羽绒水洗产线羽绒分拣观测控制系统及方法与流程

本发明属于羽绒水洗技术领域，涉及羽绒水洗产线羽绒分拣观测控制系统及方法。

背景技术：

羽绒水洗产线羽绒分拣过程中的阶段在分毛设备中完成，绒毛进入分毛设备的1级分箱后，通过主风机生成的风量，依次进入2级分箱、3级分箱、4级分箱，是一个逐渐缓慢的过程；1级分箱的绒毛会逐渐减少，绒毛会逐渐进入2～3级分箱，4级分箱掉落绒毛的密度是从小开始，逐渐增大，最后在逐渐减小的过程，当人工观察4级分箱决定绒毛的密度减小到一定程度时，人工再决定分毛周期完成。4级分箱底部是成品毛，2、3级分箱底部是次毛，1级分箱底部是残渣。

绒毛在1～4分箱的过程中，人工会时不时的观察4级分箱绒毛的密度和绒毛的特征。在观察的时候，出现杂质的情况下(凭人工经验)，是因为风速调整的太大(高质量的绒毛重量是最轻的)，需要人工降低主风机频率；又或者出现绒毛密度太高的情况下，也是因为风速太大，容易把杂质送到4级分箱中，需要人工降低主风机频率。

总之，羽绒水洗产线羽绒分拣过程采用人工观测，人工手动调整主风机频率，来控制羽绒产品工艺的，准确度较差。

技术实现要素：

本发明提出羽绒水洗产线羽绒分拣观测控制系统及方法，解决了现有技术中羽绒水洗产线羽绒分拣过程采用人工观测，人工手动调整主风机频率，准确度较差的技术问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

