專利名稱：棉花中異性纖維的檢測計量裝置及檢測計量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種檢測計量裝置及檢測計量方法，特別是關(guān)于一種能夠精細(xì)識 別和準(zhǔn)確計量棉花中異性纖維的檢測計量裝置及檢測計量方法。
背景技術(shù)：
棉花中的異性纖維主要是指編織袋絲(丙綸絲)、有色線、人畜毛發(fā)、化纖絲、 塑料薄膜、布條、家禽羽毛、麻繩等非棉纖維材料，其多是在棉花采摘及流通環(huán) 節(jié)中產(chǎn)生的。多年來，由于異性纖維的存在，嚴(yán)重影響了棉紗及棉布的質(zhì)量，在 紡紗織布過程中，異性纖維不僅會降低紡織效率，形成紗布疵點(diǎn)，而且還會影響 顏色外觀質(zhì)量，嚴(yán)重削弱了國產(chǎn)棉花及棉紡織品在國際市場上的競爭力，我國每
年因為棉花中的異性纖維給紡織企業(yè)帶來的直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)10億元人民幣，因此，
國內(nèi)許多紡織企業(yè)不惜投入大量人力、物力對棉花中的異性纖維進(jìn)行手工挑揀， 以清除這些雜質(zhì)。所以準(zhǔn)確掌握棉花中的異性纖維含量，對及時控制棉花質(zhì)量， 評定棉花品質(zhì)具有十分重要的現(xiàn)實意義。但是，現(xiàn)有技術(shù)只能對棉花中的異性纖 維進(jìn)行簡單粗略識別，不能識別出所有(包括細(xì)小)異性纖維，也不能自動快速 準(zhǔn)確計量異性纖維的含量。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種能夠精細(xì)識別和快速準(zhǔn)確計量棉花 中的異性纖維的檢測計量裝置及檢測計量方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案 一種棉花異性纖維檢測計量裝 置，其特征在于它包括 一機(jī)架，所述機(jī)架的上、下部分別設(shè)置一棉樣制網(wǎng)裝置 和一棉網(wǎng)收集裝置；所述棉樣制網(wǎng)裝置的最前端設(shè)置有一對送棉輥和一對牽引輥， 所述送棉輥和牽引輥中的一個輥上設(shè)置有一記錄棉網(wǎng)傳輸速度和位置的編碼器； 一檢測箱體，其設(shè)置在所述兩送棉輥與所述兩牽引輥之間，所述檢測箱體內(nèi)設(shè)置 有一檢測通道，所述檢測通道為透明的矩形管道，所述檢測通道的一側(cè)或兩側(cè)設(shè) 置有一套圖像采集系統(tǒng)； 一計算機(jī)，其分別連接所述編碼器的信號采集卡和圖像 采集系統(tǒng)的圖像采集卡，所述計算機(jī)內(nèi)安裝有一套異性纖維圖像識別與計量軟件， 所述計算機(jī)連接有顯示和打印設(shè)備。
所述棉樣制網(wǎng)裝置包括 一包括前、后輸棉輥的棉花輸送帶， 一設(shè)置在所述 棉花輸送帶前方的喂棉羅拉，所述喂棉羅拉的下方設(shè)置有一弧形喂料板，所述喂
料板的出口設(shè)置一齒輥，所述齒輥的下方設(shè)置一小弧板，所述齒輥的前側(cè)設(shè)置一 大刺輥，所述大刺輥上方設(shè)有一齒形蓋板，所述大刺輥下方設(shè)置有一篩狀大弧板， 所述大刺輥前側(cè)設(shè)置一小刺輥，所述小刺輥表面纏滿刺條，所述小刺輥的前側(cè)設(shè) 置一剝棉輥；所述兩送棉輥設(shè)置在所述剝棉輥的側(cè)下方，所述兩牽引輥設(shè)置在所 述檢測通道的出口處；兩部電機(jī)，其中一部電機(jī)通過三角帶帶動所述齒輥和大刺 輥；另一部減速電機(jī)通過同步齒形帶帶動所述小刺輥、剝棉輥和兩送棉輥，同時 通過另一同步齒形帶帶動所述兩牽引輥和棉網(wǎng)收集裝置，所述前、后輸棉輥和所 述喂棉羅拉由所述剝棉輥通過鏈傳動和齒輪傳動機(jī)構(gòu)帶動。
