一种基于机器视觉的离合器喂纱机构动作异常检测方法
【专利摘要】本发明提供了一种基于机器视觉的离合器喂纱机构动作异常检测方法，PC机通过I／O卡输出数据至离合器驱动装置，以驱动离合器喂纱机构，计算各个提花轮上齿轮的输出值预期转速；PC机通过图像采集卡触发图像采集装置采集离合器喂纱机构的实时图像数据，计算各个提花轮上齿轮的实际转速；比较各个提花轮上齿轮的实际转速与输出值预期转速是否相符，如果提花轮上齿轮实际转速超出了正常误差波动允许范围，则认定该离合器喂纱机构动作异常。本发明提供的方法克服了现有技术的不足，能够自检测并判断离合器喂纱机构运转状态是否符合预期，方便检查排除簇绒机运转中的故障，提高了安装维护的工作效率。
【专利说明】一种基于机器视觉的离合器喂纱机构动作异常检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于机器视觉的离合器喂纱机构动作异常的检测方法，属于纺织品织造【技术领域】。
【背景技术】
[0002]传统离合器提花组合机构中一个组合通常由2?5个离合器构成，每组中每个离合器都安装在一个不同转速的轴上。主轴旋转一个固定角度(比如360度)完成一个提花周期，各个不同转速轴按照固定比例系数跟随主轴转速，传统提花过程将在一次提花周期开始时刻切换一次状态，使得离合器组在当前提花周期内只有一个离合器保持吸合，从而使离合器组所带动的提花轮跟随吸合离合器所在轴的转速，从而带动提花轮使得喂纱量在一个提花周期满足要求。由于采用离合器提花的簇绒机上安装了大量的离合器，首次安装以及运行异常后通常需要人工检查排除错误，簇绒机上离合器喂纱机构状态检查通常采用的人工逐个排除方法，效率低下，通常一组提花用的离合器喂纱机构有上百组，逐一排查起来比较困难，工作强度较大。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是提供一种自动化检测离合器喂纱机构动作故障的方法。
[0004]为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种基于机器视觉的离合器喂纱机构动作异常检测方法，离合器喂纱机构各个离合器分别安装在相对于主轴不同速比系数的长轴上，提花轮分别设于离合器上，提花轮上均设有齿轮，其特征在于:所述齿轮上设有两条辅助视觉检测用的增强对比度的涂料带；PC机通过I/O卡与离合器驱动装置连接，离合器驱动装置连接所述离合器喂纱机构，PC机通过图像采集卡与图像采集装置连接；
[0005]该方法具体包括如下步骤:
[0006]步骤1:PC机通过I/O卡输出数据至离合器驱动装置，以驱动离合器喂纱机构；同一时刻只能有一个离合器吸合，吸合离合器和其所安装的轴同速旋转，同时带动安装在其上的提花轮旋转，当前离合器提花轮旋转将通过安装其上的齿轮带动同一组其他提花轮旋转，如果离合器喂纱机构动作正常，则提花轮及其上的齿轮转速应与当前吸合的离合器所在轴一致；计算各个提花轮上齿轮的输出值预期转速；
[0007]步骤2:PC机通过图像采集卡触发图像采集装置采集离合器喂纱机构的实时图像数据，计算各个提花轮上齿轮的实际平均转速；
[0008]步骤3:比较各个提花轮上齿轮的实际转速与输出值预期转速是否相符，如果提花轮上齿轮实际转速超出了正常误差波动允许范围，则认定该离合器喂纱机构动作异常。
[0009]优选地，所述步骤I中，I / O卡输出数据的设定方法如下:
[0010]I / O卡输出数据的设定方法如下:
[0011]每次每组喂纱机构中都有一个离合器吸合，但每次除了一组喂纱机构的离合器外其他组吸合状态都一致，总共需要输出qXb组数据；其中，q为喂纱机构总数，b为单个喂纱机构中离合器数；
[0012]第i次输出数据定义如下:[xn, xi2, xi3,..., xiq],其中Xil为第i组数据第一列，……，Xiq为第i组数据第q列；
[0013]对于第i组数据，i从I开始到qXb，
[0014]从第I列开始循环计算规则如下:
[0015]第一步:j=当前列序号，如果(1-1) / b+1关j则当前列值xfb-Q-l) % b-l>0 ?b-(1-l) % b-1: b ;如果(1-1) / b+l==j,则当前列值 Xij=ID-Q—l)%b;式中，％ 为求余数符号；
[0016]第二步:当前列序号=当前列序号+1，如果当前列序号>q，则本组数据计算结束，否则跳到第一步继续执行。
[0017]优选地，所述步骤I中，提花轮上齿轮的输出值预期转速的计算方法如下:
