基于CCD的纱线质量在线检测方法及检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于CCD的纱线质量在线检测方法及检测装置，检测方法为：在线采集处于瞬时稳定状态的纱线的图像并对其进行处理获得纱线的质量信息；瞬时稳定状态是指纱线在时间t内振动频率在水平和垂直方向上的分量都≤10Hz同时振幅在水平和垂直方向上的分量都≤0.1mm的状态，t为采集10～100张图像所用的时间。装置包括光源、模/数转换器、图像处理器、显示元件和顺序连接的图像采集器、信号处理器、驱动装置及纱线瞬时稳定装置，图像采集器、模/数转换器、图像处理器和显示元件顺序连接，纱线瞬时稳定装置含有用于与纱线接触使其处于瞬时稳定状态的曲面。本发明专利技术的检测方法，准确性和检测效率高；装置结构简单，应用前景好。

On-line yarn quality detection method and detection device based on CCD

The invention relates to an on-line yarn quality detection method and detection device based on CCD. The detection method is as follows: on-line acquisition and processing of yarn images in instantaneous stable state to obtain yarn quality information; instantaneous stable state refers to the yarn vibration frequency in horizontal and vertical directions is less than 10 Hz and the amplitude in horizontal and vertical directions at the same time. The components are all less than 0.1mm, and t is the time needed to collect 10-100 images. The device includes light source, analog-to-digital converter, image processor, display element and sequentially connected image collector, signal processor, driving device and yarn instantaneous stabilization device. The image collector, analog-to-digital converter, image processor and display element are sequentially connected. The yarn instantaneous stabilization device contains a surface for contacting yarn to make it instantaneous stable. The detection method of the invention has the advantages of accuracy and high detection efficiency, simple structure and good application prospect.

【技术实现步骤摘要】
基于CCD的纱线质量在线检测方法及检测装置
本专利技术属于纺纱质量检测领域，涉及一种基于CCD的纱线质量在线检测方法及检测装置。
技术介绍
专利CN1299959A公开了一种纺纱动态张力、捻度非接触测量装置及其测量方法，该装置采用CCD图像传感器拍摄环锭纺纱过程中纱线气圈的形态，通过图像获取气圈的最大直径和高度，计算纺纱张力，结合前罗拉速度和锭速计算得到纱线捻度。虽然该方法能够实现非接触式测量，但该方法的局限性较大，在整个纺纱过程中，气圈的回转频率在实际纺纱过程中会发生一定的变化，若要获得清晰可用的气圈形态图像，CCD的匹配行频就要快速的发生变化以适应气圈回转频率的变化，这在实际应用过程中需要不断的测试和调整，影响在线测试效率和准确性。