一种基于深度学习的机采籽棉疵点检测装置及检测方法

本发明涉及棉花检测，特别涉及一种基于深度学习的机采籽棉疵点检测装置及检测方法。

背景技术：

1、皮棉疵点是指带纤维的杂质和妨碍纺织的纤维两大类，包括破籽、不孕籽、索丝、软籽表皮、僵片、带纤维籽屑及棉结7种。由于疵点在纺织过程中难以排出，残留的杂质疵点包卷在纱条中或附着在纱线表面，其后果是造成条干恶化，成纱棉结、杂质增多，纱绒毛羽增加。用带纤维籽屑数量大的纱线造成的胚布其表面表现出大量的棉结、杂质，染色后布面将显现不孕色点、毛粒，手感僵硬粗糙，从而影响棉纺织业的发展，给国民经济带来了严重的损失。因此，皮棉疵点含量的快速检测对于原棉质量等级判定至关重要，棉花轧工质量根据疵点含量分别为好、中、差三档。目前国内大多数企业普遍采用目光检测法进行疵点的识别。目光检测法的测试准确性往往受人为因素的影响，而且对于细小的疵点，检测结果的误检率和漏检率比较高，而且费工费时。同时检测过程中会产生大量的棉絮和扬尘，这样检测人员经常会受到外界环境的影响，人眼经过长时间工作也容易疲劳，导致准确度下降。

2、公开号为cn104751443b的一种基于多光谱技术棉花疵点检测与识别方法，其步骤为：图像获取；图像预处理；疵点初步检测：利用改进形态学梯度算法进行边缘检测，得到各个疵点综合边缘检测强度，得到各个疵点对比度增强图像；疵点精确定位：通过改进迭代阈值法和形态学处理后将图像转换成连通域图像，通过选择主要疵点算法精确定位疵点，并通过标记提取疵点区域；轧棉质量判定：统计各个疵点数量，计算出棉花疵点总粒数，获得轧棉质量档次。本发明具有原理简单、检测速度快、检测精度高等优点。

3、上述技术方案在实际应用中存在一些问题，机采籽棉的检测通过图像识别的方式进行，而为了保证图像识别的准确度，机采籽棉就需要进行定量单独输送，难以实现大批量籽棉的疵点检测，而且，设备在使用过程中需要工作人员进行不断调试，难以实现自主学习调试。

4、因此，发明一种基于深度学习的机采籽棉疵点检测装置及检测方法来解决上述问题很有必要。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于深度学习的机采籽棉疵点检测装置及检测方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于深度学习的机采籽棉疵点检测装置，包括机架，所述机架的内部由右至左依次设置有喂料组件、送料组件以及下料组件，所述送料组件的上方设有与机架固定连接的检测组件。检测组件包括多光谱相机。

3、所述送料组件包括固定筒，所述固定筒的外侧设有呈阵列分布的固定架，所述固定筒的两端均设有限位框，两个相邻所述固定架之间设有导光块，所述导光块的上方设有呈矩形阵列分布的固定块。

4、所述喂料组件包括设置在固定筒右侧的安装框，所述安装框的内顶设有调节组件。

5、所述调节组件包括与安装框内顶固定连接的固定杆，所述固定杆上滑动连接有与固定块相对应且呈阵列分布的滑座，所述滑座的底部设有与固定筒的侧边相平行的活动杆，位于两侧的所述活动杆与安装框之间固定设置有弹性布，所述滑座的两端均设有膨胀件，所述滑座的上方设有与安装框顶部固定连接的气泵，所述气泵通过导管与膨胀件相连通。

