[發明專利]一種用于開幅機的自動視覺對線開幅方法

在審

• 申請號: 201310060074.X
• 申請日: 2013-02-21
• 公開（公告）號: CN103132233A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 孫國棟;趙大興;馮維;代新;李歡;盧婷
• 申請（專利權）人: 湖北工業大學
• 主分類號: D04B35/34
• 分類號: D04B35/34;G05B11/42
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種用于開幅機的自動視覺對線開幅方法，其特征在于，該方法包括：?

CCD相機采集從傘架上經過的織物，并把圖像傳遞給工控機識別；?

識別與標定漏針縫圖像；?

基于PID的傘架控制及仿真，傘架控制子系統接收圖像識別子系統的偏差量Δs，通過PID控制器實時調整步進電機的速度，從而實現對傘架轉速的控制，保證漏針縫與剖布刀對齊。?

2.如權利要求1所述的用于開幅機的自動視覺對線開幅方法，其特征在于，CCD相機采集從傘架上經過的織物，并把圖像傳遞給工控機識別包括以下方法：?

開幅機的一部分用于固定或支撐對中裝置，剖布刀固定于開幅機上，其與漏針縫初始位置對齊；CCD相機置于剖布刀和織物上方，要求CCD相機與織物所在平面垂直，并保證剖布刀和織物處于CCD相機視場中央，使CCD相機能時刻捕捉到漏針縫和剖布刀的位置；工作過程中，CCD相機將捕獲到的織物圖像傳輸到工控機進行識別以標定漏針縫，并計算漏針縫與剖布刀的位置偏差量Δs。當Δs超出了允許的偏移范圍，對中裝置會自動發出和偏差量相對應的信號，傘架控制子系統接收偏差信號，通過PID控制器控制電機調整傘架旋轉速度，使漏針縫逐漸回到理想中心位置。?

3.如權利要求1所述的用于開幅機的自動視覺對線開幅方法，其特征在于，漏針縫圖像識別與標定方法包括：?

圖像識別子系統中的圖像預處理方法采用直方圖均衡化以消除拍攝環境對原始圖像的影響；?

設n是圖像中像素的總和，n_j是灰度級為r_k的像素個數，L為圖像中可能的灰度級總數，s_k稱作直方圖均衡化，則可以基于公式得到輸入圖像中灰度級為r_k的各像素映射到輸出圖像中灰度級為s_k的對應像素；?

圖像識別子系統中的圖像分割采取二值化方法處理；?

設i，j為行列數，f(i，j)為(i，j)處灰度值，T為閾值，則可以基于下面公式得到分割后(i，j)處灰度值g(i，j)，?

由于不同的閾值設定方法對一幅圖像進行處理會產生不同的二值化處理結果，使用的閾值T＝5；經過閾值分割后的漏針縫在圖像中表現為一條黑線，而背景均為白色；于是，很容易根據其圖像特征標識漏針縫位置，并計算其與剖布刀的偏差量Δs。?

4.如權利要求1所述的用于開幅機的自動視覺對線開幅方法，其特征在于，基于PID的傘架控制及仿真選擇增量式PID控制器。?

5.如權利要求1所述的用于開幅機的自動視覺對線開幅方法，其特征在于，增量式PID原理及算法設計；?

以T作為恒定的采樣周期，k作為采樣序號，則得到離散的PID控制器表達式：?

其中，u_k為第k次采樣時刻的輸出值，Δs_k，Δs_k-1為第k，k-1次采樣時刻的輸入偏差值，k_p為比例系數，k_i為積分系數，k_d為微分系數，u₀為輸出初值；?

根據遞推原理可得：?

式(2)減去式(3)得增量式PID控制算法：?

Δu_k＝k_p[Δs_k-Δs_k-1]+k_iΔs_k+k_d[Δs_k-2Δs_k-1+Δs_k-2]?

＝(k_p+k_i+k_d)Δs_k-(k_p+2k_d)Δs_k-1+k_dΔs_k-2??(4)?

采用增量式PID控制算法時，一旦確定了k_p、k_i、k_d，只要使用前后三次偏差量，即可求出控制增量Δu，它對應本次執行機構位置的增量。由于步進電機具有積累作用，它實際位置的控制量能夠實現自動控制增量的累積。?

6.如權利要求1所述的用于開幅機的自動視覺對線開幅方法，其特征在于，系統仿真方法為：?

在圖像識別子系統中，已要求將漏針縫的初始位置與剖布刀對齊，此時的開幅偏差量Δs＝0；該系統的偏差量Δs是以初始漏針縫為中心允許左右偏差10mm，即當漏針縫左偏于初始漏針縫位置超過10mm時，Δs為負值；當漏針縫右偏于初始漏針縫位置超過10mm時，Δs為正值；確定PID參數值，先用經驗試湊法初步確定初始參數值k_p＝5.5，k_i＝0.8，k_d＝0.25，確定PID三個參數，使得系統取得較好的穩態誤差和動態性能。?