一种基于机器视觉的玻璃纤维纱线在线检测设备及方法

摘要

本发明公开了一种基于机器视觉的玻璃纤维纱线在线检测设备，包括架设于玻璃纤维纱线上方的LED线光源，LED线光源一侧设置有工业相机，LED线光源与工业相机并联有采集触发控制板，采集触发控制板还连接有旋转编码器，旋转编码器位于玻璃纱线生产线上，工业相机连接工业控制计算机输入端，工业控制计算机输出端连接有缺陷报警提示器；本发明还公开了基于机器视觉的玻璃纤维纱线在线检测设备的检测方法，采用机器视觉技术，实现玻璃纤维纱线无接触，无损伤检测，解决了以前无发检测的问题。

说明书

技术领域

本发明属于纱线检测技术领域，涉及一种基于机器视觉的玻璃纤维纱线在线检测设备；

本发明还涉及一种基于机器视觉的玻璃纤维纱线在线检测方法。

背景技术

玻璃纤维(英文原名为:Fibreglass)是一种性能优异的无机非金属材料，种类繁多，优点是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高，但缺点是性脆，耐磨性较差。它是叶腊石、石英砂、石灰石、白云石、硼钙石、硼镁石六种矿石为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺制造成的，其单丝的直径为几个微米到二十几个微米，相当于一根头发丝的1/20-1/5，每束纤维原丝都由数百根甚至上千根单丝组成。玻璃纤维通常用作复合材料中的增强材料，电绝缘材料和绝热保温材料，电路基板等国民经济各个领域。

但在玻璃纤维纱线生产过程中，由于纱线单根丝直径只有几微米，生产线上同时生产几百根纱线，且产线生产速度均在200米/分钟以上，如图3所示，人眼是无法观测到纱线上的破丝，毛丝，毛团这些缺陷的；随着机器视觉技术的成熟，采用机器视觉进行玻璃纤维纱线在线检测成为一种必不可少的检测手段。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于机器视觉的玻璃纤维纱线在线检测设备，解决了现有纱线检测中存在的人工检测不准确问题。

本发明的另一个目的是提供一种基于机器视觉的玻璃纤维纱线在线检测方法。

本发明所采用的第一个技术方案是，一种基于机器视觉的玻璃纤维纱线在线检测设备，其特征在于，包括架设于玻璃纤维纱线上方的LED线光源，所述LED线光源一侧设置有工业相机，LED线光源与工业相机并联有采集触发控制板，所述工业相机连接工业控制计算机输入端，工业控制计算机输出端连接有缺陷报警提示器，所述采集触发控制板还连接有旋转编码器，所述旋转编码器位于玻璃纤维纱线产线上，其中工业相机为Basler ral-4096线阵相机；采集触发控制板为HD-GeneralCtrlv202，工业控制计算机为德胜DS-1000L、CPU为I7-4765T的工控计算机，工业控制计算机通过RS485工业总线与采集触发控制板进行通讯；

本发明的第一个技术方案的特点还在于：

其中LED线光源在竖直方向距离玻璃纤维纱线30mm；

其中LED线光源与玻璃纤维纱线夹角为45°；

其中工业相机照射轨迹与LED线光源发射轨迹汇聚于玻璃纤维纱线表面，且工业相机照射轨迹与LED线光源发射轨迹垂直；

其中工业控制计算还连接有显示器；

其中缺陷报警提示器为声光报警灯。

本发明的第二个技术方案是，一种基于机器视觉的玻璃纤维纱线在线检测方法，采用一种基于机器视觉的玻璃纤维纱线在线检测设备，其特征在于，具体按以下步骤实施：

步骤1，当生产线运行时，压在产线上的旋转编码器开始转动，旋转编码器每转动1毫米，会给采集触发控制板发出4个脉冲，采集触发控制板以该脉冲为基础，触发工业相机和LED线光源进行同步图像采集；

步骤2，当工业相机采集到玻璃纤维纱线图像后，通过千兆网将图像数据传送至工业控制计算机，工业控制计算机运行设计好的图像处理算法对采集到的纱线图像进行处理，当发现有缺陷时，系统报警提示，同时将缺陷图像存储在相应的落筒文件夹内以便后期查询；没有发现缺陷的图像则不需要保存。

本发明的第二个技术方案的特点还在于：

其中步骤2中设计好的图像处理算法的处理过程具体为：采集到纱线图像后，首先进行各种滤波处理，以消除图像采集过程中的噪声，然后进行图像增强，使图像更加有利于检测，接着进行阈值化处理，分离出缺陷部分，再下来采用blob等算法计算缺陷的尺寸信息，最后得到有缺陷的图像。

