专利名称：基于机器视觉的织物物理性能检测方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种纺织检测方法和设备，特别是一种检测织物物理性能的检测方法和装置。
背景技术：
织物密度、纬斜角等物理性能的检测是纺织品质量检测最重要的环节之一，准确控制织物密度或线圈数，可保证织物的定形效果和缩率的稳定性。人眼测量存在劳动强度大、出错率高、效率低的问题，受主观因素影响，亟须改进。近年来市场上关于织物密度检测主要有三种方法，一是利用激光扫描检测，激光扫描器产生光束，并由多角镜面轮反射，使得在被检织物的整个幅宽内(除布边外)产生一条条横向扫描光线，再配以计数传感器(一般采用滚轮)进行计数，通过相应算法计算密度。但是激光扫描并不能很好体现每根纬纱的结构特征信息，且在滚轮计数时没有考虑到滚轮 的外径，滚动过程中会出现的打滑现象，使织物密度的检测精确度不高。对流水线上的织物进行检测时还需考虑到运动中的织物会产生波动，虽可利用软件进行修正，但是过程复杂，难度大，不能直接得出结果，仍有误差。二是利用光电检测织物密度，这也是最常见的检测织物密度方法。当每根纱或线圈经过传感器时，它的影像通过透镜投射到光电管中，接受到的光电信号与密度或针圈密度成比例关系，再用微处理器将其放大解析并转化为数字信号，以数字化显示在屏幕上。根据不同织物选择透光或反射光。但是这种方法在检测时必须更换不同光源，不便于检测具有不同纹理结构的织物，特别是一些厚实的织物，检测精度低，织物密度检测设备的检测通用性不强。三是采用普通的CCD面阵相机的机器视觉密度检测，现有产品大部分用于检测静态织物，每次检测都需要调节好光源的亮度和相机的焦距以获得织物清晰的图像，操作麻烦，外界因素影响大易导致图像不清，使织物密度的检测精确度不高，不能够满足工业化生产的需要。部分产品对流动中的织物进行检测时，没有考虑到织物流动过程中产生的波动会导致景深变化，取图不清，检测区域测得的图像尺寸改变等，使织物密度的检测结果与真实数值差异大，检测精确度不高。中国专利申请号为201110174103. 6、名称为〈〈一种新的机织物密度自动检测方法 >> 的文献公开了一种织物密度自动检测方法，该方法主要通过相机采集织物表面图像，然后利用傅里叶变换将织物图像从时域转化到频域，再频域滤波将织物图像分解为纬纱单组纱线系统图像，然后利用自适应局部阈值方法定位纱线，最后统计经纬纱线根数，结合图像放大倍率，计算出织物经纬纱线的密度。该方法的缺点是1、转化到频域后需要进行滤波操作，然后重构织物图像为纬纱单组纱线图像，这些都加大了实时检测的运算时间；2、利用自适应局部阈值方法确定的阈值对定位的纱线稳定性不可靠。中国专利申请号为200710037802. X，名称为“数码织物密度检测仪及测试方法”的文献，公开了一种数码织物密度检测仪，该仪器包括具有放大镜头、照明灯及摄像镜头的光学系统、横向传动机构及对焦机构。以上织物密度检测设备在使用时，光源和相机或摄像镜头对着平铺在平整台面上的织物(布匹)进行照射和照像，这种结构不便于检测具有不同纹理结构的织物，使织物密度检测设备的检测通用性不强；而且每次检测都需要调节好光源的亮度和相机的焦距以获得织物清晰的图像，而调节光源的亮度和相机的焦距均很麻烦，外界因素影响大易导致图像不清，使织物密度的检测精确度不高；现有技术的织物密度检测设备只能采集平铺在平整台面上静止的织物图像，不能用来采集生产线上流动的织物图像，不能够满足工业化生产的需要。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种能够采集生产线上流动织物的图像，检测织物物理性能精确度高的基于机器视觉的织物物理性能检测方法。本发明的第二目的在于提供一种能够采集生产线上流动织物的图像，检测织物物理性能精确度高的基于机器视觉的织物物理性能检测装置。
