CN111812108A - 用于圆型针织机的图像采集装置和织物缺陷实时检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供一种低成本、稳定的、高质量的图像采集装置及相应的疵点检测系统。为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种用于圆型针织机的图像采集装置，包括：若干相机，所述若干相机环绕圆型针织机的旋转轴周向间隔布置，用于采集圆型针织机内部或外部的生产中织物的实时图像；控制传输模组，其分别电连接所述若干相机，用于控制相机的拍摄动作，以及存储/传输相机采集的图像数据；以及，驱动/传动机构，其用于驱动或带动所述相机，使之于圆型针织机运行时与圆型针织机同步旋转。
Description
技术领域
本发明涉及纺织设备技术领域，具体涉及一种圆型针织机的图像采集装置和织物缺陷实时检测系统及检测方法。
背景技术
圆形针织机，又称针织大圆机、针织圆形纬编机或针织圆纬机，其具有成圈系统(路数)多、转速高、产量高、花型变化快、织物品质好、工序少、产品适应性强等优点，广泛应用于纺织行业中。
圆形针织机在工作时，置于纱架上的纱线进入机头，机头通过针头对其进行纺织，将其纺织成圆筒状布料，再通过收料辊轴进行收料。在生产织物的过程中，由于纱架、机头或其它部件的一些故障，常常会在织物上形成疵点，比如附图4所示的破洞和附图5所示的横条/飞氨或坏针/花针等。疵点的形成会影响织物的品质，并且如果引起疵点的故障不能及时排除，则会在后续的生产中持续的形成疵点，造成严重的损失。因此，需要在圆形针织机生成的过程中对产出的织物进行实时检测，以及时发现问题，减少损失。
现有技术中，针对圆形针织机中织物的缺陷检测，已开发了诸多的系统或设备，以及针对图像中疵点识别的相关算法。然而，现有的用于圆型针织机中织物缺陷检测的图像采集系统通常采用固定式摄像机设置。圆形针织机在生产时，织物伴随着圆机一起旋转，固定式摄像机通过采集生产中织物的图像进行缺陷识别。由于图像采集装置和织物之间存在相对运动，因此需要配备昂贵的高速相机来确保采集的织物图像的良好质量。即使这样，由于捕获运动物体的内在挑战，类似的图像采集系统仍然难以提供稳定的高质量图像，同时对后续的缺陷检测算法也形成了很大的挑战。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低成本、稳定的、高质量的图像采集装置及相应的疵点检测系统，以解决上述的至少一个方面的问题。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
本发明的第一个方面提供了一种用于圆型针织机的图像采集装置，包括：
若干相机，所述若干相机环绕圆型针织机的旋转轴周向间隔布置，用于采集圆型针织机内部或外部的生产中织物的实时图像；
控制传输模组，其分别电连接所述若干相机，用于控制相机的拍摄动作，以及存储/传输相机采集的图像数据；
以及，驱动/传动机构，其用于驱动或带动所述相机，使之于圆型针织机运行时与圆型针织机同步旋转。
进一步的，所述相机的镜头朝向圆型针织机的针头下方区域，且拍摄区域的上沿覆盖针头。
进一步的，所述相机的镜头采用鱼眼广角镜头。
可选的，所述相机设置为环绕圆型针织机的旋转轴周向均匀间隔布置的三个，且相机的镜头采用视场角大于120°的鱼眼广角镜头。
可选的，所述相机设置为环绕圆型针织机的旋转轴周向均匀间隔布置的两个，且相机的镜头采用视场角大于180°的鱼眼超广角镜头。
进一步的，该图像采集装置还包括照明机构，所述照明机构包括若干与相机适配的光源，用于提供相机拍摄时的辅助光线。