6、所述安装框的内顶弹性滑动连接有检测辊，所述检测辊不与固定杆相接触，所述检测辊的两端均与限位框的侧边接触，所述检测辊的外周侧壁上设有呈阵列分布的压敏元件。

7、检测组件以导光板上方的固定块为识别点，将导光板上方的区域分隔成多个呈矩形阵列分布的区间，检测组件对区间内部的籽棉进行检测识别；同时由于活动杆与导光板上方的横向区间相对应，从而在检测组件检测出某一横向区间内的透光度出现问题，此时控制该横向区间所对应的膨胀件膨胀，膨胀件推动滑座左移或右移，从而调节该横向区间所对应的活动杆之间的间距。

8、优选的，所述活动杆为空心结构，所述活动杆上开设有与膨胀件相对应的通孔，所述通孔中均设有电磁阀。

9、在进行活动杆之间的间距调节时，控制与需要调节的活动杆相对应的电磁阀打开，其余的电磁阀关闭，避免不需要调节的活动杆发生勿动。

10、优选的，所述膨胀件包括与活动杆固定连接的波纹管，所述波纹管的内部设有弹性件，所述弹性件的一端与滑座固定连接，所述弹性件的另一端与波纹管固定连接。

11、在所有原料完成下料后，电磁阀全部打开，此时在弹性件的恢复力下使得波纹管的气体得到排出从而使得波纹管可以恢复至初始状态。

12、优选的，所述送料组件还包括固定连接在导光块下方截面为蛇形结构的灯管，所述导光块的上方固定设置有透光板，所述透光板的外侧面与固定块固定连接，所述固定块的两侧均设置为内凹的弧形结构。

13、当机采籽棉穿过喂料组件到达透光板的表面时，机采籽棉可以在多个固定块的作用下附着在透光板的表面，从而可以实现送料组件对机采籽棉的抓取输送。

14、优选的，所述固定筒的中部贯穿设置有转杆，所述转杆的两端均固定设置有转盘，所述转盘的外侧开设有呈阵列分布的滑槽。

15、所述固定筒的下方设置有双轴电机，所述双轴电机的两端均固定设置有传动杆，所述传动杆的一端通过轴承活动设置有与机架固定连接的连接座，所述连接座的顶端通过轴承活动设置有传动盘，所述传动盘的外侧和传动杆的一端均固定设置有皮带轮，且两个所述皮带轮之间设置有传动皮带，所述传动盘的外侧固定设置有摇臂，所述摇臂的顶端固定设置有与滑槽相适配的滑杆。

16、双轴电机带动传动杆转动，传动杆通过皮带轮带动传动盘转动，传动盘带动摇臂转动，摇臂带动滑杆转动，使得滑杆挤压滑槽的内壁，从而使得转盘转动，而转盘可以通过转杆带动固定筒转动，从而可以带动透光板转动，以实现对原料的输送，由于滑杆与滑槽之间为间歇配合，因此固定筒可以带动透光板做间歇转动，从而使得原料在运动至检测组件下方时可以进行短暂停留。

17、优选的，所述喂料组件还包括设置在安装框内部的喂料罩，所述喂料罩的右内侧壁上弹性滑动连接有活动板，所述活动板的顶部设有梳板，所述活动板的底部伸出喂料罩并与限位框的外周侧壁接触。

18、由于活动板远离梳板的一端始终与限位框的外周侧壁接触，从而在固定筒带动限位框转动时，限位框对活动板进行推动，使得活动板带动梳板对喂料罩的籽棉原料进行翻搅，使得籽棉原料在喂料罩的分布处于均衡状态。

19、优选的，所述下料组件包括设置在固定筒左侧的下料传送带，所述下料传送带的右端设置有安装杆，所述安装杆的两端均通过轴承活动设置有安装座，所述安装座与安装杆之间设置有扭簧，所述安装杆的外侧固定设置有多个下料拨块，位于两侧的所述下料拨块的外侧固定设置有延伸座，所述延伸座的外侧通过轴承活动设置有滑轮，所述滑轮与限位框的外侧壁相贴合。