为了达到上述第一目的，本发明的技术方案是一种基于机器视觉的织物物理性能检测方法，包括以下步骤
a、将装有远心镜头的面阵相机与LED光源面对面布置，并在面阵相机与LED光源之间形成检测区域；或者将装有远心镜头的面阵相机与LED光源同向布置，并在面阵相机与LED光源的前方形成检测区域，
b、由计算机控制面阵相机，
C、将被测织物从检测区域通过，LED光源照在被测织物上，面阵相机对被测织物进行拍
照，
d、将面阵相机所拍图像传输到计算机中，由计算机将被测织物的图像从时域图像转化到频域图像，频域图像包含了被测织物的密度信息，在频域图像中提取中心位置坐标的水平方向和/或垂直方向上的峰值位置坐标，计算峰值位置坐标与中心位置坐标之间的距离，然后计算出被测织物的密度值，和/或计算峰值位置坐标和中心位置坐标的连线与垂直方向的夹角，计算出织物的纬斜角。在b步骤中，计算机上设定了面阵相机曝光时间、帧率，还同时控制LED光源的亮度。在d步骤中，所述面阵相机所拍图像由传输线传输到计算机中。为了达到上述第二目的，本发明的技术方案是一种基于机器视觉的织物物理性能检测装置，包括机架、面阵相机和LED光源，所述LED光源安装在机架上，所述面阵相机安装在机架上，所述面阵相机与LED光源面对面布置，并在面阵相机与LED光源之间形成检测区域；或者面阵相机与LED光源同向布置，并在面阵相机与LED光源的前方形成检测区域，所述面阵相机装有远心镜头。所述机架包括左支架、右支架、光源支架和相机支架，所述光源支架左端通过第一上连接板及第一下连接板与左支架固定连接，右端通过第二上连接板及第二下连接板与右支架固定连接；所述相机支架左端通过第一上连接板及第一下连接板与左支架固定连接，右端通过第二上连接板及第二下连接板与右支架固定连接。所述光源支架的邻近面阵相机的一端固定有第一透光罩，光源支架的远离面阵相机的一端固定有光源支架后盖，光源支架的左右两端均安装有光源支架端盖，所述LED光源位于由光源支架、第一透光罩、光源支架后盖及光源支架端盖围成的空腔内；所述面阵相机的邻近LED光源的一端固定有第二透光罩,面阵相机的远离LED光源的一端固定有相机支架后盖，相机支架的左右两端均安装有相机支架端盖，所述面阵相机的远心镜头固定在相机座上且位于由相机支架、第二透光罩、相机支架后盖及相机支架端盖围成的空腔内，所述面阵相机的远离镜头端穿出相机支架后盖且位于固定在相机支架后盖上的相机罩中。所述LED光源是红外光LED光源,所述面阵相机是感红外面阵相机。所述LED光源是可见光LED光源。还包括第一导布棍和第二导布棍，第一导布棍和第二导布棍均转动支撑在机架上，所述第一导布棍位于面阵相机和LED光源的上方,第二导布棍位于面阵相机和LED光源的下方。所述第一导布辊、第二导布辊的两端分别转动支撑在机架的左支架和右支架上。采用上述方法后，本发明的优点是1、计算机将被测织物的图像从时域图像转化到频域图像，频域图像包含了被测织物的密度信息，在频域图像中提取中心位置坐标的水平方向和/或垂直方向上的峰值位置坐标，计算峰值位置坐标与中心位置坐标之间的距离，然后计算出被测织物的密度值，和/或计算峰值位置坐标和中心位置坐标的连线与垂直方向的夹角，计算出织物的纬斜角，缩短了运算时间。2、本发明采用的面阵相机装有远心镜头，而远心镜头具有放大倍率恒定，畸变小的特点，因此，能够保证对待检织物(布匹)检测区域尺寸大小的一致性，远心镜头在一定距离范围内，检测织物的面积是一致的，可以杜绝采用普通镜头时由于织物离相机镜头远近方向波动引起的检测区域尺寸变化(反映到相机成像图片为被测织物放大或缩小)造成检测织物密度的测量误差，检测织物密度精确度高。