所述圖像采集裝置包括設(shè)置在所述檢測通道一側(cè)的高分辨率CCD高速彩色 攝像機(jī)和CCD高速黑白攝像機(jī)，在所述彩色攝像機(jī)與所述檢測通道之間設(shè)置有彩 色光源，在所述黑白攝像機(jī)與所述檢測通道之間設(shè)置有黑白光源，所述彩色攝像 機(jī)和彩色光源與所述黑白攝像機(jī)和黑白光源之間設(shè)置有一隔板，與所述光源相對 的所述檢測通道另一側(cè)設(shè)置有光背景。
所述彩色攝像機(jī)和黑白攝像機(jī)位于所述檢測通道的同一側(cè)。 所述彩色攝像機(jī)和黑白攝像機(jī)交錯位于所述檢測通道的兩側(cè)。 所述彩色光源為熒光燈，所述黑白光源為紫外光源或紅外光源。 所述異性纖維識別與計量軟件包括 一異性纖維數(shù)據(jù)庫， 一組面積與重量關(guān) 系數(shù)學(xué)模型，以及一套異性纖維圖像處理算法；所述異性纖維的圖像處理模塊包 括進(jìn)行圖像分割和圖像增強(qiáng)的異性纖維識別算法，提供輪廓提取、面積周長計 算、輪廓刪除和形態(tài)研究，進(jìn)行異性纖維分類及面積算法；所述異性纖維數(shù)據(jù)庫 包含常見典型異性纖維的顏色、比重和形態(tài)信息，存儲有各類異性纖維的特征向 量值；所述面積與重量關(guān)系數(shù)學(xué)模型包含一組將圖像中異性纖維的面積通過公式 運(yùn)算轉(zhuǎn)換為重量的數(shù)學(xué)公式。
上述一種棉花異性纖維檢測計量裝置的檢測計量方法，其包括以下步驟1)
通過棉樣制網(wǎng)裝置將被檢測棉樣制作成0. 5 2mm的棉網(wǎng)，并通過解碼器采集棉網(wǎng) 的傳輸速度及位置信息；2)通過圖像采集系統(tǒng)的彩色攝像機(jī)和黑白攝像機(jī)，采集 通過檢測通道的棉網(wǎng)中異性纖維的圖像信息；3)計算機(jī)通過信號采集卡提取棉網(wǎng) 的運(yùn)行信號，通過圖像采集卡提取圖像采集系統(tǒng)的圖像，并送入異性纖維圖像識 別和計量軟件，以對異性纖維進(jìn)行識別和計量，所述識別和計量步驟如下①根 據(jù)采集到的圖像，判斷有無異性纖維存在，如果無異性纖維存在，則判斷是否結(jié) 束檢測，如果有結(jié)束信號則停止檢測，否則重新采集圖像；如果有異性纖維存在， 則進(jìn)入步驟②；②系統(tǒng)通過異性纖維數(shù)據(jù)庫和圖像處理算法首先對異性纖維圖像
進(jìn)行輪廓提取、輪廓刪除、形態(tài)研究、色度運(yùn)算、紋理運(yùn)算等圖像處理，獲取異 性纖維的特征向量并與系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫內(nèi)的異性纖維特征向量值比較，確定異性纖維的 種類；剔除偽異性纖維，獲得棉網(wǎng)中各類異性纖維的精確面積；③將通過圖像處 理算法取得的各類異性纖維的精確面積結(jié)果輸入到面積與重量關(guān)系的數(shù)學(xué)模型 中，計算異性纖維的重量以及棉樣中異性纖維的含量值；④將計算結(jié)果儲存記錄
在系統(tǒng)中，系統(tǒng)自動顯示異性纖維含量值，并根據(jù)信號采集卡記錄異性纖維的位
置，保存異性纖維圖像，以打印或查詢；⑤判斷是否結(jié)束檢測，當(dāng)棉網(wǎng)全部通過 檢測通道后，檢測結(jié)束，否則進(jìn)入步驟①。
所述圖像分割采用自適應(yīng)的動態(tài)閾值法和臨域為13個像素的自適應(yīng)均值平移 算法完成異性纖維的分割提??；所述圖像增強(qiáng)采用分段增強(qiáng)和膨脹濾波法，采用3 X3長方形的結(jié)構(gòu)元素對圖像進(jìn)行一次膨脹；再采用兩次7X7中值濾波處理；通 過圖像分割及圖像增強(qiáng)對異性纖維圖像進(jìn)行識別。
