高分辨率细纱机纱线恒张力检测系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种高分辨率细纱机纱线恒张力检测系统，包括一摄像机、一导轨、一传动机构、多个脉冲传感器和一控制终端；所述摄像机通过传动机构可沿所述导轨往复运动地设置于所述导轨上；所述摄像机、所述传动机构和所述脉冲传感器与所述控制终端通信连接。本实用新型专利技术的一种高分辨率细纱机纱线恒张力检测系统，用机器视觉方法替代人工巡检；传感器融合算法，相互补足和支撑；可对数据进行统计、分析、报告；具有检测精度高、使用成本低、易于应用推广和易于产业化的优点。

Yarn constant tension testing system for high resolution spinning frame

【技术实现步骤摘要】
高分辨率细纱机纱线恒张力检测系统
本技术涉及纱线恒张力检测领域，尤其涉及一种高分辨率细纱机纱线恒张力检测系统。
技术介绍
纺纱时，由于锭子高速旋转，使得纱线在离心力作用下围绕轴线形成气球状的轨迹即气圈，形成气圈形态时，纱线保持一定张力。由于张力变化会导致断纱等现象发生，因此检测和控制张力变化对纺纱工程具有重要意义。目前，纱线运行的异常的监控一般通过人工检测或采用光电传感器检测钢领的运动，进行计数和脉冲记录，用以反映纱线运行的异常。在采用人工检测时需要花费较大的人力资源，且检测准确率有限，也不能保证问题的及时发现和调整。而采用光电传感器时，可靠性差，数据不完整，信息不全面。比如：只能检测纱线绕制的频率，却无法反映出张力变化。当纱线导丝器件因磨损出现挂丝、卡顿时，这一检测方式是无法发现的。另外，由于钢领多为不锈钢材质，而当纲领上的钢圈也同为不锈钢材质时，光电传感器无法分辨，导致检测失效。因此，只能适用于表面发黑的钢圈，限制了应用范围。
技术实现思路
针对上述现有技术中的不足，本技术提供一种高分辨率细纱机纱线恒张力检测系统，用机器视觉方法替代人工巡检；传感器融合算法，相互补足和支撑；可对数据进行统计、分析、报告；具有检测精度高、使用成本低、易于应用推广和易于产业化的优点。为了实现上述目的，本技术提供一种高分辨率细纱机纱线恒张力检测系统，包括一摄像机、一导轨、一传动机构、多个脉冲传感器和一控制终端；所述摄像机通过传动机构可沿所述导轨往复运动地设置于所述导轨上；所述摄像机、所述传动机构和所述脉冲传感器与所述控制终端通信连接。优选地，所述传动机构包括一电机、两同步轮、一同步带、一摄像机支座；所述同步轮枢接于所述导轨的两端；所述同步带套设于两所述同步轮上；所述电机固定于所述导轨的一端并与一所述同步轮传动连接；所述摄像机支座固定于所述同步带上；所述摄像机固定于所述摄像机支座上，所述电机与所述控制终端通信连接。优选地，还包括一上位机，所述控制终端与所述上位机通信连接。优选地，所述脉冲传感器采用电涡流高灵敏度传感器。本技术由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果：摄像机用于图像的采集。控制终端作为系统的总控制装置，控制各部件的工作和数据的处理。摄像机、传动机构和控制终端的配合为实现对气圈的视觉动态信息采集和处理提供了硬件基础。脉冲传感器用于采集钢圈的运行状态信息。脉冲传感器和控制终端的配合为实现根据脉冲传感器脉冲占空比的变化，来判断纱线正常、异常的运行状态提供了硬件基础。机器视觉张力检测和脉冲传感器钢圈检测的数据融合，大幅度提高了检测的精度、有效性和效率，并具有成本低和易于推广的优点。附图说明图1为本技术实施例的高分辨率细纱机纱线恒张力检测系统的结构示意图；图2为本技术实施例的高分辨率细纱机纱线恒张力检测系统与细纱机的部分连接结构示意图；图3为本技术实施例的高分辨率细纱机纱线恒张力检测方法的流程图；图4为本技术实施例的钢圈工作正常时的脉冲信号波形；图5为本技术实施例的钢圈断纱时的脉冲信号波形；图6为本技术实施例的钢圈卡顿时的脉冲信号波形；图7为本技术实施例的钢圈损坏时的脉冲信号波形。具体实施方式下面根据附图1～3，给出本技术的较佳实施例，并予以详细描述，使能更好地理解本技术的功能、特点。请参阅图1和图2，本技术实施例的一种高分辨率细纱机纱线恒张力检测系统，包括一摄像机1、一导轨2、一传动机构3、多个脉冲传感器4、一控制终端5和一上位机6；摄像机1通过传动机构3可沿导轨2往复运动地设置于导轨2上；摄像机1、传动机构3和脉冲传感器4与控制终端5通信连接。控制终端5与上位机6通信连接。本实施例中，脉冲传感器4采用电涡流高灵敏度传感器。