3、被测织物连续通过面阵相机和LED光源之间或前方的检测区域，因此，本发明能够采集生产线上流动织物的图像，且能够确保织物图像的稳定性。所述LED光源安装在机架上，所述面阵相机安装在机架上，所述面阵相机与LED光源面对面布置，并在面阵相机与LED光源之间形成检测区域；或者面阵相机与LED光源同向布置，并在面阵相机与LED光源的前方形成检测区域，所述面阵相机装有远心镜头。采用上述结构后，由于所述LED光源安装在机架上，所述面阵相机安装在机架上，所述面阵相机装有远心镜头，而远心镜头具有放大倍率恒定，畸变小的特点，因此，能够保证对被测织物(布匹)检测区域尺寸大小的一致性，远心镜头在一定距离范围内，检测织物的面积是一致的，可以杜绝采用普通镜头时由于织物离相机镜头远近方向波动引起的检测区域尺寸变化(反映到相机成像图片为被测织物放大或缩小)造成检测织物密度的测量误差，所以本发明检测织物密度精确度高；再由于所述面阵相机与LED光源面对面布置，并在面阵相机与LED光源之间形成检测区域；或者面阵相机与LED光源同向布置，并在面阵相机与LED光源的前方形成检测区域，因此，LED光源可以照射在被测织物上，面阵相机对被测织物照像，保证对检测具有不同纹理结构的织物的检测通用性；还由于所述第一导布辊位于面阵相机和LED光源的上方，第二导布辊位于面阵相机和LED光源的下方，因此，被测织物经过第一导布辊和第二导布辊的导向，可以平整地通过检测区域，确保了被测织物图像的稳定性，适合采集生产线上流动织物的图像。
以下结合附图给出的实施例对本发明作进一步详细的说明。
图I是本发明的基于机器视觉的织物物理性能检测装置第一个实施例的结构正视 图2是图I的左视 图3是图I的俯视 图4是图I沿A-A线的剖视 图5是本发明的基于机器视觉的织物物理性能检测装置第二个实施例的结构正视图； 图6是图5的B向视 图7、8、9分别是本发明第三、四、五个实施例的结构示意
图10是被测织物3的原始图像；
图11是计算机17将被测织物3的图像从时域图像转化到频域图像；
图12是查找符合要求点的大致位置；
图13是找到点的准确位置，提取中心位置坐标的水平方向和/或垂直方向上的峰值位置坐标；
图14是计算峰值位置坐标与中心位置坐标之间的距离，即密度值；
图15是计算峰值位置坐标和中心位置坐标的连线与垂直方向的夹角，即纬斜角。
具体实施例方式如图1、2、3、4、10、11、12、13、14、15所示，本发明的一种基于机器视觉的织物物理性能检测方法，包括以下步骤
a、将装有远心镜头7-1的面阵相机7与LED光源12面对面布置，并在面阵相机7与LED光源12之间形成检测区域16 ；
b、由计算机17控制面阵相机7，
C、将被测织物3从检测区域16通过，LED光源12照在被测织物3上，面阵相机7对被测织物3进行拍照(参见图10)，
d、将面阵相机7所拍图像传输到计算机17中，由计算机17将被测织物3的图像从时域图像转化到频域图像(参见图11)，频域图像包含了被测织物3的密度信息，在频域图像中提取中心位置坐标的水平方向和/或垂直方向上的峰值位置坐标(参见图12、13)，计算峰值位置坐标与中心位置坐标之间的距离(参见图14)，然后计算出被测织物3的密度值，和/或计算峰值位置坐标和中心位置坐标的连线与垂直方向的夹角(参见图15)，计算出织物3的纬斜角。在b步骤中，计算机17上设定了面阵相机7曝光时间、帧率，还同时控制LED光源12的亮度。在d步骤中，所述面阵相机7所拍图像由传输线传输到计算机17中。