进一步的，所述驱动/传动机构包括安装于圆型针织机支架轴上的导电滑环，以及连接圆型针织机转动部分与所述导电滑环的传动杆，所述若干相机通过相机安装架与所述导电滑环联接。
进一步的，所述控制传输模组与所述相机同步联接所述导电滑环并受电。
本发明的第二个方面提供了一种用于圆型针织机的织物缺陷实时检测系统，包括如上述第一个方面所述的图像采集装置，还包括：
图像处理模组，所述图像处理模组通信连接所述控制传输模组，用于接收并基于预设的疵点识别算法处理相机采集的图像数据，并于检测到疵点时发出报警信息。
进一步的，所述图像处理模组配置于云端，包括疵点识别算法及相应的云端算力和云端存储。
进一步的，所述图像处理模组与所述控制传输模组通过无线通信方式远程连接，所述无线通信方式包括但不限于WIFI或3G/4G/5G。
进一步的，该织物缺陷实时检测系统还包括设于所述圆型针织机针头上的标识物，所述标识物间隔地设置于圆型针织机的针头上，所述图像处理模组还用于识别相机采集的图像中所述标识物位置，进而对疵点位置或故障针头进行定位。
进一步的，该织物缺陷实时检测系统还包括报警模组，所述报警模组用于接收所述图像处理模组发出的报警信息，并发出声/光报警信号。
进一步的，所述报警模组集成于圆型针织机支架轴顶端的报警模块上。
本发明的第三个方面提供了基于上述第二个方面所述的织物缺陷实时检测系统的检测方法，包括如下步骤：
S1、所述图像采集装置中的相机于圆型针织机运行时与圆型针织机同步旋转并采集圆型针织机内部或外部的生产中织物的实时图像；
S2、相机采集的图像经所述控制传输模组传输至图像处理模组，所述图像处理模组基于预设的疵点识别算法处理所述图像数据，并于检测到疵点时发出报警信息；
其中，所述相机通过间隔拍摄的方式采集圆型针织机内部或外部的生产中织物的实时图像，间隔时间t≤L/s；其中，L为圆型针织机在单位时间内生产的织物的长度，s为相机在竖直方向上的视场高度。
进一步的，步骤S2中，所述预设的疵点识别算法为基于深度学习的智能疵点识别算法。
本发明的有益技术效果如下：
本发明的用于圆型针织机的图像采集装置，采用了多相机-同轴转动的技术方案，即相机及控制传输模组与圆型针织机同轴转动，进而实现了相机同待检测织品之间的相对静止状态，大大降低了图像采集难度，提高了图像采集质量及稳定性。同时，由于采用同轴转动的技术，对图像采集硬件的指标要求大幅降低，进而大大降低了图像采集系统的硬件成本，具有良好的实用价值。
在上述图像采集装置的基础上，本发明的用于圆型针织机的织物缺陷实时检测系统，通过将图像处理模组配置在云端，可以大幅降低整个系统对场地的安装要求，节约现场空间。同时，可以合理利用并动态调配云端丰富的算力和资源，在保证检测效果的同时进一步降低了整个系统的运行成本。
本发明的基于上述织物缺陷实时检测系统的检测方法，相机的拍摄采用了间隔拍摄的方式，且基于圆型针织机的生产参数设置了合理的拍摄间隔时间，从而在确保对生产出的织物进行完整检测的前提下尽量地减少了拍摄的图像数量，从而降低了图像处理模组的计算量，进一步优化了对相关资源的配置需求和运行成本。
附图说明
图1为本发明的用于圆型针织机的图像采集装置实施例的组成示意图。
图2为本发明的用于圆型针织机的图像采集装置实施例中相机布置示意图。
图3为本发明的用于圆型针织机的织物缺陷实时检测系统实施例的工作流程示意图。
图4为圆型针织机生成的待检测织物上的破洞缺陷示意图。
图5为圆型针织机生成的待检测织物上的坏针/花针和横条/飞氨缺陷示意图。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
如图1所示，本发明的一个示出实施例提供了一种用于圆型针织机的图像采集装置。