专利CN1403821A公开了一种在线检测纱线质量和成分配比的方法和装置，虽然该装置通过张力传感器、CCD图像传感器、色度传感器和电容传感器能实现纱线质量和成分的快速检测，但是该测试方法使用传感器较多，成本较高，电容传感器在实际纺纱环境中易受到飞花等影响而失灵，此外，其对纱线质量进行检测时需要保持一定的纱线速度和张力，不仅对纺纱过程中的纱线运行产生较大影响，增加纱线断头的几率，影响纱线质量，而且纺纱过程中纱线会振动，这会极大地影响图像的采集，影响在线检测的效率和准确性。专利CN101308095A公开了一种基于图形识别原理的纺纱产品在线品质监测方法，虽然该方法通过CCD或CMOS传感器采集数字图像，对图像进行处理能够获得纱线质量信息，但是在纺纱过程中气圈的回转使得纱线不仅在轴向维度上运动，还会在垂直纱线轴的平面内振动，这在采集图像的过程中会造成采集得到的图像模糊，影响检测的准确性。虽然以上纱线质量在线检测方法能够在一定程度上实现纱线质量的在线检测，但其均存在一定局限性，在实际应用中检测结果不准确或检测效率较低。因此，开发一种能够获取清晰纱线图像、检测准确性好且检测效率高的纱线质量在线检测方法极具现实意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决上述现有技术中存在的纱线图像采集困难、检测准确性较差且检测效率较低的问题，提供一种能够获取清晰纱线图像、检测准确性好且检测效率高的纱线质量在线检测方法。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：基于CCD的纱线质量在线检测方法，在线采集处于瞬时稳定状态的纱线的图像并对其进行处理获得纱线的质量信息；所述采集基于CCD技术，所述瞬时稳定状态是指纱线在时间t内振动频率在水平和垂直方向上的分量都≤10Hz同时振幅在水平和垂直方向上的分量都≤0.1mm的状态，t为采集10～100张图像所用的时间，所述瞬时稳定状态通过纱线与曲面接触形成，接触后纱线的运动路径由直线型变为折线型。折线型路径的纱线受到沿曲面运动方向的作用力Ⅰ及曲面与纱线接触后产生的不平行于纱线运动方向且与作用力Ⅰ相交的作用力Ⅱ，通过施加的作用力Ⅰ和作用力Ⅱ，限制纱线在各个方向的振动，使得纱线在运行过程中处于瞬时稳定的状态。本专利技术通过将纱线与曲面接触使其处于瞬时稳定状态，并采集该状态下的纱线的图像对其进行处理得到纱线的质量信息。处于瞬时稳定状态的纱线的图像清晰且保留更多细节信息，便于快速处理并准确获取的纱线参数信息，不仅提高了处理精度即检测准确性，还提高了处理速度即检测效率。作为优选的技术方案：如上所述的基于CCD的纱线质量在线检测方法，所述纱线为环锭纺纱机或基于环锭纺开发的新型纺纱机的前罗拉钳口和导纱钩之间的纺纱段内的纱线。本专利技术的基于CCD的纱线质量在线检测方法不仅仅适用于传统环锭纺纱机，还可适用于其他纺纱技术，如赛罗纺、赛罗菲尔纺或扭妥纺等，本方法可稳定地在线检测纱线质量并对纱线质量信息处理反馈。如上所述的基于CCD的纱线质量在线检测方法，所述纱线的折线型运行路径与直线型运行路径之间的最大间距为1～50mm。间距过大会对纱线路径改变过多，产生较大纺纱张力，而且过大的间距使得纱线在曲面上的包围角过大，影响纱线运行，增加断头；最大间距过小会使得对纱线的控制力减弱，不能形成瞬时稳定的纺纱状态。如上所述的基于CCD的纱线质量在线检测方法，所述曲面的数量为1个以上，曲面的数量大于1时，所述接触为同时接触；曲面的数量为1时，折线的折点数量为1，折点与前罗拉钳口之间的距离为50～200mm；曲面的数量为2时，折线的折点数量为2，两折点之间的距离为50～200mm，折点与前罗拉钳口之间的最小距离为20～100mm；曲面的数量为3个以上时，折线的折点数量为2个以上，折点之间的最大距离为50～200mm，相邻两折点之间的距离大于1mm，折点与前罗拉钳口之间的最小距离为20～100mm。折点与前罗拉钳口之间的最小距离过大会使得能够检测的纺纱段减少，不利于图像采集；距离过小使得纱线发生断头，因为捻度是自下向上传递的，越靠近前罗拉钳口，捻度越小，纱线强力越低，越可能发生断头。在一定范围内检测精度随着曲面数量(1～3)的增大而增大，但曲面数量进一步增大，检测精度并不会随之增大，反而可能会影响纱线的运行。如上所述的基于CCD的纱线质量在线检测方法，曲面的数量为1时，处于瞬时稳定状态的纱线为折点与前罗拉钳口之间的纺纱段内的纱线；曲面的数量为2时，处于瞬时稳定状态的纱线为两折点之间的纺纱段内的纱线；曲面的数量为3个以上时，处于瞬时稳定状态的纱线为距离最远的两折点之间的纺纱段内的纱线。