如图5、6所示，在a步骤中，也可以将装有远心镜头7_1的面阵相机7与LED光源12同向布置，并在面阵相机7与LED光源12的前方形成检测区域16。如图1、2、3、4所示，本发明的基于机器视觉的织物物理性能检测装置第一个实施例，一种基于机器视觉的织物物理性能检测装置，包括机架I、面阵相机7和LED光源12，所述LED光源12安装在机架I上,所述面阵相机7安装在机架I上,所述面阵相机7与LED光源12面对面布置，并在面阵相机7与LED光源12之间形成检测区域16 ;所述面阵相机7装有远心镜头7-1。本实施例中，LED光源12在织物正面照射，易于面阵相机7反面成像提取特征，可保证对检测具有不同纹理结构的织物的检测通用性。本发明中的面阵相机7可以采用深圳市英泰立诚电子有限公司供应的型号为UI-5240CP-M-GL或 UI-1245LE-M-GL的相机。远心镜头7_1可以采用型号为MML014-HR110D-5M 或 opto engineering tc2396 的远心镜头。如图1、2、3、4所示，为了使结构简单合理，所述机架I包括左支架1-1、右支架
1-2、光源支架11和相机支架10，所述光源支架11左端通过第一上连接板5-1及第一下连接板5-2与左支架1-1固定连接，右端通过第二上连接板5-1及第二下连接板5-2与右支架1-2固定连接；所述相机支架10左端通过第一上连接板5-1及第一下连接板5-2与左支架1-1固定连接，右端通过第二上连接板5-1及第二下连接板5-2与右支架1-2固定连接。
如图4所示，为了便于防尘，所述光源支架11的邻近面阵相机7的一端固定有第一透光罩4-1,光源支架11的远离面阵相机7的一端固定有光源支架后盖13,光源支架11的左右两端均安装有光源支架端盖14,所述LED光源12位于由光源支架11、第一透光罩4-1、光源支架后盖13及光源支架端盖14围成的空腔内；所述面阵相机7的邻近LED光源12的一端固定有第二透光罩4-2,面阵相机7的远离LED光源12的一端固定有相机支架后盖9，相机支架10的左右两端均安装有相机支架端盖15，所述面阵相机7的远心镜头7-1固定在相机座6上且位于由相机支架10、第二透光罩4-2、相机支架后盖9及相机支架端盖15围成的空腔内，所述面阵相机7的远离镜头端穿出相机支架后盖9且位于固定在相机支架后盖9上的相机罩8中。如图4所示，所述LED光源12是红外光LED光源，所述面阵相机7是感红外面阵相机。这样，可以保证检测时防止拍运动物体拖影影响检测精度，同时采用红外光LED光源及感红外面阵相机有利于检测织物的通用性，即可以防止受外界可见光的影响，同时屏蔽被测织物的颜色干扰。当然，所述LED光源12也可以是可见光LED光源。如图1、2、3、4所示，为了使织物能够平直连续通过面阵相机和LED光源之间，确保织物图像的稳定性，本发明还包括第一导布辊2-1和第二导布辊2-2，第一导布辊2-1和第二导布棍2-2均转动支撑在机架I上，所述第一导布棍2-1位于面阵相机7和LED光源12的上方，第二导布棍2-2位于面阵相机7和LED光源12的下方。如图1、2、3、4所示，所述第一导布辊2-1、第二导布辊2_2的两端分别转动支撑在机架I的左支架1-1和右支架1-2上。如图4所示，所述第一导布辊2-1位于机架I的上端中间靠左的位置，第二导布辊
2-2位于机架I的下部中间靠右的位置，第一导布辊2-1的右端和第二导布辊2-2的左端在同一条切线上。如图5、6所示，本发明的基于机器视觉的织物物理性能检测装置的第二个实施例，面阵相机7与LED光源12同向布置，若干个LED光源12环绕在面阵相机7的周围且与相机支架10固定，并在面阵相机7与LED光源12的前方形成检测区域16。检测时，LED光源12在被测织物3的一面照射，面阵相机7在被测织物3的同一面拍照。其余结构与上述第一个实施例相同。
