[發(fā)明專利]基于線陣相機(jī)的編織紗線速度與長(zhǎng)度的測(cè)量系統(tǒng)及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810042875.6
• 申請(qǐng)日: 2018-01-17
• 公開（公告）號(hào): CN108132020A
• 公開（公告）日: 2018-06-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王清;黃冉;張國(guó)華;沈輝;張鳳生;王海峰;楊杰;梁梟龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 青島大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B11/04
• 分類號(hào): G01B11/04;G01P3/68
• 代理公司: 青島發(fā)思特專利商標(biāo)代理有限公司 37212
• 代理人: 鞏同海

本發(fā)明涉及一種基于線陣相機(jī)的編織紗線速度與長(zhǎng)度的測(cè)量系統(tǒng)及方法，屬于紡織測(cè)量領(lǐng)域，本發(fā)明在現(xiàn)有的紡織卷繞機(jī)械上裝配編織紗線速度與長(zhǎng)度測(cè)量系統(tǒng)，通過LED光源照射待測(cè)量的編織紗線，通過線陣相機(jī)采集編織紗線運(yùn)動(dòng)圖像，利用圖像采集卡的FPGA單元進(jìn)行圖像處理分析，根據(jù)編織紗線的紋理具有周期性的特點(diǎn)，提取圖像中紗線的紋理數(shù)目，并根據(jù)一幅時(shí)空?qǐng)D像中紗線紋理數(shù)目計(jì)算編織紗線的速度與長(zhǎng)度。本發(fā)明利用線陣相機(jī)采集編織紗線運(yùn)動(dòng)的時(shí)空?qǐng)D像，紗線紋理特征與背景對(duì)比明顯，圖像簡(jiǎn)單，可通過改變每幅圖像的大小來計(jì)算不同時(shí)間內(nèi)紗線的卷繞速度，在線測(cè)量紗線速度與長(zhǎng)度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于線陣相機(jī)的編織紗線速度與長(zhǎng)度的測(cè)量系統(tǒng)及方法，屬于紡織測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在編織紗線卷繞過程中，編織紗線速度與長(zhǎng)度在線測(cè)量是一項(xiàng)非常重要的指標(biāo)。編織紗線的卷繞速度與長(zhǎng)度影響編織紗線的張力，若速度慢，編織紗線張力大會(huì)造成斷頭；速度快，編織紗線松弛，造成纏繞，會(huì)對(duì)紡織工業(yè)帶來較大的影響。編織紗線卷繞速度與長(zhǎng)度在線測(cè)量是卷繞質(zhì)量好壞的一個(gè)主要因素。

目前紡織行業(yè)使用的紗線速度與長(zhǎng)度測(cè)量系統(tǒng)主要包括兩種方法：第一種是接觸式測(cè)量，即通過導(dǎo)紗槽輪與紗線相接觸進(jìn)行測(cè)量，然而這種接觸式測(cè)量明顯地存在著一些不足之處，關(guān)鍵是槽輪線速度與紗線卷繞速度不相一致，即滑溜問題，它受紗線包角、摩擦系數(shù)等的影響。第二種是光學(xué)相關(guān)法來測(cè)量紗線的速度，通過兩個(gè)圖像測(cè)量器采集紗線卷繞圖像，并對(duì)比紗線邊緣波形，通過提取相同邊緣波形的時(shí)間來計(jì)算紗線的速度，但是這個(gè)裝置結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，而且需要兩個(gè)圖像測(cè)量器來測(cè)量觀察到的波形，實(shí)現(xiàn)困難，且編織紗線為周期性紋理，此方法不適合測(cè)量編織紗線的卷繞速度與長(zhǎng)度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有編織紗線卷繞速度與長(zhǎng)度在線測(cè)量系統(tǒng)或方法存在的上述缺陷，提出了一種基于線陣相機(jī)的非接觸編織紗線速度與長(zhǎng)度在線測(cè)量方法，在現(xiàn)有的紡織機(jī)械上裝配編織紗線速度與長(zhǎng)度高速測(cè)量系統(tǒng),通過LED光源照射編織紗線，利用線陣相機(jī)采集照射部位的編織紗線時(shí)空?qǐng)D像，并將采集到的時(shí)空?qǐng)D像輸入到圖像采集卡中，利用FPGA圖像處理系統(tǒng)對(duì)采集的圖像進(jìn)行處理，統(tǒng)計(jì)時(shí)空?qǐng)D像中編織紗線的紋理數(shù)目，根據(jù)編織紗線周期性紋理以及線陣相機(jī)時(shí)空?qǐng)D像的特點(diǎn)計(jì)算卷繞速度與長(zhǎng)度，可在不接觸編織紗線的情況下測(cè)量編織紗線卷繞的速度與長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)了編織紗線速度與長(zhǎng)度的非接觸在線測(cè)量。

基于線陣相機(jī)的編織紗線速度與長(zhǎng)度測(cè)量系統(tǒng)，包括線陣相機(jī)、LED光源及圖像采集卡，所述的LED光源和線陣相機(jī)安裝在垂直于待測(cè)量的編織紗線的卷繞方向，根據(jù)待測(cè)量的編織紗線振動(dòng)范圍設(shè)置LED光源與編織紗線的安裝距離。

進(jìn)一步地，所述的LED光源與線陣相機(jī)安裝在編織紗線的同側(cè)，所述LED光源與線陣相機(jī)采集位置的夾角小于15°，照射方向?yàn)榫€陣相機(jī)在編織紗線上的采集位置。

進(jìn)一步地，設(shè)L是相機(jī)鏡頭與編織紗線之間的距離，v是編織紗線卷繞時(shí)軸向移動(dòng)的速度。由于編織紗線的直徑較小，考慮到線陣相機(jī)采集圖像的質(zhì)量以及編織紗線所占的像素?cái)?shù)k＝fd/Lh，可通過減小相機(jī)與紗線的距離L，增大f調(diào)整紗線所占像素?cái)?shù)。為使圖像處理易于進(jìn)行，本發(fā)明中紗線像素?cái)?shù)應(yīng)大于等于5個(gè)像素，其中f是線陣相機(jī)鏡頭的焦距，d是編織紗線的直徑，h是線陣相機(jī)像元尺寸。為保證圖像質(zhì)量，本發(fā)明中紗線像素?cái)?shù)應(yīng)大于5個(gè)像素，其中f是線陣相機(jī)鏡頭的焦距，d是編織紗線的直徑，h是線陣相機(jī)像元尺寸。本發(fā)明采用定焦鏡頭，因此f確定，5≤fd/Lh，相機(jī)與紗線的距離L≤fd/5h。

進(jìn)一步地，本發(fā)明是利用編織紗線反射LED光源的光線采集圖像，編織紗線行進(jìn)過程中可能引起振動(dòng)，因此景深需選取較大值，以保證成像清晰。景深的計(jì)算公式為ΔL＝2f^2.FδL²/(f⁴-F²δ²L²)，其中δ是容許的彌散圓直徑，F(xiàn)為光圈值。為保證清晰成像，景深最小值為ΔL_min，則