所述異性纖維分類及面積算法包括輪廓提取、面積周長計算、輪廓刪除、形 態(tài)研究，且按下式計算各種異性纖維的特征向量值異性纖維的特征向量=形態(tài) 信息向量+色彩信息向量+紋理信息向量，通過輪廓運(yùn)算獲得形態(tài)信息向量，通過 色度運(yùn)算獲得色彩信息向量，通過邊界和紋理運(yùn)算獲得紋理信息向量。
本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)1、由于本發(fā)明在檢測裝置 中設(shè)置了棉樣制網(wǎng)裝置，使被檢測棉樣形成很薄(0.5 2ran)、很均勻、具有一定 幅寬、勻速運(yùn)動的棉網(wǎng)，因此，可使棉樣中的異性纖維充分暴露，進(jìn)而為精細(xì)識 別奠定了基礎(chǔ)。2、本發(fā)明由于采用了高速、高分辨率CCD攝像機(jī)及與其配套的光 源，因此可以實現(xiàn)異性纖維的圖像采集。3、本發(fā)明由于在檢測裝置中設(shè)置了可對 棉網(wǎng)中異性纖維進(jìn)行圖像處理的識別與計量軟件，因此可以實現(xiàn)對異性纖維的識 別、分類、剔除偽異性纖維，獲得棉花中異性纖維的準(zhǔn)確面積。4、本發(fā)明由于建 立了異性纖維面積與重量關(guān)系的數(shù)學(xué)模型，因此可實現(xiàn)對棉花中異性纖維含量的 準(zhǔn)確計量，并自動顯示出計量結(jié)果。5、本發(fā)明整個系統(tǒng)都采用全封閉的可視流程 模式，可以有效避免纖維粉塵的飛散和污染及外部環(huán)境對棉花的污染。本發(fā)明對 棉花中異性纖維含量的檢測準(zhǔn)確度高，數(shù)據(jù)可靠，適合棉花質(zhì)量檢驗部門、棉花 加工企業(yè)和棉紡企業(yè)等在線或離線使用，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，有廣 泛的發(fā)展前景。


圖1是本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖
圖2、圖3是本發(fā)明棉樣制網(wǎng)裝置各部件傳動關(guān)系示意圖
圖4是本發(fā)明棉樣制網(wǎng)裝置及檢測識別系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)示意圖
圖5是本發(fā)明識別與計量軟件流程框圖
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。 本發(fā)明主要發(fā)明內(nèi)容包括
1、 設(shè)置一套棉樣制網(wǎng)裝置，將棉花制作成厚度為l毫米左右的均勻棉網(wǎng)；
2、 設(shè)置一套圖像采集系統(tǒng)，對經(jīng)過圖像采集區(qū)域的棉網(wǎng)進(jìn)行圖像采集；
3、 通過計算機(jī)中安裝的"識別和計量軟件"，對采集的圖像中的異性纖維進(jìn) 行識別、分類，并計算異性纖維的面積；
4、 根據(jù)異性纖維的面積與重量關(guān)系的數(shù)學(xué)模型，對圖像識別和分類的結(jié)果進(jìn) 行計算，進(jìn)而得到棉花中異性纖維的重量。
如圖1所示，本發(fā)明提供的棉樣制網(wǎng)裝置包括支承各部件的機(jī)架l，由前、后 輸棉輥2、 3和輸棉皮帶4組成的棉花輸送帶，待檢測的棉花(圖中用粗實線表示) 均勻地平鋪在輸棉皮帶4上。在前輸棉輥2的前側(cè)上方設(shè)置有一喂棉羅拉5，在喂 棉羅拉5的下方設(shè)置有一弧形喂料板6，棉花從喂棉羅拉5與喂料板6之間通過。 喂料板6的出口設(shè)置一齒輥7，在齒輥7的下方設(shè)置一小弧板8，棉花從小弧板8 和齒輥7之間通過。齒輥7的前側(cè)設(shè)置一大刺輥9，大刺輥9上方設(shè)有一組齒形蓋 板10，大刺輥9下方設(shè)置有一篩狀大弧板11，起到疏導(dǎo)大刺輥9表面氣流的作用。 