如图7所示，本发明基于机器视觉的织物物理性能检测装置的第三个实施例所述第一导布棍2-1位于机架I的上端中间靠左的位置,第二导布棍2-2也位于机架I的下部中间靠左的位置，第一导布辊2-1的右端和第二导布辊2-2的右端在同一条切线上。其余结构与上述第一个实施例相同。如图8所示，本发明基于机器视觉的织物物理性能检测装置的第四个实施例所述第一导布辊2-1位于机架I的上端中间靠右的位置，第二导布辊2-2也位于机架I的下部中间靠右的位置，第一导布辊2-1的左端和第二导布辊2-2的左端在同一条切线上。其余结构与上述第一个实施例相同。如图9所示，本发明基于机器视觉的织物物理性能检测装置的第五个实施例所述第一导布辊2-1位于机架I的上端中间靠右的位置，第二导布辊2-2位于机架I的下部中间靠左的位置，第一导布辊2-1的左端和第二导布辊2-2的右端在同一条切线上。其余结构与上述第一个实施例相同。如图4所示，本发明基于机器视觉的织物物理性能检测装置工作时，以第一个实 施例为例，被测织物3依靠第一导布辊2-1和第二导布辊2-2的导向，穿过面阵相机7的镜头7-1与LED光源12之间的检测区域16，LED光源12在被测织物3的一面照射，面阵相机7在被测织物3的另一面拍照。面阵相机7通过传输线传入计算机17，计算机17控制面阵相机7，面阵相机7对被测织物3成像后送入计算机17，计算机17通过图像处理计算被测织物3的密度，还可以通过人机界面显示结果。本发明可用于色织布、牛仔布、针织布、梭织布等纬纱均匀分布的布。
权利要求
1.一种基于机器视觉的织物物理性能检测方法，其特征在于包括以下步骤 a、将装有远心镜头(7-1)的面阵相机(7)与LED光源(12)面对面布置,并在面阵相机(7)与LED光源(12)之间形成检测区域(16);或者将装有远心镜头(7-1)的面阵相机(7)与LED光源(12)同向布置，并在面阵相机(7)与LED光源(12)的前方形成检测区域(16)， b、由计算机(17)控制面阵相机(7)， C、将被测织物(3)从检测区域(16)通过，LED光源(12)照在被测织物(3)上，面阵相机(7)对被测织物(3)进行拍照， d、将面阵相机(7)所拍图像传输到计算机(17)中，由计算机(17)将被测织物(3)的图像从时域图像转化到频域图像，频域图像包含了被测织物(3)的密度信息，在频域图像中提取中心位置坐标的水平方向和/或垂直方向上的峰值位置坐标，计算峰值位置坐标与中心位置坐标之间的距离，然后计算出被测织物(3)的密度值，和/或计算峰值位置坐标和中心位置坐标的连线与垂直方向的夹角，计算出织物(3 )的纬斜角。
2.根据权利要求I所述的基于机器视觉的织物物理性能检测方法，其特征在于在b步骤中，计算机(17)上设定了面阵相机(7)曝光时间、帧率，还同时控制LED光源(12)的亮度。
3.根据权利要求I所述的基于机器视觉的织物物理性能检测方法，其特征在于在d步骤中，所述面阵相机(7)所拍图像由传输线传输到计算机(17)中。
4.一种基于机器视觉的织物物理性能检测装置，包括机架(I)、面阵相机(7)和LED光源(12)，其特征在于 a、所述LED光源(12)安装在机架(I)上， b、所述面阵相机(7)安装在机架(I)上， C、所述面阵相机(7)与LED光源(12)面对面布置,并在面阵相机(7)与LED光源(12)之间形成检测区域(16);或者面阵相机(7)与LED光源(12)同向布置，并在面阵相机(7)与LED光源(12)的前方形成检测区域(16)， d、所述面阵相机(7 )装有远心镜头(7-1)。
