
[0027]图4d是本发明的印花坯布断纱检测结果图。
【具体实施方式】
[0028]本发明提供一种基于计算机视觉的坯布断纱在线检测方法，包括以下步骤:
501:提供一工业相机对一待检坯布进行拍摄，得到一胚布图像；
502:提供一控制计算机读取所述坯布图像并进行图像预处理；
503:所述控制计算机利用断纱识别程序，将所述坯布图像与一预设的布料模板进行比对，当匹配率不满足预设的匹配阈值时，所述控制计算机向其通信端口发送停机命令，同时控制计算机屏幕显示断纱图像；
S04:提供一控制模块，接收所述停机命令从而控制经编机运行电机断电停机，系统进入暂停待整状态；
S05:当排除断纱后(操作员根据屏幕显示断纱位置排除断纱情况)，(控制模块控制经编机运行电机恢复运行，系统延时数秒后恢复断纱识别程序)恢复断纱检测，所述控制模块控制经编机运行电机启动运行。
[0029]优选的，还提供一报警装置，接收所述停机命令从而发出警报信号。
[0030]如图1所示，所述断纱识别程序包括以下步骤:
5031:断纱识别程序启动并进行初始化设置；
5032:初始化完成后，预设布料模板并对所述坯布图像预处理；
5033:将所述坯布图像的一维和二维信息分别与所述预设的布料模板进行匹配；
S034:分析并统计所述坯布图像中每一列信息，若所述坯布图像中某一列与所述布料
模板的匹配率不满足预设的匹配阈值，则判定为断纱，若所述坯布图像的每一列与所述布料模板的匹配率均满足预设的匹配阈值，则进行新一轮的图像采集和匹配操作。
[0031]优选的，所述初始化设置包括坯布检测区域的自由设定、布料模板设置、匹配阈值设定。
[0032]所述控制模块可以是通过一单片机驱动继电器进而控制经编机运行电机的得电与失电，从而实现停、复机控制；且所述单片机通过RS232串行通信接口与所述控制计算机连接。
[0033]当需要检测印花纱布时，系统根据不同布料情况采用灰度校正法自动将印花区域灰度值调整到合适的(与非印花区域相近的，优选的，可以将印花区域灰度值调整为非印花区域的平均灰度值)灰度值，从而排除印花图像的干扰，最后将图像二维信息转为一维信息，并在此基础上进行一维模板匹配，当图像匹配率不满足要求(不满足预设的匹配阈值)时，则进行断纱认定。
[0034]同时，本发明允许特定的断纱存在，例如为后续布料切割工序需要而在分割处人为设置的断纱现象。系统能通过手动设置或者自更新学习的方式，更新匹配布料模板，在检测时根据设定，自动识别或避开坯布分割处的断纱部位，确保系统不误检停机，同时保证了相匹配布料模板背景与坯布背景相一致，使系统具有更强的适应性。
[0035]如图2所示，本发明还提供一种基于计算机视觉的坯布断纱在线检测系统，包括一控制计算机2，所述控制计算机2连接一工业相机I和一控制模块3，所述控制模块3连接一经编机运行电机4，且所述工业相机I设置于经编机上的一待检坯布6上方。
[0036]优选的，还包括一报警装置5，所述报警装置5连接所述控制模块3，所述工业相机采用高分辨率CMOS工业数字摄像机，相机为黑白面阵CMOS图像传感器，相机固定安装在经编机刚针织完成的坯布正上方或斜上方，距离坯布1m-1.5 m，通过调节镜头焦距，可获得清晰的坯布图像，相机数量根据坯布尺寸需要选择，工业相机直接与控制计算机连接，高速传输还布图像。
[0037]所述控制模块包括一单片机，所述单片机连接一继电器用以控制经编机运行电机的得电与失电，而实现停、复机控制，且所述单片机通过RS232串口通信接口与所述控制计算机连接。
[0038]经编机所织纱布，如果没有断纱，由相机采集的坯布图像与图像匹配模板具有较高的相似度，一旦图像上出现断纱(一般为垂直方向少了一根纱线)，如图3a_3d所示的中断纱部位，图像断纱部位的一维信息和二维信息与模板的差异就较明显。本发明主要是基于这个原理来实现断纱检测的。