[0018]设定任一时刻主轴转速ω_η，设定某一时间段主轴平均转速‘，各个轴[1，
2,, b]相对于主轴转速比例系数为[k1; k2，...，kb]，任意时刻预期提花轮转速为Cothlqw,任意时间段预期提花轮平均转速为1%:‘ I在输出数据j(j e [1,2,...，b])期间，对应
的比例系数为h可得对应提花轮期望转速为:
[0019]ω thl qw- ω main X kj
[0020]采用编码器测算某个阶段主轴的平均速度；设定采集起始时刻编码器脉冲数nstart、采集终止时刻编码器脉冲数nmd，采集时间为T，每个编码器脉冲对应角度为kd，则可
丫守份M _ qw.[0021 ] <%—- = (Omam X kj = kj XkdX (Menrf - Wstert ) / T
[0022]根据上式可得任意时段内提花轮的输出值预期平均转速。
[0023]优选地，所述步骤2中，提花轮上齿轮的实际转速的计算方法如下:
[0024]在提花轮齿轮上一周均匀设有2条增强对比度的涂料带，假设图像采集装置的采集频率是P帧/秒，提花轮上齿轮上增强对比度的涂料带半径为R ；
[0025]通过采集图像，按顺序标记图像及其采集时间，对图像预处理校正后，截取感兴趣区域的图像，通过图像背景差分法获取增强对比度的涂料带相对于齿轮旋转轴的位置；
[0026]yn=RX cos θ η, Θ n=arccos (yn/R)
[0027]yn+m=RXcos Θ _，Θ n+m=arccos (yn+m / R)
[0028]求得实测平均转速
[0029]^7c=\(0mm-0n)ft\
[0030]其中:
[0031]yn、yn+ffl分别为第n次和第n+m次时测得增强对比度的涂料带相对中轴线高度；
[0032]θ η、Θ n+m分别为第η次和第n+m次旋转的角度；
[0033]为当前测得平均角速度；
[0034]t为第η次和第n+m次两次测得图像采集时间间隔，t=mX I / p ；
[0035]优选地，所述步骤I中，I/O卡输出数据要保证所有离合器喂纱机构各个状态至少切换一遍，且每次输出数据保持几个提花周期。
[0036]由此获得任意时段内提花轮的实际平均转速。通过比较实际测得转速与预期转速比较，判断转速是否合格。
[0037]本发明提供的方法克服了现有技术的不足，能够自检测并判断离合器喂纱机构运转状态是否符合预期，方便检查排除簇绒机运转中的故障，提高了安装维护的工作效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0038]图1为检测装置系统构成图；
[0039]图2为离合器喂纱机构子系统构成图；
[0040]图3为提花轮转速测算用坐标示意图；
[0041]图4为本发明提供的基于机器视觉的离合器喂纱机构动作异常检测方法工作流程图。
【具体实施方式】
[0042]为使本发明更明显易懂，兹以一优选实施例，本实例中离合器喂纱机构包含3个离合器，并配合附图作详细说明如下。
[0043]本发明提供的方法通过软件输出特定信号组合控制离合器的动作，离合器动作后会带动离合器喂纱机构上提花轮旋转，利用机器视觉系统采集离合器喂纱机构的工作实时视频，对视频进行分析，判定提花轮旋转动作是否符合预期。如不符合预期则可以快速判定出故障的离合器位置，方便维护人员进一步检测。
[0044]离合器喂纱机构每组离合器组中离合器个数通常是2、3、4或者5个，其对应喂纱量变化种类可选数量分别是2、3、4、5种。如图1所示，本检测装置由PC机1、I/O卡2、离合器驱动装置3、图像采集卡4、安装于PC机上的检测软件5、图像采集装置6、离合器喂纱机构7组成，PC机I通过I/O卡2与离合器驱动装置3连接，离合器驱动装置3连接离合器喂纱机构7，PC机上安装有检测软件5，PC机通过图像采集卡4与图像采集装置6连接。图像米集装置6本实施例中米用相机。
[0045]结合图2，离合器喂纱机构7由高速长轴31、中速长轴32、低速长轴33、高速轴离合器61、中速轴离合器62、低速轴离合器63、高速轴提花轮51、中速轴提花轮52、低速轴提花轮53、高速轴提花轮上齿轮41、中速轴提花轮上齿轮42、低速轴提花轮上齿轮43组成。其中高速轴离合器61、中速轴离合器62、低速轴离合器63分别安装在高速长轴31、中速长轴32、低速长轴33上，高速轴提花轮51、中速轴提花轮52、低速轴提花轮53分别装在高速轴离合器61、中速轴离合器62、低速轴离合器63上,高速轴提花轮上齿轮41、中速轴提花轮上齿轮42、低速轴提花轮上齿轮43分别固定在相应的提花轮上。
