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（研祥智能股份有限公司 R&D中心 深圳 518057）
修惠文
摘要：傳統(tǒng)粘膠長絲檢測和質量控制基本依賴人工完成，具有速度慢，不能實現(xiàn)實時監(jiān)控等缺點。機器視覺檢測系統(tǒng)作為一種新型的檢測技術，具有速度快、精度高、非接觸、實時性等優(yōu)點，將其應用于化纖產(chǎn)品檢測領域，可以有效地克服人工檢測的不足，提高化纖工廠生產(chǎn)的自動化程度與生產(chǎn)效率。
針對粘膠長絲的檢測需要，本文對浴內監(jiān)測系統(tǒng)的設計及粘膠長絲計數(shù)算法的研究應用做了詳細的探討。通過分析浴內粘膠長絲圖像特性，針對性地研究粘膠長絲圖像的分割以及特征提取等算法。結合形態(tài)分析，研究粘膠長絲二值圖像的計數(shù)問題，提出了解決細絲交錯重疊的分離連通域算法。實驗結果證明本文設計的粘膠長絲浴內檢測系統(tǒng)是實用有效的。對實際取樣的140幅粘膠長絲圖像進行計數(shù)算法測試，其中137幅測試結果準確，測量誤差控制在3％以內。
關鍵詞：粘膠長絲、光電成像、CCD、圖像處理、形態(tài)分析中圖分類號：O432.2 文獻標識碼：A 國家標準學科分類代碼： 460.4035
1. 引言
粘膠纖維良好的服用性能一直受到人們的青睞，高質量粘膠長絲的市場需求量不斷上升，尤其是加入WTO、紡織配額取消之后，國際對高檔粘膠長絲的需求量猛增。由于我國的長絲質量達不到國際標準，出口受到限制，其中一個重要原因是由于粘膠長絲單絲不足造成布料染色不均。粘膠長絲數(shù)量不足是由于在長絲成絲過程中，噴絲板中部分噴絲孔堵孔造成捻合單絲根數(shù)缺少�？焖僭诰�檢測噴絲板是否堵孔，實時監(jiān)測單絲數(shù)目，可以較好的解決上述問題。
為實現(xiàn)實時監(jiān)測單絲數(shù)目，本文利用機器視覺檢測技術，采用外置光源對粘膠長絲照射，由光學系統(tǒng)成像至CCD上，實時采集酸浴內長絲圖像，通過IPC工業(yè)計算機及圖像采集卡獲取圖像數(shù)據(jù)，實時顯示至監(jiān)控屏幕上。同時，粘膠長絲圖像經(jīng)過圖像增強及閾值分割后，長絲的形態(tài)特征被突顯出來；用特定的算法識別粘膠長絲并計算出其數(shù)目；根據(jù)計數(shù)結果，判別長絲產(chǎn)品合格與否。
2. 粘膠長絲浴內監(jiān)測系統(tǒng)研究目標
2.1系統(tǒng)研發(fā)目標
⑴ 研究噴絲動態(tài)成像系統(tǒng)和照明系統(tǒng)，實現(xiàn)噴絲過程的光學成像；
⑵ 將酸浴中的光學圖像轉換為方便于人們觀測的可視圖像；
⑶ 開發(fā)圖像處理軟件系統(tǒng)，實現(xiàn)對粘膠長絲的相關識別和判別計數(shù)；
⑷ 保證系統(tǒng)在酸浴中部分結構不受腐蝕影響。
2.2系統(tǒng)技術指標
⑴ 該系統(tǒng)需適應環(huán)境指標
酸浴溫度：50℃
酸浴深度：400mm
酸浴透明度：400-500mm
酸浴組成：硫酸：130±1g/l
硫酸鋅：11±0.5g/l
硫酸鈉：260-270g/l
⑵ 噴絲孔徑φ0.06-φ0.08mm
⑶ 噴絲孔數(shù)18-60
⑷ 單絲檢測精確度為97%
⑸ 功能實現(xiàn)：a獲取清晰的噴絲圖像，具有良好的可視性
b實現(xiàn)計算機圖像處理，指示噴絲數(shù)量
c噴絲板檢測實現(xiàn)計算機管理（編號、數(shù)據(jù)存儲等）
d儀器小型化，便于巡回檢測
3. 粘膠長絲浴內監(jiān)測系統(tǒng)的結構設計
粘膠長絲浴內監(jiān)測硬件系統(tǒng)主要有以下部分構成：
①系統(tǒng)照明光源
②CCD攝像頭
③機械微調裝置
④控制柜
⑤電源控制板
⑥圖像采集卡
⑦工業(yè)計算機
⑧液晶顯示器
CCD實時采集接收屏上的圖樣，輸出視頻信號。由計算機系統(tǒng)控制的視頻采集卡對CCD輸出的視頻信號進行實時捕捉，顯示至監(jiān)視器屏幕便于實時監(jiān)控酸浴內噴絲板的工作情況，截取細絲圖像，向長絲計數(shù)系統(tǒng)輸出用于圖像分析的圖片。工業(yè)計算機系統(tǒng)用于監(jiān)測系統(tǒng)的整體控制，為測試軟件的運行提供硬件基礎。系統(tǒng)的硬件結構如圖3.1所示。
圖3.1 粘膠長絲浴內監(jiān)測系統(tǒng)硬件結構
根據(jù)系統(tǒng)技術指標，本系統(tǒng)的控制監(jiān)視部分要在粘膠長絲酸浴附近工作，其環(huán)境溫度高，空氣潮濕，周圍機器振動較大，且有高頻信號干擾，條件極為惡劣。為保證監(jiān)控系統(tǒng)正常工作，工控計算機的選擇是極為重要的，本文采用的是研祥工控機，型號為IPC-6806W-E(A3)，其優(yōu)點是結構緊湊、設計合理、便于擴展外接采集卡；具有較好的抗震、抗干擾、防塵耐高溫的特性，能夠克服酸浴附近的惡劣條件而穩(wěn)定工作；滿足在線監(jiān)控與長絲計數(shù)算法的運算需求。另外，本系統(tǒng)的成像探頭部分要在酸液內工作，需要將系統(tǒng)光源及CCD攝像頭密封在耐酸塑料ABS制成的防腐外殼中；為方便粘膠長絲的成像調節(jié)，在酸浴外加置了機械微調裝置；將采集卡、電壓控制板、工業(yè)計算機以及液晶顯屏封裝在控制柜中，實現(xiàn)儀器的小型化，便于循環(huán)檢測。系統(tǒng)的控制柜和浴內CCD攝像探頭與光源機構如圖3.2、3.3所示。
圖3.2控制柜結構 圖3.3 浴內CCD探頭與光源機構
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