20、安装杆在扭簧的作用下受到逆时针转动的作用力，而安装杆可以带动下料拨块和滑轮转动，使得滑轮保持与限位框贴合，此时下料拨块保持与导光板的表面贴合，此时下料拨块可以将透光板表面的原料剥落，剥落的原料可以在下料传送带的作用下完成下料。

21、优选的，所述下料拨块的靠近固定筒的一端设置为倾斜的楔形结构。

22、楔形结构的设置保证了下料拨块可以按照倾斜的角度将机采籽棉剥落。

23、优选的，所述机架的外部设有控制系统，所述控制系统对机架内部的电动元件以及气动元件进行控制。

24、一种基于深度学习的机采籽棉疵点检测方法，所述检测方法适用于上述任一项所述的一种基于深度学习的机采籽棉疵点检测装置，所述检测方法包括以下步骤：

25、步骤一、原料投放，将机采籽棉原料投放至喂料组件中，喂料组件中的原料经过送料组件被输送至多光谱相机的下方；

26、步骤二、疵点检测，送料组件将机采籽棉输送至多光谱相机的下方，并保持位置固定，此时多光谱相机中的多光谱相机对送料组件上方的机采籽棉进行图像采集，并对采集的图像进行分析，以实现疵点检测；

27、步骤三、下料，经过检测后的原料继续跟随送料组件运动，直至原料运动至下料组件的上方，而后原料在下料组件的作用下完成下料；

28、步骤四、自适应调试，在步骤二中，多光谱相机还可以根据所采集图像中机采籽棉的透光程度确定送料组件上方光线穿过机采籽棉的情况，并根据光线的穿过情况对喂料组件进行控制，以实现对喂料组件的原料释放过程进行控制，从而保证了送料组件转运机采籽棉的效率和疵点检测的精确度均达到最优值。

29、本发明的技术效果和优点：

30、1、本发明通过设置送料组件、喂料组件和下料组件，送料组件、喂料组件和下料组件配合，可以实现对机采籽棉的循环输送，通过在送料组件的上方设置检测组件，机采籽棉在跟随送料组件运动至检测组件下方时，检测组件可以实现对机采籽棉图像的获取，通过对图像进行分析计算即可实现对机采籽棉的疵点检测，通过在送料组件的内部设置导光块和灯管，导光块和灯管配合，可以实现对机采籽棉图像采集时光线的补充，从而保证了图像采集的精度，进而在保证了机采籽棉检测效率的同时提升了机采籽棉的检测精度。

31、2、本发明通过设置喂料组件，喂料组件包括安装框，安装框的内部设置有多个可以水平滑动的滑座，滑座的底端设置有活动杆，通过调整多个活动杆之间的间距，可以实现对喂料组件投放量的调整控制，从而可以实现对送料组件对机采籽棉的输送量，从而可以调整检测组件获取图像时机采籽棉厚度的调整，进而可以保证机采籽棉疵点检测的精度。

32、3、本发明通过设置送料组件、喂料组件和检测组件，喂料组件和送料组件配合，可以实现对机采籽棉的输送，检测组件可以实现对机采籽棉的疵点检测，并且检测组件还可以检测出送料组件上光线穿过机采籽棉的情况，并根据光线穿过情况对喂料组件的机采籽棉投放效率进行调整，从而保证了送料组件转运机采籽棉的效率和疵点检测的精确度均达到最优值。

33、4、本发明通过设置检测辊，当附着有籽棉原料的透光板与检测辊接触后，一方面，检测辊对附着在透光板上的籽棉原料进行挤压，使得籽棉原料得到压实，检测辊的外周侧壁上的压敏元件，检测出籽棉原料中是否存在棉籽，根据固定筒的转矩判断出棉籽的位置；另一方面，压实后的棉花内部空隙较小，光线从棉花中穿过时会以较为直线的路径传输，不会遭受到太多散射，从而提高了检测组件对籽棉原料进行拍照检测时检测的精度以及在进行透光度分析时也不会造成误判。