[0046]具体检测方法实施如下:
[0047]对于每一组喂纱机构的几个离合器中，按照正常控制逻辑同一时刻只能有一个离合器吸合，吸合离合器和其所安装的轴的转速旋转，同时将带动安装在其上的提花轮旋转，当前离合器提花轮旋转将通过安装其上的齿轮带动同一组其他提花轮旋转。正常情况下，如果离合器动作正常，并且传动机构正常，则喂纱机构中提花轮及其上的齿轮转速应与当前吸合的离合器所在轴一致。利用机器视觉获取喂纱机构的实时图像，通过图像处理计算各个提花轮上固定的齿轮转速，如有齿轮转速超出了正常误差波动范围，则认定该组喂纱机构存在问题，需进一步人工认定故障原因。
[0048]A)输出数据的设定:设定方法有以下两种:
[0049]方法1:每次只吸合所有喂纱机构中一个离合器，总共需要输出qXb组数据。其中q为喂纱机构总数，b为单个喂纱机构中离合器数。
[0050]第i次输出数据定义如下:[xn, xi2, xi3,..., xiq]，其中Xil为第i组数据第一列，……，Xiq为第i组数据第q列。
[0051]对于第i组数据(i从I开始到qXb)，
[0052]从第I列开始循环计算规则如下:
[0053]第一步:j=当前列序号，如果(1-1) / b+1幸j则当前列值Xij为O ;
[0054]如果(1-1) / b+l==j,则当前列值xij=b-(1-l) % b ;式中，％为求余数符号,如a%b为a除以b的余数，本表达式(c语言中一种写法)意义为如果问号前表达是成立则取值问号和冒号之间取值，否则取冒号后面的取值。
[0055]第二步:当前列序号=当前列序号+1，如果当前列序号>q，则本组数据计算结束，否则跳到第一步继续执行。
[0056]以图2中5个喂纱机构为例，q=5, b=3，输出数据5X3=15组设定如下:
[0057][3，0，0，0，0]、[2，0，0，0，0]、[1，0，0，0，0]、[0，3，0，0，0]、[0，2，0，0，0]、[0，1，0，0，O]、[0，0，3，0，0]、[0，0，2，0，0]、[0,0,1,0,0], [0，0，0，3，0]、[0，0，0，2，0]、[0,0,0,1,0],[0，0，0，0，3]、[0，0，0，0，2]、[0，0，0，0，1]。
[0058]其中3代表输出高速轴上离合器吸合，2代表中速轴上离合器吸合，I代表低速轴上离合器吸合，O代表该喂纱机构所有离合器都不吸合。每组数据每一列代表一个喂纱机构输出状态。
[0059]方法2:每次每组喂纱机构中都有一个离合器吸合，但每次除了一组喂纱机构的离合器外其他组吸合状态都一致，总共需要输出qXb组数据。其中q为喂纱机构总数，b为单个喂纱机构中离合器数。
[0060]第i次输出数据定义如下:[xn, xi2, xi3,..., xiq]，其中Xil为第i组数据第一列，……，Xiq为第i组数据第q列。
[0061]对于第i组数据(i从I开始到qXb)，
[0062]从第I列开始循环计算规则如下:
[0063]第一步:.j=当前列序号，如果(1-1) / b+1关j则当前列值xij=b-(i_l) %b-l>0?b-(1-l) % b-1: b (式中％为求余数符号)；
[0064]如果(1-1) / b+l==j,则当前列值xfb-Q-l) % b (式中％为求余数符号)。
[0065]第二步:当前列序号=当前列序号+1，如果当前列序号>q，则本组数据计算结束，否则跳到第一步继续执行。
[0066]以图2中5个喂纱机构为例，q=5, b=3，输出数据5X3=15组设定如下:
[0067] [3，2，2，2，2]、[2，1，1，1，1]、[1，3，3，3，3]、[2，3，2，2，2]、[1，2，1，1，1]、[3，1，3，3，
3]、[2，2，3，2，2]、[1，1，2，1，1]、[3，3，1，3，3]、[2，2，2，3，2]、[1，1，1，2，1]、[3，3，3，1，3]、[2，2，2，2，3]、[1，1，1，1，2]、[3，3，3，3，1]。
[0068]方法I较适合初次安装调试，方法2在初次调试和维护调试时都可采用，作为优选，本发明采用方法2进行设定输出数据。
[0069]B)提花轮预期转速的计算:设定任一时刻主轴转速ω_η，设定某一时间段主轴平均转速ωmain各个轴[1,2,, b]相对于主轴转速比例系数为Iik1, k2,..., kb] (b为单个喂纱机构中离合器数)，任意时刻预期提花轮转速为ω thl_qw,任意时间段预期提花轮平均转速为