所述的圆型针织机包括壳体101，位于壳体上部的机头部分102，位于壳体内的安装于旋转平台上的收卷装置103，以及位于壳体中心处的支架轴104。另外还包括用于放置纱线的纱架等部分，为了简洁起见图中未画出。由于圆型针织机的结构已为本领域技术人员所熟知，在此仅提供示意性说明，不作详细描述。
圆型针织机在运行时，机头部分102和收卷装置103同步旋转，纱架上的纱线进入机头部分，由机头部分102的呈圆圈式设置的纺织枕头编织成筒状织物，并进一步由收卷装置收卷。
为了对生产中的织物进行实时监测以及时发现织物上存在的疵点缺陷，本实施例中的图像采集装置配置了若干相机106，且若干相机环绕圆型针织机的旋转轴周向间隔布置，并于圆型针织机运行时，在驱动/传动机构的驱动或带动下与圆型针织机同步旋转，以采集圆型针织机内部或外部的生产中织物的实时图像。
采用上述的多相机-同轴转动的技术方案，可实现相机同待检测织品之间的相对静止状态，从而大大降低了图像采集难度，提高了图像采集质量及稳定性，同时相应的降低了图像采集系统的硬件成本。
作为一种优选的实施方案，相机106的镜头采用鱼眼广角镜头。
更优选的，如图2所示，相机106设置为环绕圆型针织机的旋转轴周向均匀间隔布置的三个，且相机的镜头采用视场角大于120°的鱼眼广角镜头。或者，相机106设置为环绕圆型针织机的旋转轴周向均匀间隔布置的两个，且相机的镜头采用视场角大于180°的鱼眼超广角镜头。
通常情况下，在对物体进行图像采集时，鱼眼广角镜头可获得更大的视场角，但也会带来图像畸变等影响，给后续的图像数据处理造成困扰。因此，现有的基于视觉的图像检测装置或系统中，会有意识的避免使用大视场角或超广角的鱼眼镜头。
然而，在本实施例的技术方案中，由于拍摄的对象是由圆型针织机生产的呈筒状的织物111，因此，使用鱼眼广角镜头恰好可以克服其拍摄平面物体时造成的图像畸变引起的不良影响，反而可以更好的适应筒状织物于圆弧曲面状态下的拍摄，且拍摄取得的图像能够使疵点缺陷更加清楚的显现出来，进一步提高了后续对疵点缺陷识别检测的准确度。
作为一种优选的实施方案，相机106的镜头朝向圆型针织机的针头下方区域，且拍摄区域的上沿覆盖针头。采用此种设置，既可以保证相机视场能够覆盖待检测织物并尽早地发现疵点，有可以在检测到疵点时更方便地对疵点或故障针头进行定位。关于这部分内容将在后续的实施例中进一步说明。
作为进一步的优选实施方案，本实施例中的图像采集装置，还可以配置照明机构，其包括若干与相机适配的光源，用于提供相机拍摄时的辅助光线。
在一种实施方式中，上述的照明机构可以是用照射待检测织物的平面光源或环形光源，可以设置为与相机匹配的多个，在此不作具体限定。
本实施例中的图像采集装置，还包括控制传输模组107，其分别电连接所述若干相机106，用于控制相机的拍摄动作，以及存储及传输相机采集的图像数据，也可以对相机采集的图像数据进行一些预处理。
具体的，上述控制传输模组可以是配置有处理器、存储器、数据传输模块及外壳和相关接口的上位机，其形式不作具体限定。
在一种实施方式中，如图1和图2所示，驱动或带动相机与圆型针织机同步旋转的驱动/传动机构包括安装于圆型针织机支架轴104上的导电滑环109，以及连接圆型针织机转动部分与该导电滑环109的传动杆110。同时，相机106通过相机安装架112与导电滑环109联接。本领域技术人员应当理解，安装架的具体形状可以根据实际设计，此处不作具体说明。
在进一步的优选实施方案中，上述的控制传输模组107与相机106通过同一个或相互联接的支架同步联接导电滑环109，并通过该导电滑环109受电。
采用上述设计，通过安装在圆型针织机支架轴104上的导电滑环109及传动杆110，既实现了相机与圆型针织机旋转部分的同步旋转，又巧妙的解决了旋转中的相机和控制传输模组的电源供给问题，保证了相机和控制传输模组稳定的工作状态。