传动机构3包括一电机31、两同步轮32、一同步带33、一摄像机支座34；同步轮32枢接于导轨2的两端；同步带33套设于两同步轮32上；电机31固定于导轨2的一端并与一同步轮32传动连接；摄像机支座34固定于同步带33上；摄像机1固定于摄像机支座34上，电机31与控制终端5通信连接。摄像机1用于图像的采集。控制终端5作为系统的总控制装置，控制各部件的工作和数据的处理。摄像机1、传动机构3和控制终端5的配合为实现对气圈72的视觉动态信息采集和处理提供了硬件基础。脉冲传感器4用于采集钢圈75的运行状态信息。脉冲传感器4和控制终端5的配合为实现根据脉冲传感器4脉冲占空比的变化，来判断纱线74正常、异常的运行状态提供了硬件基础。请参阅图1～图7，一种基于本实施例高分辨率细纱机纱线恒张力检测系统的高分辨率细纱机纱线恒张力检测方法，包括步骤：S1：在一目标细纱机7上安装高分辨率细纱机纱线恒张力检测系统；将导轨2与各纱锭71的一排列方向平行并固定于目标细纱机7；将摄像机1的镜头11设置于摄像机1靠近气圈72的一侧，镜头11的高度与气圈72位置对应；每一纱锭71外套设有一钢领73，且钢领73固定于目标细纱机7的机架上，每一钢领73顶部形成的导轨2上套设有一钢圈75，钢圈75内穿设有气圈72的纱线并可沿导轨2绕钢领73周向回转；将脉冲传感器固定于钢领73外侧。S2：获取目标细纱机7的各纱锭71所对应的气圈72的图像数据和转动状态数据。启动传动机构3带动摄像机1沿导轨2往复运动，采集各气圈72的图像数据；同时，收集各脉冲传感器4探测钢圈75转动情况所产生的脉冲信号，转动状态数据包括脉冲信号。S3：对图像数据进行图像处理和分析，获得一第一分析结果；分析转动状态数据，获得一第二分析结果。其中，对图像数据进行图像处理和分析，获得一第一分析结果步骤中进一步包括步骤：(1)、对图像数据进行图像滤波，滤除图像数据中的噪声，获得一第一初步处理图像。(2)、根据初步处理图像中的背景和前景在灰度值上的差异，选择一图像二值化算法，分割背景和前景，并去除背景，获得一第二初步处理图像。(3)、利用边缘处理算法提取第二初步处理图像中各气圈72的边缘轮廓。纱线74高速运动时，形成一个以Z轴为基准的锥形体，对这些运动中的的纱线74选用如：边缘检测、轮廓提取、轮廓跟踪、插值运算、阈值分割等的边缘处理算法进行形态学图像处理，然后提取获得气圈72的边缘轮廓。(4)、利用霍夫圆变换处理边缘轮廓，确定气圈72的轮廓弧度。本实施例中，利用运用openCV软件进行霍夫圆变换处理，对边缘轮廓进行分析，确认气圈72的弧度。霍夫圆的原理依据是圆心一定是在圆上的每个点的模向量上,这些圆上点模向量的交点就是圆心,霍夫梯度法首先要找到这些圆心,这样三维的累加平面就又转化为二维累加平面，然后根据所有候选中心的边缘非0像素对其的支持程度来确定半径，由此就可确定气圈的圆形形态。当纱线张力发生任何细微的改变时，都会导致气圈72霍夫圆的半径发生实时变化，即霍夫圆算法就是为了得出这个气圈72底面的圆的半径变化。通过对形态的变化的持续监测，可以感知和计算出张力变化情况。根据轮廓弧度分析气圈72的纱线74的张力变化，获得第一分析结果。分析转动状态数据，获得一第二分析结果步骤中：当脉冲信号的脉冲宽度和脉冲周期都为预设值时，第二分析结果为钢圈75工作正常，此时脉冲信号的波形可参见图4；当脉冲信号大约一预设时间段无脉冲波形时，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高分辨率细纱机纱线恒张力检测系统，其特征在于，包括一摄像机、一导轨、一传动机构、多个脉冲传感器和一控制终端；所述摄像机通过传动机构可沿所述导轨往复运动地设置于所述导轨上；所述摄像机、所述传动机构和所述脉冲传感器与所述控制终端通信连接。

【技术特征摘要】
1.一种高分辨率细纱机纱线恒张力检测系统，其特征在于，包括一摄像机、一导轨、一传动机构、多个脉冲传感器和一控制终端；所述摄像机通过传动机构可沿所述导轨往复运动地设置于所述导轨上；所述摄像机、所述传动机构和所述脉冲传感器与所述控制终端通信连接。2.根据权利要求1所述的高分辨率细纱机纱线恒张力检测系统，其特征在于，所述传动机构包括一电机、两同步轮、一同步带、一摄像机支座；所述同步轮枢接于所述导轨的两端；所述同...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢勇，许永童，
申请(专利权)人：上海兰宝传感科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31