羽绒水洗产线羽绒分拣观测控制系统，包括与控制模块连接的图像采集装置，

所述控制模块内设数据处理模块，且所述控制模块还与设置在分选设备上的主风机和蒸汽调节阀均连接，

所述数据处理模块包括均与所述图像采集装置连接的视觉识别模块和时间分配模块，

所述视觉识别模块内设绒毛图像处理算法，

所述时间分配模块内设基本参数设置模块、逻辑关系表达式生成模块和数据对接配置模块。

作为进一步的技术方案，所述控制模块通过管控模块与所述分选设备、所述图像采集装置、所述主风机和所述蒸汽调节阀均连接，

所述管控模块包括依次连接且均与所述控制模块连接的数据采集模块和通讯控制模块，

所述图像采集装置与所述数据采集模块和所述通讯控制模块均连接，

所述分选设备、所述主风机和所述蒸汽调节阀均与所述通讯控制模块连接。

作为进一步的技术方案，所述管控模块还与运程维护平台连接，

所述控制模块通过通讯模块与运程数据库连接。

作为进一步的技术方案，所述分选设备包括相互连通的分选箱和成品箱，

所述图像采集装置、所述主风机和蒸汽调节阀均设置在所述成品箱上，

所述成品箱上还设置有观察窗，所述观察窗设置在所述图像采集装置下方。

作为进一步的技术方案，所述图像采集装置包括设置在所述分选设备上的箱体，

所述箱体内设置有延伸至所述分选设备内的工业相机，

所述箱体上还设置有为所述工业相机补光的补光器，

所述工业相机与所述数据采集模块连接，所述补光器与所述通讯控制模块连接。

作为进一步的技术方案，所述补光器包括设置在所述箱体上的支撑板，所述支撑板上设置有照明灯，所述工业相机由所述支撑板的中央穿出。

作为进一步的技术方案，所述工业相机通过支撑杆与所述箱体连接，

所述箱体上还设置有操作门，所述操作门与所述补光器分别设置在所述箱体的两侧，

所述控制模块还与存储模块连接。

羽绒水洗产线羽绒分拣观测控制方法，包括以下步骤：

设备调试：启动所述分选设备和所述主风机，使所述主风机低频运行；

图像采集：当所述成品箱出现绒毛后，所述图像采集装置启动，开始采集所述成品箱内羽绒图片；

图像处理：所述图像采集装置将采集到的图片传输给所述控制模块，所述数据处理模块对图片进行分析处理，得出所述成品箱内羽绒分布参数；

逻辑判断：所述控制模块将所述数据处理模块分析出的结果，与预先设置在所述控制模块内的基本参数进行对比，判断出所述主风机的频率和所述蒸汽调节阀开启角度是否合理；

结果输出：根据逻辑判断步骤所得出的判断结果，所述控制模块对所述主风机的频率和所述蒸汽调节阀开启角度进行相应调整。

作为进一步的技术方案，所述羽绒分布参数包括过毛密度、瞬时绒占比和在线密度累计值，

所述基本参数包括停止密度、低过毛密度、中过毛密度、高过毛密度、预设绒占比、初始频率、最高频率和静电参照密度。

作为进一步的技术方案，所述图像采集步骤中所述图像采集装置图像采集的速率是1张/秒。

本发明使用原理及有益效果为：

1、本发明在分选设备上加设了图像采集装置，并在控制模块内加设了数据处理模块，使用时可通过图像采集装置对分选设备内羽绒分布情况进行实时自动监测，并通过数据处理模块实现分选设备内羽绒分布情况的自动判断，并通过控制模块将检测结果与预设好的基本参数进行对比，并根据对比结果实现主风机频率和蒸汽调节阀开启角度的自动调节。

本发明中控制模块采用自动化控制原理和实现的方法，结合图像处理技术、软件算法对各设备采集数据进行精确处理，实现了羽绒产品水洗工艺的自动化控制，且设备运行前，用户可根据待水洗绒毛的具体情况灵活设置生产参数，这一设置有效提高了设备适用范围的广度，提高了生产效率，降低了生产成本。图像采集装置代替了人工的眼睛，可对分选设备中绒毛外形情况、温湿度环境实现自动精准监测；数据处理模块代替了人工大脑；控制模块代替了人工的手动操作，解放了人工监控，实现了机器本身对羽绒观测和工艺的自动控制，解除人工时的误操作、疲劳操作的现象，提高了控制精度和动作的反应速度。其中，机器学习的图像处理方法可代替目前的图像处理方法。以上优点都是现有产线所不具备的。

本发明中视觉识别模块内设绒毛图像处理算法，图像采集装置所采集到的羽绒图片，经过后台软件处理得到采集来图片的基础像素点信息，经过绒毛图像处理算法来处理基础像素点信息得出绒毛特征及数据，实现了图像监测工序分析的准确性，确保了系统对分选设备的自动精确控制。

时间分配模块内设置有逻辑关系表达式生成模块，与控制模块、绒毛图像处理算法数据对接配置模块，基本参数设置模块等，使用时操作人员可根据实际情况对基本参数设置模块对系统参数进行调整，逻辑关系表达式生成模块则可根据数据对接配置模块所获得的控制模块和绒毛图像处理算法处理相关数据所得结果，通过大量的数据分析，得到的逻辑表达式，并根据计算结果向控制模块发送指令，控制各个设备的电动机、传感器或阀门工作。这一设置有效确保了系统分析结果的准确性，提高了生产线的自动化生产精度，设置科学合理。

2、本发明中管控模块的设置实现了控制模块对各设备(分选设备、图像采集装置、主风机或蒸汽调节阀)的统筹管理，确保了整个生产线工作的流畅性，保证了生产成品的优质性，降低了各设备不必要的能源损耗。运程维护平台和运程数据库的设置实现了控制模块对各设备的远程控制和维护，进一步提高了生产线各设备运转的稳定性和维护的便捷性。

其中，主风机通讯控制模块连接，通讯控制模块通过系统的检测结果控制主风机频率的调整。当羽绒总数量大于阈值、粗丝数量大于阈值、绒柱数量大于阈值、绒穗数量大于阈值或绒珠数量大于阈值时主风机频率下调，当上述条件不满足时主风机频率进行阶梯式、间歇式上调。

3、本发明中图像采集装置设置在成品箱中部，有效避免了成品箱内搅杠、主风机工作对图像采集作业的影响，保证了图像采集作业的顺利进行，使得用户可更好的对羽绒成品内各组分含量进行精确监测。箱体的设置有效避免了工业相机受到外界环境的不良影响，起到了工业相机的保护功能，降低了使用过程中工业相机发生损坏的风险；补光器的设置则确保了工业相机所采集到的图片足够清晰，便于后续羽绒信息的准确判断。通过工业相机和有效的补光器同步工作，便可采集到高度清晰的羽绒图片，采集的高清图片经过图像处理算法处理便可得出相应数据(包括绒丝和数量、粗丝和数量、绒柱和数量、粗根和数量、绒朵和数量、绒珠和数量等)。