本发明的另一示出实施例提供了一种用于圆型针织机的织物缺陷实时检测系统，其包括如前述示出实施例所述的图像采集装置；还包括相应的图像处理模组108(参见附图1)，该图像处理模组108通信连接控制传输模组107，用于接收并基于预设的疵点识别算法处理相机采集的图像数据，并于检测到疵点时发出报警信息。
在一种实施方式中，上述的图像处理模组配置于云端，包括疵点识别算法及相应的云端算力和云端存储。
相应的，图像处理模组与控制传输模组通过无线通信方式远程连接，无线通信方式包括但不限于WIFI或3G/4G/5G。
通过将图像处理模组配置在云端，可以大幅降低整个系统对场地的安装要求，节约现场空间。同时，可以合理利用并动态调配云端丰富的算力和资源，在保证检测效果的同时进一步降低了整个系统的运行成本。
在进一步的优选实施方案中，该织物缺陷实时检测系统还包括设置于圆型针织机针头上的标识物。该标识物间隔地设置于圆型针织机的针头上，从而，图像处理模组可以通过识别相机采集的图像中标识物的位置，进而对疵点位置或故障针头进行定位。
在一种具体实施方案中，所述的标识物可以是对检测敏感的颜色标记或形状标记，可间隔若干角度设置于圆型针织机的针头上，并被赋予一定的序号，以便于图像处理模组识别，进而基于该标识对检测到的疵点位置进行定位，以便于工作人员快速地找到疵点或故障针头。
在一种实施方式中，上述的织物缺陷实时检测系统还包括报警模组，其用于接收图像处理模组发出的报警信息，并发出声/光报警信号。
在一种具体实施方案中，上述的报警模组可以集成于圆型针织机支架轴104顶端的作为标准件配置的报警灯模块105上。
本发明的另一示出实施例还提供了上述的织物缺陷实时检测系统的检测方法，参考附图3，其包括如下步骤：
圆型针织机开机运行时，执行相机初始化配置操作；
之后，相机与圆型针织机同步旋转并采集圆型针织机内部或外部的生产中织物的实时图像；
相机采集的图像经控制传输模组传输至图像处理模组，图像处理模组基于预设的疵点识别算法处理图像数据，并于检测到疵点时发出报警信息；
工人进行人工判断，判定是否停机；若无需停机，则继续上述检测步骤；若需要停机，则在校正重启后重新执行上述检测步骤。
在上述过程中，相机通过间隔拍摄的方式采集圆型针织机内部或外部的生产中织物的实时图像，从而尽量地减少拍摄的图像数量，降低了图像处理模组的计算量。
在一种实施方式中，相机拍摄的间隔时间t≤L/s。其中，L为圆型针织机在单位时间内生产的织物的长度，s为相机在竖直方向上的视场高度。作为优选方案，t＝L/s或略小于L/s，具体可根据实际情况设置，以取得在连续完整的拍摄检测和减少拍摄数量之间的平衡。
在一种实施方式中，所述的预设的疵点识别算法可以是基于深度学习的智能疵点识别算法。该类算法在现有技术中已有较多的公开实例，在此不作详细说明和具体限制。
需要说明的是，由于采用了本发明的多相机-同轴转动方案的图像采集装置，使用的疵点识别算法的复杂度和开发成本可大大降低，从而不论是检测效率、准确度，还是检测成本方面，都有了很大的提升和优化。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (16)
1.一种用于圆型针织机的图像采集装置，其特征在于，包括：
若干相机，所述若干相机环绕圆型针织机的旋转轴周向间隔布置，用于采集圆型针织机内部或外部的生产中织物的实时图像；
控制传输模组，其分别电连接所述若干相机，用于控制相机的拍摄动作，以及存储/传输相机采集的图像数据；
以及，驱动/传动机构，其用于驱动或带动所述相机，使之于圆型针织机运行时与圆型针织机同步旋转。