[0039]可以用断纱图像验证系统检测的准确性，如图3a_3d所示为坯布断纱现象；由图4a-4d的检测结果可观察到断纱图像与模板比对结果差异明显；系统允许特定断纱存在(如图4c所示)，系统通过手动设置或自更新学习的方式，更新匹配了模板，在线检测时自动避开了人为设置的断纱位置。图4d所示为印花纱布检测结果，检测印花纱布时采用了灰度校正法，并将胚布图像二维信息转为一维信息，在此基础上进行布料模板匹配，根据匹配结果检测到印花布料的断纱位置。
[0040]上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种基于计算机视觉的坯布断纱在线检测方法，其特征在于，包括以下步骤: 501:提供一工业相机对一待检坯布进行拍摄，得到一胚布图像； 502:提供一控制计算机读取所述坯布图像并进行图像预处理； 503:所述控制计算机利用断纱识别程序，将所述坯布图像与一预设的布料模板进行比对，当匹配率不满足预设的匹配阈值时，所述控制计算机向其通信端口发送停机命令； S04:提供一控制模块，接收所述停机命令从而控制经编机运行电机断电停机，系统进入暂停待整状态； S05:当排除断纱后，恢复断纱检测，所述控制模块控制经编机运行电机启动运行。
2.根据权利要求1所述的一种基于计算机视觉的坯布断纱在线检测方法，其特征在于:还提供一报警装置，接收所述停机命令从而发出警报信号。
3.根据权利要求1所述的一种基于计算机视觉的坯布断纱在线检测方法，其特征在于，所述断纱识别程序包括以下步骤: 5031:断纱识别程序启动并进行初始化设置； 5032:初始化完成后，预设布料模板并对所述坯布图像预处理； 5033:将所述坯布图像的一维和二维信息分别与所述预设的布料模板进行匹配； S034:分析并统计所述坯布图像中每一列信息，若所述坯布图像中某一列与所述布料模板的匹配率不满足预设的匹配阈值，则判定为断纱，若所述坯布图像的每一列与所述布料模板的匹配率均满足预设的匹配阈值，则进行新一轮的图像采集和匹配操作。
4.根据权利要求1所述的一种基于计算机视觉的坯布断纱在线检测方法，其特征在于:所述初始化设置包括坯布检测区域的设定、布料模板设置、匹配阈值设定。
5.根据权利要求1所述的一种基于计算机视觉的坯布断纱在线检测方法，其特征在于:允许特定的断纱存在，通过手动设置或者自更新学习的方式，更新布料模板，在检测时自动识别或避开坯布分割处的断纱现象，避免误检停机。
6.根据权利要求1所述的一种基于计算机视觉的坯布断纱在线检测方法，其特征在于:当需要检测印花纱布时，采用灰度校正法将印花区域灰度值调整到与非印花区域相近的灰度值，从而排除印花图像的干扰，最后将图像二维信息转为一维信息并进行一维模板匹配。
7.一种基于计算机视觉的坯布断纱在线检测系统，其特征在于:包括一控制计算机，所述控制计算机连接一工业相机和一控制模块，所述控制模块连接一经编机运行电机，且所述工业相机设置于经编机上的一待检坯布上方。
8.根据权利要求7所述的一种基于计算机视觉的坯布断纱在线检测系统，其特征在于:还包括一报警装置，所述报警装置连接所述控制模块。
9.根据权利要求7所述的一种基于计算机视觉的坯布断纱在线检测系统，其特征在于:所述控制模块包括一单片机，所述单片机连接一继电器用以控制经编机运行电机的得电与失电，从而实现停、复机控制，且所述单片机通过RS232串口通信接口与所述控制计算机连接。
10.根据权利要求7所述的一种基于计算机视觉的坯布断纱在线检测系统，其特征在于:所述工业相机采用高分辨率CMOS工业数字摄像机。
【文档编号】D04B35/14GK103451846SQ201310415128
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年9月13日 优先权日:2013年9月13日
【发明者】何炳蔚, 林建楠, 董升升 申请人:福州大学