【权利要求】
1.一种基于机器视觉的离合器喂纱机构动作异常的检测方法，离合器喂纱机构(7)各个离合器分别安装在相对于主轴不同速比系数的长轴上，提花轮分别设于离合器上，提花轮上均设有齿轮，其特征在于:所述齿轮上设有两条辅助视觉检测用的增强对比度的涂料带；PC机(1)通过I/O卡(2)与离合器驱动装置(3)连接，离合器驱动装置(3)连接所述离合器喂纱机构(7)，PC机(I)通过图像采集卡(4)与图像采集装置(6)连接； 该方法具体包括如下步骤: 步骤1:PC机(1)通过I / O卡(2)输出数据至离合器驱动装置(3)，以驱动离合器喂纱机构(7);同一时刻只能有一个离合器吸合，吸合离合器和其所安装的轴同速旋转，同时带动安装在其上的提花轮旋转，当前离合器提花轮旋转将通过安装其上的齿轮带动同一组其他提花轮旋转，如果离合器喂纱机构动作正常，则提花轮及其上的齿轮转速应与当前吸合的离合器所在轴一致；计算各个提花轮上齿轮的输出值预期转速； 步骤2:PC机(I)通过图像采集卡(4)触发图像采集装置(6)采集离合器喂纱机构(7)的实时图像数据，计算各个提花轮上齿轮的实际平均转速； 步骤3:比较各个提花轮上齿轮的实际转速与输出值预期转速是否相符，如果提花轮上齿轮实际转速超出了正常误差波动允许范围，则认定该离合器喂纱机构(7)动作异常。
2.如权利要求1所述的一种基于机器视觉的离合器喂纱机构动作异常的检测方法，其特征在于:所述步骤I中，I/O卡(2)输出数据的设定方法如下: 每次每组喂纱机构中都有一个离合器吸合，但每次除了一组喂纱机构的离合器外其他组吸合状态都一致，总共需要输出qXb组数据；其中，q为喂纱机构总数，b为单个喂纱机构中离合器数； 第i次输出数据定义如下:[xn,xi2,xi3,...，xi(1]，其中Xil为第i组数据第一列，......，Xiq为第i组数据第q列； 对于第i组数据，i从I开始到qXb， 从第I列开始循环计算规则如下: 第一步:j=当前列序号，如果(1-1) / b+1 Φ j则当前列值xfb-Q-l) % b—l>0?b-(1-l) % b-1: b ;如果(1-1) / b+l==j,则当前列值 xfb-Q-l) % b ;式中，0A 为求余数符号； 第二步:当前列序号=当前列序号+1，如果当前列序号>q，则本组数据计算结束，否则跳到第一步继续执行。
3.如权利要求2所述的一种基于机器视觉的离合器喂纱机构动作异常的检测方法，其特征在于:所述步骤I中，提花轮上齿轮的输出值预期转速的计算方法如下: 设定任一时刻主轴转速ωΜ?η,设定某一时间段主轴平均转速Oiartl ,各个轴[I，2，...,b]相对于主轴转速比例系数为1?,!?,...，kb],任意时刻预期提花轮转速为ωΑ1—qw，任意时间段预期提花轮平均转速为^!:-1在输出数据j(j e [1,2,..., b])期间，对应的比例系数为&可得:
ω +,= ω.Xk-
thl_qw mam lvj 采用编码器测算某个阶段主轴的平均速度；设定采集起始时刻编码器脉冲数nstart、采集终止时刻编码器脉冲数nmd，采集时间为T，每个编码器脉冲对应角度为kd则可得^； t
4.如权利要求3所述的一种基于机器视觉的离合器喂纱机构动作异常的检测方法，其特征在于:所述步骤2中，提花轮上齿轮的实际转速的计算方法如下: 在提花轮齿轮上一周均匀设有2条增强对比度的涂料带，假设图像采集装置(6)的采集频率是P帧/秒，提花轮上齿轮上增强对比度的涂料带半径为R ； 通过采集图像，按顺序标记图像及其采集时间，对图像预处理校正后，截取感兴趣区域的图像，通过图像背景差分法获取增强对比度的涂料带相对于齿轮旋转轴的位置；yn=RX cos θ η, Θ n=arccos (yn / R)yn+m=RXcos Θ n+m, Θ n+m=arccos (yn+m / R) 求得实测平均转速
5.如权利要求2所述的一种基于机器视觉的离合器喂纱机构动作异常的检测方法，其特征在于:所述步骤I中，I / O卡(2)输出数据要保证所有离合器喂纱机构各个状态至少切换一遍，且每次输出数据保持几个提花周期。
【文档编号】D05C15/18GK104018301SQ201410135446
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年4月4日 优先权日:2014年4月4日
【发明者】陈广锋, 黄青青, 魏鑫, 李江华 申请人:东华大学