如上所述的基于CCD的纱线质量在线检测方法，所述质量信息包括纱线粗节、细节、棉结、不匀率和毛羽信息；纱线粗节、细节、棉结和不匀率信息是通过对纱线图像进行去噪处理后采用浮动阈值法或斜率阈值法判定纱线边界再计算纱线直径得到的，粗节为纱线直径大于等于纱线平均直径150％的位置，细节为纱线直径小于等于纱线平均直径50％的位置，棉结为纱线直径大于等于纱线平均直径300％的位置，不匀率为纱线片段直径的变异系数CV％；纱线毛羽信息是通过对纱线图像进行去噪处理获取纱线图像的信息后，根据毛羽像素数计算毛羽长度并进行分类、计数，同时根据纱线图像中像素灰度的阈值分类方法检测异常像素块并进行分类、计数得到的纱线的毛羽和纱疵信息。本专利技术还提供一种采用如上所述的基于CCD的纱线质量在线检测方法的检测装置，包括图像采集器、光源、信号处理器(信号处理器DSP是digitalsignalprocessor的简称，是一种专门用来实现信号处理算法的微处理器芯片)、驱动装置、纱线瞬时稳定装置、模/数转换器、图像处理器和显示元件；图像采集器用于采集纱线的图像并发送信号(移动信号)至信号处理器，光源用于照明和净化纱线背景，信号处理器用于对图像采集器发送的信号(移动信号)进行处理后发送至驱动装置，驱动装置用于驱动纱线瞬时稳定装置运动，运动既包括靠近和远离纱线的运动，也包括沿导纱板在不同锭子之间的位移，驱动装置的具体结构不作为本专利技术的保护要点，可采用本领域公知常识的结构，例如电机等，只要能起到驱动纱线瞬时稳定装置沿特定方向运动的作用即可，纱线瞬时稳定装置用于在采集纱线的图像时与纱线接触使纱线处于瞬时稳定状态，模/数转换器用于转换信号，图像处理器用于处理纱线的图像获取纱线的质量信息，显示元件用于显示检测结果；图像采集器和光源分布在纱线两侧，光源发出的光为平行光，以保证纱线背景纯净本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于CCD的纱线质量在线检测方法，其特征是：在线采集处于瞬时稳定状态的纱线的图像并对其进行处理获得纱线的质量信息；所述采集基于CCD技术，所述瞬时稳定状态是指纱线在时间t内振动频率在水平和垂直方向上的分量都≤10Hz同时振幅在水平和垂直方向上的分量都≤0.1mm的状态，t为采集10～100张图像所用的时间，所述瞬时稳定状态通过纱线与曲面接触形成，接触后纱线的运动路径由直线型变为折线型。

【技术特征摘要】
1.基于CCD的纱线质量在线检测方法，其特征是：在线采集处于瞬时稳定状态的纱线的图像并对其进行处理获得纱线的质量信息；所述采集基于CCD技术，所述瞬时稳定状态是指纱线在时间t内振动频率在水平和垂直方向上的分量都≤10Hz同时振幅在水平和垂直方向上的分量都≤0.1mm的状态，t为采集10～100张图像所用的时间，所述瞬时稳定状态通过纱线与曲面接触形成，接触后纱线的运动路径由直线型变为折线型。2.根据权利要求1所述的基于CCD的纱线质量在线检测方法，其特征在于，所述纱线为环锭纺纱机或基于环锭纺开发的新型纺纱机的前罗拉钳口和导纱钩之间的纺纱段内的纱线。3.根据权利要求2所述的基于CCD的纱线质量在线检测方法，其特征在于，所述纱线的折线型运行路径与直线型运行路径之间的最大间距为1～50mm。4.根据权利要求3所述的基于CCD的纱线质量在线检测方法，其特征在于，所述曲面的数量为1个以上，曲面的数量大于1时，所述接触为同时接触；曲面的数量为1时，折线的折点数量为1，折点与前罗拉钳口之间的距离为50～200mm；曲面的数量为2时，折线的折点数量为2，两折点之间的距离为50～200mm，折点与前罗拉钳口之间的最小距离为20～100mm；曲面的数量为3个以上时，折线的折点数量为2个以上，折点之间的最大距离为50～200mm，相邻两折点之间的距离大于1mm，折点与前罗拉钳口之间的最小距离为20～100mm。5.根据权利要求4所述的基于CCD的纱线质量在线检测方法，其特征在于，曲面的数量为1时，处于瞬时稳定状态的纱线为折点与前罗拉钳口之间的纺纱段内的纱线；曲面的数量为2时，处于瞬时稳定状态的纱线为两折点之间的纺纱段内的纱线；曲面的数量为3个以上时，处于瞬时稳定状态的纱线为距离最远的两折点之间的纺纱段内的纱线。6.根据权利要求1所述的基于CCD的纱线质量在线检测方法，其特征在于，所述质量信息包括纱线粗节、细节、棉结、不匀率和毛羽信息；纱线粗节、细节、棉结和不匀率信息是通过对纱线图像进行去噪处理后采用浮动阈值法或斜率阈值法判定纱线边界再计算纱线直径得到的，粗节为纱线直径大于等于纱线平均直径150％的位置，细节为纱线直径小于等于纱线平均直径50％的位置，棉结为纱线直径大于等于纱线平均直径300％的位置，不匀率为纱线片段...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵瑞琪，程隆棣，崔月敏，张瑞云，全晶，薛文良，代堃，刘蕴莹，吕金丹，俞建勇，王克毅，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：上海,31