齒輥7通過勾拉作用將喂入的棉花轉(zhuǎn)移到大刺輥9上，棉花經(jīng)過大刺輥9與齒形 蓋板10之間刺、齒的自由梳理后，進(jìn)入大刺輥9前側(cè)的一小刺輥12。小刺輥12 表面纏滿刺條，大刺輥9的表面線速度大于小刺輥12的表面線速度，靠大刺輥9 與小刺輥12表面齒形及線速度的變化，棉花被轉(zhuǎn)移凝聚在小刺輥12上，在小刺 輥12的前側(cè)設(shè)置一剝棉輥13，棉花通過剝棉輥13的剝?nèi)⌒纬擅迣?。在剝棉?3 的側(cè)下方設(shè)置有一對送棉輥14、 15，棉層在送棉輥14、 15的夾持作用下形成本發(fā) 明要求的lmm厚的棉網(wǎng)并以一定的速度向前運(yùn)行，經(jīng)兩牽引輥16、 17的牽引后， 由棉網(wǎng)收集裝置18進(jìn)行收集。棉網(wǎng)收集裝置18可以是巻棉筒，還可以是氣流裝 置或其它現(xiàn)有技術(shù)裝置。
如圖2、圖3所示，本發(fā)明棉樣制網(wǎng)裝置的傳動由兩部電機(jī)19、 20帶動來實 現(xiàn)，其中電機(jī)19可以采用普通電機(jī)，通過三角帶帶動齒輥7和大刺輥9轉(zhuǎn)動。另 一部電機(jī)20可以采用減速電機(jī)，電機(jī)20的輸出帶輪為齒形帶輪，通過一同步齒 形帶帶動小剌輥12、剝棉輥13、送棉輥14、 15轉(zhuǎn)動；電機(jī)20通過另一同步齒形 帶帶動牽引輥16、 17和棉網(wǎng)收集裝置18轉(zhuǎn)動。前、后輸棉輥2、 3和喂棉羅拉4
由剝棉輥13通過鏈傳動和齒輪傳動機(jī)構(gòu)帶動(圖中未示出)。
如圖1所示，本發(fā)明的圖像采集系統(tǒng)設(shè)置在一密閉檢測箱體21內(nèi)，檢測箱體 21設(shè)置在兩送棉輥14、 15與兩牽引輥16、 17之間，在檢測箱體21內(nèi)設(shè)置有一檢 測通道22，檢測通道22是一段40X400mm的透明或開孔的矩形管道，棉網(wǎng)從檢測 通道22中通過。在檢測通道22的一側(cè)設(shè)置有高分辨率CCD高速彩色攝像機(jī)23和 CCD高速黑白攝像機(jī)24，在彩色攝像機(jī)23與檢測通道22之間設(shè)置有可以照亮檢 測通道22的彩色光源25，彩色光源25為熒光燈，在黑白攝像機(jī)24與檢測通道 22之間設(shè)置有可以照亮檢測通道22的黑白光源26，黑白光源26為紫外光源或紅 外光源。彩色光源25和黑白光源26還可以交錯設(shè)置在檢測通道22的兩側(cè)。彩色 和黑白光源可以設(shè)置為多列或多行。彩色光源25和黑白光源26之間有隔離板分 開，兩種光源發(fā)出的光被隔離，互不干涉，在檢測通道22的另一側(cè)設(shè)置有一光背 景27。
如圖4所示，本發(fā)明的棉樣制網(wǎng)裝置及檢測識別系統(tǒng)還包括一計算機(jī)28，計 算機(jī)28通過圖像采集卡29分別連接彩色攝像機(jī)23和黑白攝像機(jī)24，計算機(jī)28 通過信號采集卡30與安裝在棉樣制網(wǎng)裝置上的編碼器31相連接，在計算機(jī)28系 統(tǒng)中安裝有識別與計量軟件32，同時在計算機(jī)上還接有觸摸顯示器33和數(shù)據(jù)上傳 /打印機(jī)34。
本發(fā)明操作時棉花通過本發(fā)明的制網(wǎng)裝置，使被檢測棉樣形成很薄(0.5 2mm)、很均勻、具有一定幅寬的棉網(wǎng)，并引導(dǎo)棉網(wǎng)勻速通過檢測通道22，由編碼 器31把棉網(wǎng)速度和位置信息通過信號采集卡30傳遞給計算機(jī)28，計算機(jī)28控制 圖像采集卡29通過安裝在檢測通道22 —側(cè)的高速、高分辨率彩色和黑白兩種攝 像機(jī)23、 24進(jìn)行圖像采集，并將采集到的圖像通過安裝在計算機(jī)28中的識別與 計量軟件32進(jìn)行處理，對異性纖維圖像進(jìn)行精細(xì)識別和計量，以實現(xiàn)棉樣中異性 纖維含量的準(zhǔn)確計量。