工业相机设置在支撑板的中央，照明灯环绕在工业相机周围，进一步确保了工业相机所采集到的羽绒图片清晰，色泽均匀，保证了系统得出的绒毛特征及数据准确无误。支撑杆的设置确保了工业相机与箱体连接关系的稳定性，降低了使用过程中工业相机与箱体发生相对位置移动的风险，确保了工业相机所拍摄到的图片清晰、完整，确保了分拣操作的顺利进行。操作门的设置进一步通过了箱体内装置维修和安装的便捷性，且降低了灰尘等杂质进入箱体内的风险，保证了工业相机工作的稳定性。存储模块的设置使用控制模块可自动将数据存储到数据库，使得操作人员可通过软件进行历史数据查询，这一设置有效降低了数据丢失的风险。

4、本发明采用图像采集装置代替人工观测，采用控制模块对图片上的信息进行自动精准判断，并设置了相应的逻辑表达式对主风机和蒸汽调节阀等装置进行自动控制，实现了羽绒分拣作业的自动观测和控制，降低了分拣操作的劳动强度，提高了生产设备控制的精确度，确保了较快的生产速率和较高的分拣品质。同时，本发明所提出的羽绒水洗产线羽绒分拣观测控制方法简单易学，即使没有经验的人员也可准确对分拣操作进行精确控制。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明中控制结构框线示意图；

图2为本发明中图像采集装置的结构示意图；

图3为本发明中支撑杆的结构示意图；

图4为本发明中分选设备的结构示意图；

图5为本发明工作流程示意图；

图6为本发明图像采集装置所采集到的绒朵产品图像；

图7为本发明图像采集装置所采集到的绒丝产品图像；

图中：1-分选设备，11-分选箱，12-成品箱，2-图像采集装置，21-箱体，22-工业相机，23-补光器，231-支撑板，2311-主板，2312-辅板，232-照明灯，24-支撑杆，25-操作门，3-主风机，4-蒸汽调节阀，5-管控模块，51-数据采集模块，52-通讯控制模块，6-数据处理模块，61-视觉识别模块，62-时间分配模块，7-控制模块，8-通讯模块，9-运程数据库，10-观察窗，16-运程维护平台，17-存储模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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，都属于本发明保护的范围。

如图1～7所示，本发明提出的羽绒水洗产线羽绒分拣观测控制系统，包括与控制模块7连接的图像采集装置2，

控制模块7内设数据处理模块6，且控制模块7还与设置在分选设备1上的主风机3和蒸汽调节阀4均连接，

数据处理模块6包括均与图像采集装置2连接的视觉识别模块61和时间分配模块62，

视觉识别模块61内设绒毛图像处理算法，

时间分配模块62内设基本参数设置模块、逻辑关系表达式生成模块和数据对接配置模块。

本发明在分选设备1上加设了图像采集装置2，并在控制模块7内加设了数据处理模块6，使用时可通过图像采集装置2对分选设备1内羽绒分布情况进行实时自动监测，并通过数据处理模块6实现分选设备1内羽绒分布情况的自动判断，并通过控制模块7将检测结果与预设好的基本参数进行对比，并根据对比结果实现主风机3频率和蒸汽调节阀4开启角度的自动调节。

本发明中控制模块7采用自动化控制原理和实现的方法，结合图像处理技术、软件算法对各设备采集数据进行精确处理，实现了羽绒产品水洗工艺的自动化控制，且设备运行前，用户可根据待水洗绒毛的具体情况灵活设置生产参数，这一设置有效提高了设备适用范围的广度，提高了生产效率，降低了生产成本。图像采集装置2代替了人工的眼睛，可对分选设备中绒毛外形情况、温湿度环境实现自动精准监测；数据处理模块6代替了人工大脑；控制模块7代替了人工的手动操作，解放了人工监控，实现了机器本身对羽绒观测和工艺的自动控制，解除人工时的误操作、疲劳操作的现象，提高了控制精度和动作的反应速度。其中，机器学习的图像处理方法可代替目前的图像处理方法。以上优点都是现有产线所不具备的。

本发明中视觉识别模块61内设绒毛图像处理算法，图像采集装置2所采集到的羽绒图片，经过后台软件处理得到采集来图片的基础像素点信息，经过绒毛图像处理算法来处理基础像素点信息得出绒毛特征及数据，实现了图像监测工序分析的准确性，确保了系统对分选设备的自动精确控制。