本发明的有益效果是：

本发明的一种基于机器视觉的玻璃纤维纱线在线检测设备采用机器视觉技术，采用机器视觉技术，实现玻璃纤维纱线无接触，无损伤检测，解决了以前无发检测的问题，将每根纱线上的缺陷信息进行统计，当发现一定长度的纱线上缺陷大于设定值时，进行报警并停机，操作工可找出对应的纱管，以替换该纱管，避免造成更大的损失，系统可自动识别纱线数量，当纱线数量小于生产要求时，即发生断纱时进行报警并停机，系统可计算出每一个缺陷的面积，长，宽，信息，并在缺陷面积大于一定值时，进行报警停机，操作工可将这些大面积的缺陷拿出来，以避免在后道处理时发生断纱，由于玻璃纤维产线温度高，对设备的散热性要求很高，为了确保LED光源的可靠性和稳定性，我们采用了硬件出发方式进行图像采集，即硬件同步触发相机和光源进行采集，当相机采集时，光源点亮，相机不采集时，光源熄灭，由于现场频率在15KHz以上，因此肉眼看不到LED光源的闪烁。

附图说明

图1是本发明的一种基于机器视觉的玻璃纤维纱线在线检测设备得结构示意图；

图2是本发明的一种基于机器视觉的玻璃纤维纱线在线检测设备中工业相机与LED光源位置结构示意图；

图3是本发明的一种基于机器视觉的玻璃纤维纱线在线检测方法中得到的玻璃纤维纱线出现破丝的缺陷图像。

图中，1.工业相机，2.LED线光源，3.采集触发控制板，4.工业控制计算机，5.缺陷报警器，6.旋转编码器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明提供了一种基于机器视觉的玻璃纤维纱线在线检测设备，如图1所示，包括架设于玻璃纤维纱线上方的LED线光源2，所述LED线光源2一侧设置有工业相机1，工业相机1为Basler ral-4096线阵相机，如图2所示，LED线光源2在竖直方向距离玻璃纤维纱线30mm，LED线光源2与玻璃纤维纱线夹角为45°，工业相机1照射轨迹与LED线光源2发射轨迹汇聚于玻璃纤维纱线表面，且工业相机1照射轨迹与LED线光源2发射轨迹垂直，LED线光源2与工业相机1并联有采集触发控制板3，采集触发控制板3为HD-GeneralCtrlv202，工业相机1连接工业控制计算机4输入端，工业控制计算机4输出端连接有缺陷报警提示器，工业控制计算机4还连接有显示器，工业控制计算机4为德胜DS-1000L、CPU为I7-4765T、4G内存、硬盘为128GSSD的工控计算机，工业控制计算机4通过RS485工业总线与采集触发控制板3进行通讯；旋转编码器6旋转发出脉冲信号，采集触发控制板3收到脉冲信号后由自己内部程序控制，将脉冲信号通过对应的工业相机1和LED线光源2的硬件电路输出，从而实现对相机和光源的控制。

本发明还提供了一种基于机器视觉的玻璃纤维纱线在线检测方法，采用一种基于机器视觉的玻璃纤维纱线在线检测设备，其特征在于，具体按以下步骤实施：

步骤1，当生产线运行时，压在产线上的旋转编码器6开始转动，旋转编码器6每转动1毫米，会给采集触发控制板3发出4个脉冲，采集触发控制板3以该脉冲为基础，触发工业相机1和LED线光源2进行同步图像采集；通用控制板以该脉冲为基础，触发相机和光源进行同步图像采集，生产线速度越快，编码器旋转越快，相机采集频率越快，这样就可以保证在不同的速度下，采集到的图像不失真，以满足不同生产不同产品时速度的差异；

步骤2，当工业相机1采集到玻璃纤维纱线图像后，通过千兆网将图像数据传送至工业控制计算机4，工业控制计算机4运行设计好的图像处理算法对采集到的纱线图像进行处理，当发现有缺陷时，系统报警提示，同时将缺陷图像存储在相应的落筒文件夹内以便后期查询；没有发现缺陷的图像则不需要保存。

其中设计好的图像处理算法的处理过程具体为：采集到纱线图像后，首先进行各种滤波处理，以消除图像采集过程中的噪声，然后进行图像增强，使图像更加有利于检测，接着进行阈值化处理，分离出缺陷部分，再下来采用blob等算法计算缺陷的尺寸信息，最后得到有缺陷的图像。