5.根据权利要求4所述的基于机器视觉的织物物理性能检测装置，其特征在于所述机架(I)包括左支架(1-1 )、右支架(1-2)、光源支架(11)和相机支架(10)，所述光源支架(11)左端通过第一上连接板(5-1)及第一下连接板(5-2)与左支架(1-1)固定连接，右端通过第二上连接板(5-1)及第二下连接板(5-2)与右支架(1-2)固定连接；所述相机支架(10)左端通过第一上连接板(5-1)及第一下连接板(5-2)与左支架(1-1)固定连接，右端通过第二上连接板(5-1)及第二下连接板(5-2)与右支架(1-2)固定连接。
6.根据权利要求5所述的基于机器视觉的织物物理性能检测装置，其特征在于所述光源支架(11)的邻近面阵相机(7)的一端固定有第一透光罩(4-1)，光源支架(11)的远离面阵相机(7)的一端固定有光源支架后盖(13)，光源支架(11)的左右两端均安装有光源支架端盖(14)，所述LED光源(12)位于由光源支架(11)、第一透光罩(4-1)、光源支架后盖(13)及光源支架端盖(14)围成的空腔内；所述面阵相机(7)的邻近LED光源(12)的一端固定有第二透光罩(4-2)，面阵相机(7)的远离LED光源(12)的一端固定有相机支架后盖(9)，相机支架(10)的左右两端均安装有相机支架端盖(15)，所述面阵相机(7)的远心镜头(7-1)固定在相机座(6)上且位于由相机支架(10)、第二透光罩(4-2)、相机支架后盖(9)及相机支架端盖(15)围成的空腔内，所述面阵相机(7)的远离镜头端穿出相机支架后盖(9)且位于固定在相机支架后盖(9)上的相机罩(8)中。
7.根据权利要求4所述的基于机器视觉的织物物理性能检测装置，其特征在于所述LED光源(12)是红外光LED光源，所述面阵相机(7)是感红外面阵相机。
8.根据权利要求4所述的基于机器视觉的织物物理性能检测装置，其特征在于所述LED光源(12)是可见光LED光源。
9.根据权利要求4所述的基于机器视觉的织物物理性能检测装置，其特征在于还包括第一导布棍(2-1)和第二导布棍(2-2),第一导布棍(2-1)和第二导布棍(2-2)均转动支撑在机架(I)上，所述第一导布辊(2-1)位于面阵相机(7)和LED光源(12)的上方，第二导布辊(2-2)位于面阵相机(7)和LED光源(12)的下方。
10.根据权利要求9所述的基于机器视觉的织物物理性能检测装置，其特征在于所述第一导布辊(2-1)、第二导布辊(2-2)的两端分别转动支撑在机架(I)的左支架(1-1)和右支架(1-2)上。
全文摘要
本发明公开了一种基于机器视觉的织物物理性能检测方法和装置，方法包括a、将装有远心镜头的面阵相机与LED光源面对面布置，并在面阵相机与LED光源之间形成检测区域；b、由计算机控制面阵相机，c、将被测织物从检测区域通过，LED光源照在被测织物上，面阵相机对被测织物进行拍照，d、将面阵相机所拍图像传输到计算机中，由计算机将被测织物的图像从时域图像转化到频域图像，在频域图像中提取中心位置坐标的水平方向和/或垂直方向上的峰值位置坐标，计算峰值位置坐标与中心位置坐标之间的距离，然后计算出被测织物的密度值，和/或计算出织物的纬斜角。装置包括机架、LED光源和面阵相机，面阵相机装有远心镜头，本发明能够采集生产线上流动织物的图像，检测精确度高。
文档编号G01N9/24GK102778414SQ201210288038
公开日2012年11月14日 申请日期2012年8月14日 优先权日2012年8月14日
发明者徐剑守, 朱剑东, 石亚嬉, 肖凯, 顾金华 申请人:顾金华