时间分配模块62内设置有逻辑关系表达式生成模块，数据对接配置模块，基本参数设置模块等，使用时操作人员可根据实际情况对基本参数设置模块对系统参数进行调整，逻辑关系表达式生成模块则可根据数据对接配置模块所获得的控制模块7和绒毛图像处理算法处理相关数据所得结果，通过大量的数据分析，得到的逻辑表达式，并根据计算结果向控制模块7发送指令，控制各个设备的电动机、传感器或阀门工作。这一设置有效确保了系统分析结果的准确性，提高了生产线的自动化生产精度，设置科学合理。

进一步，控制模块7通过管控模块5与分选设备1、图像采集装置2、主风机3和蒸汽调节阀4均连接，

管控模块5包括依次连接且均与控制模块7连接的数据采集模块51和通讯控制模块52，

图像采集装置2与数据采集模块51和通讯控制模块52均连接，

分选设备1、主风机3和蒸汽调节阀4均与通讯控制模块52连接。

管控模块5的设置实现了控制模块7对各设备(分选设备1、图像采集装置2、主风机3或蒸汽调节阀4)的统筹管理，确保了整个生产线工作的流畅性，保证了生产成品的优质性，降低了各设备不必要的能源损耗。

其中，主风机3通讯控制模块52连接，通讯控制模块52通过系统的检测结果控制主风机3频率的调整。当羽绒总数量大于阈值、粗丝数量大于阈值、绒柱数量大于阈值、绒穗数量大于阈值或绒珠数量大于阈值时主风机3频率下调，当上述条件不满足时主风机3频率进行阶梯式、间歇式上调。

进一步，管控模块5还与运程维护平台16连接，

控制模块7通过通讯模块8与运程数据库9连接。

运程维护平台16和运程数据库9的设置实现了控制模块7对各设备的远程控制和维护，进一步提高了生产线各设备运转的稳定性和维护的便捷性。

进一步，分选设备1包括相互连通的分选箱11和成品箱12，

图像采集装置2、主风机3和蒸汽调节阀4均设置在成品箱12上，

成品箱12上还设置有观察窗10，观察窗10设置在图像采集装置2下方。

图像采集装置2设置在成品箱12中部，有效避免了成品箱12内搅杠、主风机3工作对图像采集作业的影响，保证了图像采集作业的顺利进行，使得用户可更好的对羽绒成品内各组分含量进行精确监测。

进一步，图像采集装置2包括设置在分选设备1上的箱体21，

箱体21内设置有延伸至分选设备1内的工业相机22，

箱体21上还设置有为工业相机22补光的补光器23，

工业相机22与数据采集模块51连接，补光器23与通讯控制模块52连接。

箱体21的设置有效避免了工业相机22受到外界环境的不良影响，起到了工业相机22的保护功能，降低了使用过程中工业相机22发生损坏的风险；补光器23的设置则确保了工业相机22所采集到的图片足够清晰，便于后续羽绒信息的准确判断。通过工业相机22和有效的补光器23同步工作，便可采集到高度清晰的羽绒图片，采集的高清图片经过图像处理算法处理便可得出相应数据(包括绒丝和数量、粗丝和数量、绒柱和数量、粗根和数量、绒朵和数量、绒珠和数量等)。如，图6中a为绒朵，b为绒珠，c为绒柱，d为绒穂；图7中所示e图中绒丝数量为2个，绒柱数量为1个；f图中绒丝数量为7个，粗丝数量为2个。

进一步，补光器23包括设置在箱体21上的支撑板231，支撑板231上设置有照明灯232，工业相机22由支撑板231的中央穿出。

工业相机22设置在支撑板231的中央，照明灯232环绕在工业相机22周围，进一步确保了工业相机22所采集到的羽绒图片清晰，色泽均匀，保证了系统得出的绒毛特征及数据准确无误。

进一步，支撑板231包括主板2311，照明灯232和工业相机22均设置在主板2311上，主板2311通过辅板2312与箱体21连接。

支撑板231采用主板2311和辅板2312相结合的组合形式，照明灯232仅在设置有工业相机22的主板2311上设置，既确保了工业相机22拍照时补光效果良好，又避免了照明灯232设置过多造成成本及原材料的浪费。且支撑板231设置为组合形式，增加了支撑板231安装及维修的便捷性。

