修惠文    
   

    摘要：传统粘胶长丝检测和质量控制基本依赖人工完成，具有速度慢，不能实现实时监控等缺点。机器视觉检测系统作为一种新型的检测技术，具有速度快、精度高、非接触、实时性等优点，将其应用于化纤产品检测领域，可以有效地克服人工检测的不足，提高化纤工厂生产的自动化程度与生产效率。

    针对粘胶长丝的检测需要，本文对浴内监测系统的设计及粘胶长丝计数算法的研究应用做了详细的探讨。通过分析浴内粘胶长丝图像特性，针对性地研究粘胶长丝图像的分割以及特征提取等算法。结合形态分析，研究粘胶长丝二值图像的计数问题，提出了解决细丝交错重叠的分离连通域算法。实验结果证明本文设计的粘胶长丝浴内检测系统是实用有效的。对实际取样的140幅粘胶长丝图像进行计数算法测试，其中137幅测试结果准确，测量误差控制在3％以内。

关键词：粘胶长丝、光电成像、CCD、图像处理、形态分析中图分类号：O432.2     文献标识码：A       国家标准学科分类代码： 460.4035

 

    粘胶纤维良好的服用性能一直受到人们的青睐，高质量粘胶长丝的市场需求量不断上升，尤其是加入WTO、纺织配额取消之后，国际对高档粘胶长丝的需求量猛增。由于我国的长丝质量达不到国际标准，出口受到限制，其中一个重要原因是由于粘胶长丝单丝不足造成布料染色不均。粘胶长丝数量不足是由于在长丝成丝过程中，喷丝板中部分喷丝孔堵孔造成捻合单丝根数缺少。快速在线检测喷丝板是否堵孔，实时监测单丝数目，可以较好的解决上述问题。

    为实现实时监测单丝数目，本文利用机器视觉检测技术，采用外置光源对粘胶长丝照射，由光学系统成像至CCD上，实时采集酸浴内长丝图像，通过IPC工业计算机及图像采集卡获取图像数据，实时显示至监控屏幕上。同时，粘胶长丝图像经过图像增强及阈值分割后，长丝的形态特征被突显出来；用特定的算法识别粘胶长丝并计算出其数目；根据计数结果，判别长丝产品合格与否。

2.1系统研发目标

⑴ 研究喷丝动态成像系统和照明系统，实现喷丝过程的光学成像；

⑵ 将酸浴中的光学图像转换为方便于人们观测的可视图像；

⑶ 开发图像处理软件系统，实现对粘胶长丝的相关识别和判别计数；

⑷ 保证系统在酸浴中部分结构不受腐蚀影响。

2.2系统技术指标

⑴ 该系统需适应环境指标

酸浴温度：50℃

酸浴深度：400mm

酸浴透明度：400-500mm

酸浴组成：硫酸：130±1g/l

硫酸锌：11±0.5g/l

硫酸钠：260-270g/l

⑵ 喷丝孔径φ0.06-φ0.08mm

⑶ 喷丝孔数18-60

⑷ 单丝检测精确度为97%

⑸ 功能实现：a获取清晰的喷丝图像，具有良好的可视性

b实现计算机图像处理，指示喷丝数量

c喷丝板检测实现计算机管理（编号、数据存储等）

d仪器小型化，便于巡回检测

粘胶长丝浴内监测硬件系统主要有以下部分构成：

①系统照明光源

②CCD摄像头

③机械微调装置

④控制柜

⑤电源控制板

⑥图像采集卡

⑦工业计算机

⑧液晶显示器

    CCD实时采集接收屏上的图样，输出视频信号。由计算机系统控制的视频采集卡对CCD输出的视频信号进行实时捕捉，显示至监视器屏幕便于实时监控酸浴内喷丝板的工作情况，截取细丝图像，向长丝计数系统输出用于图像分析的图片。工业计算机系统用于监测系统的整体控制，为测试软件的运行提供硬件基础。系统的硬件结构如图3.1所示。

    根据系统技术指标，本系统的控制监视部分要在粘胶长丝酸浴附近工作，其环境温度高，空气潮湿，周围机器振动较大，且有高频信号干扰，条件极为恶劣。为保证监控系统正常工作，工控计算机的选择是极为重要的，本文采用的是研祥工控机，型号为IPC-6806W-E(A3)，其优点是结构紧凑、设计合理、便于扩展外接采集卡；具有较好的抗震、抗干扰、防尘耐高温的特性，能够克服酸浴附近的恶劣条件而稳定工作；满足在线监控与长丝计数算法的运算需求。另外，本系统的成像探头部分要在酸液内工作，需要将系统光源及CCD摄像头密封在耐酸塑料ABS制成的防腐外壳中；为方便粘胶长丝的成像调节，在酸浴外加置了机械微调装置；将采集卡、电压控制板、工业计算机以及液晶显屏封装在控制柜中，实现仪器的小型化，便于循环检测。系统的控制柜和浴内CCD摄像探头与光源机构如图3.2、3.3所示。