2.如权利要求1所述的用于圆型针织机的图像采集装置，其特征在于，所述相机的镜头朝向圆型针织机的针头下方区域，且拍摄区域的上沿覆盖针头。
3.如权利要求1所述的用于圆型针织机的图像采集装置，其特征在于，所述相机的镜头采用鱼眼广角镜头。
4.如权利要求3所述的用于圆型针织机的图像采集装置，其特征在于，所述相机设置为环绕圆型针织机的旋转轴周向均匀间隔布置的三个，且相机的镜头采用视场角大于120°的鱼眼广角镜头。
5.如权利要求3所述的用于圆型针织机的图像采集装置，其特征在于，所述相机设置为环绕圆型针织机的旋转轴周向均匀间隔布置的两个，且相机的镜头采用视场角大于180°的鱼眼超广角镜头。
6.如权利要求1所述的用于圆型针织机的图像采集装置，其特征在于，还包括照明机构，所述照明机构包括若干与相机适配的光源，用于提供相机拍摄时的辅助光线。
7.如权利要求1-6任一项所述的用于圆型针织机的图像采集装置，其特征在于，所述驱动/传动机构包括安装于圆型针织机支架轴上的导电滑环，以及连接圆型针织机转动部分与所述导电滑环的传动杆，所述若干相机通过相机安装架与所述导电滑环联接。
8.如权利要求7所述的用于圆型针织机的图像采集装置，其特征在于，所述控制传输模组与所述相机同步联接所述导电滑环并受电。
9.一种用于圆型针织机的织物缺陷实时检测系统，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的图像采集装置；还包括：
图像处理模组，所述图像处理模组通信连接所述控制传输模组，用于接收并基于预设的疵点识别算法处理相机采集的图像数据，并于检测到疵点时发出报警信息。
10.如权利要求9所述的用于圆型针织机的织物缺陷实时检测系统，其特征在于，所述图像处理模组配置于云端，包括疵点识别算法及相应的云端算力和云端存储。
11.如权利要求9所述的用于圆型针织机的织物缺陷实时检测系统，其特征在于，所述图像处理模组与所述控制传输模组通过无线通信方式远程连接，所述无线通信方式包括但不限于WIFI或3G/4G/5G。
12.如权利要求10或11所述的用于圆型针织机的织物缺陷实时检测系统，其特征在于，还包括设于所述圆型针织机针头上的标识物，所述标识物间隔地设置于圆型针织机的针头上，所述图像处理模组还用于识别相机采集的图像中所述标识物位置，进而对疵点位置或故障针头进行定位。
13.如权利要求12所述的用于圆型针织机的织物缺陷实时检测系统，其特征在于，还包括报警模组，所述报警模组用于接收所述图像处理模组发出的报警信息，并发出声/光报警信号。
14.如权利要求13所述的用于圆型针织机的织物缺陷实时检测系统，其特征在于，所述报警模组集成于圆型针织机支架轴顶端的报警模块上。
15.一种基于权利要求9-14任一项所述的织物缺陷实时检测系统的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、所述图像采集装置中的相机于圆型针织机运行时与圆型针织机同步旋转并采集圆型针织机内部或外部的生产中织物的实时图像；
S2、相机采集的图像经所述控制传输模组传输至图像处理模组，所述图像处理模组基于预设的疵点识别算法处理所述图像数据，并于检测到疵点时发出报警信息；
其中，所述相机通过间隔拍摄的方式采集圆型针织机内部或外部的生产中织物的实时图像，间隔时间t≤L/s；其中，L为圆型针织机在单位时间内生产的织物的长度，s为相机在竖直方向上的视场高度。
16.如权利要求15所述的检测方法，其特征在于，步骤S2中，所述预设的疵点识别算法为基于深度学习的智能疵点识别算法。
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