进一步，工业相机22通过支撑杆24与箱体21连接，

箱体21上还设置有操作门25，操作门25与补光器23分别设置在箱体21的两侧，

控制模块7还与存储模块17连接。

支撑杆24的设置确保了工业相机22与箱体21连接关系的稳定性，降低了使用过程中工业相机22与箱体21发生相对位置移动的风险，确保了工业相机22所拍摄到的图片清晰、完整，确保了分拣操作的顺利进行。

操作门25的设置进一步通过了箱体21内装置维修和安装的便捷性，且降低了灰尘等杂质进入箱体21内的风险，保证了工业相机22工作的稳定性。

存储模块17的设置使用控制模块7可自动将数据存储到数据库，使得操作人员可通过软件进行历史数据查询，这一设置有效降低了数据丢失的风险。

羽绒水洗产线羽绒分拣观测控制方法，包括以下步骤：

设备调试：启动分选设备1和主风机3，使主风机3低频运行；

图像采集：当成品箱12出现绒毛后，图像采集装置2启动，开始采集成品箱12内羽绒图片；

图像处理：图像采集装置2将采集到的图片传输给控制模块7，数据处理模块6对图片进行分析处理，得出成品箱12内羽绒分布参数；

逻辑判断：控制模块7将数据处理模块6分析出的结果，与预先设置在控制模块7内的基本参数进行对比，判断出主风机3的频率和蒸汽调节阀4开启角度是否合理；

结果输出：根据逻辑判断步骤所得出的判断结果，控制模块7对主风机3的频率和蒸汽调节阀4开启角度进行相应调整。

进一步，羽绒分布参数包括过毛密度、瞬时绒占比和在线密度累计值，

基本参数包括停止密度、低过毛密度、中过毛密度、高过毛密度、预设绒占比、初始频率、最高频率和静电参照密度。

进一步，图像采集步骤中图像采集装置2图像采集的速率是1张/秒。

使用时，启动设备，主风机3开始低频运行，绒毛进入分选设备1中开始分拣作业，绒毛进入分选设备1中依次经过预存储箱11、分选箱一12、分选箱二13、分选箱三14进入成品箱12，图像采集装置2启动对成品箱12内情况进行拍摄，并将拍摄到的图片传送至控制模块7。控制模块7通过设置在其内的数据处理模块6进行数据分析后，得出成品箱12内绒毛特征数据(如绒丝和数量、粗丝和数量、绒柱和数量、粗根和数量、绒朵和数量、绒珠和数量等)，并将这些数据进行汇总、计算得出成品箱12内羽绒的过毛密度mg、瞬时绒占比r和在线密度累计值jmz等，然后将这些数据与预设在控制模块7内的基本参数(如停止密度mt、低过毛密度min、中过毛密度mid、高过毛密度max、预设绒占比ry、初始频率hzy、最高频率hzz、静电参照密度jm等)进行对比。

当低过毛密度min<过毛密度mg<中过毛密度mid、停止密度mt<过毛密度mg<低过毛密度min时控制模块7控制主风机3频率上调，当中过毛密度mid<过毛密度mg<高过毛密度max主风机3频率保持不变，当高过毛密度max<过毛密度mg、瞬时绒占比r<预设绒占比ry时主风机3频率下调。与此同时，在线密度累计值jmz<静电参照密度jm时，控制模块7则控制蒸汽调节阀4开启角度变大，否则变小。其中，基本参数可根据不同的设备情况、锅的重量数据、绒毛质量数据，通过表达式自动生成，这一设置进一步增强了本发明的自动化程度和操作的便捷性。数据处理模块6所采用的运算算法可进行修改、编辑，以生成逻辑关系表达式的形式进行数据处理。

本发明采用图像采集装置2代替人工观测，采用控制模块7对图片上的信息进行自动精准判断，并设置了相应的逻辑表达式对主风机3和蒸汽调节阀4等装置进行自动控制，实现了羽绒分拣作业的自动观测和控制，降低了分拣操作的劳动强度，提高了生产设备控制的精确度，确保了较快的生产速率和较高的分拣品质。同时，本发明所提出的羽绒水洗产线羽绒分拣观测控制方法简单易学，即使没有经验的人员也可准确对分拣操作进行精确控制。

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。