如圖5所示，本發(fā)明異性纖維識別與計量軟件32包括 一異性纖維數(shù)據(jù)庫， 一組面積與重量關(guān)系數(shù)學(xué)模型，以及一套異性纖維圖像處理模塊。
本發(fā)明的異性纖維的圖像處理模塊包括 (1)異性纖維識別算法-一圖像分割及圖像增強(qiáng)。
A、 圖像分割采用自適應(yīng)的動態(tài)閾值法和臨域為13個像素的自適應(yīng)均值平移 算法完成異性纖維的分割提??；
B、 圖像增強(qiáng)用分段增強(qiáng)和膨脹濾波法，采用3X3長方形的結(jié)構(gòu)元素對圖像 進(jìn)行一次膨脹；再采用兩次7X7中值濾波處理；通過圖像分割及圖像增強(qiáng)對異性
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纖維圖像進(jìn)行識別。
(2)異性纖維分類及面積算法一-包括輪廓提取、面積周長計算、輪廓刪除、
形態(tài)研究等算法，按下式計算各種異性纖維不同的特征向量值，完成異性纖維的
分類識別及面積計算。
異性纖維的特征向量-形態(tài)信息向量+色彩信息向量+紋理信息向量 通過輪廓運(yùn)算(輪廓面積和周長)獲得形態(tài)信息向量；通過色度運(yùn)算獲得色
彩信息向量；通過邊界和紋理運(yùn)算獲得紋理信息向量；輪廓提取算法通過一階微
分技術(shù)完成異性纖維輪廓提??；通過面積閾值分割算法完成偽異性纖維輪廓的刪
除，剔除非異性纖維的影響。
本發(fā)明的異性纖維數(shù)據(jù)庫可以包含常見的7大類典型異性纖維(色線、丙論
絲、麻絲、塑料薄膜、動物羽毛、毛發(fā)及其它)的顏色、比重、形態(tài)等信息，存
儲有各類異性纖維的特征向量值，此數(shù)據(jù)庫是對各類異性纖維進(jìn)行分類識別的依據(jù)。
本發(fā)明的面積與重量關(guān)系數(shù)學(xué)模型包含一組至少7個典型數(shù)學(xué)公式，這些典 型數(shù)學(xué)公式可以將圖像中異性纖維的面積通過公式運(yùn)算轉(zhuǎn)換為重量，通過與已檢 測的棉花樣品的重量的比值，獲得棉花中異性纖維的含量值。
本發(fā)明操作過程如下如圖1所示，首先通過電氣開關(guān)開啟各設(shè)備，設(shè)備運(yùn) 轉(zhuǎn)平穩(wěn)后將待檢測的棉花均勻地平鋪在輸棉皮帶4上，在喂棉羅拉5兩端設(shè)有的 壓力調(diào)節(jié)部件作用下，喂棉羅拉5與弧形喂料板6配合，棉花通過喂棉羅拉5與 喂料板6的握持，被送到齒輥7完成棉花喂入。棉花通過齒輥7表面齒牙的勾持 作用轉(zhuǎn)移到大刺輥9上，從大刺輥9與蓋板10之間經(jīng)過，在大刺輥9表面齒牙與 蓋板10齒牙的共同作用下棉花經(jīng)過自由梳理，異性纖維被暴露在棉纖維表面，由 于大刺輥9的表面線速度大于小刺輥12的表面線速度，靠大刺輥9與小刺輥12 表面線速度的變化，含有異性纖維的棉纖維被凝聚在小刺輥12上，通過剝棉輥13 的剝?nèi)⌒纬擅蘧W(wǎng)，棉網(wǎng)在送棉輥14、 15的夾持作用下以一定速度送入檢測通道22， 經(jīng)檢測通道22—側(cè)安裝的照明光源25、 26的照射及彩色、黑白CCD高速攝像機(jī) 23、 24進(jìn)行的圖像采集，在牽引輥16、 17的夾持牽引下棉網(wǎng)通過檢測通道22， 最后由棉網(wǎng)收集裝置18 (巻棉筒或氣流裝置)收集檢測完的棉網(wǎng)。彩色、黑白CCD 高速攝像機(jī)23、 24通過圖像采集卡29對棉網(wǎng)圖像進(jìn)行動態(tài)快速拍攝，并將拍攝 的圖像信號傳輸給計算機(jī)處理系統(tǒng)，經(jīng)過計算機(jī)28內(nèi)的異性纖維圖像識別與計量 軟件32對采集的圖像信號進(jìn)行分析處理。如圖5所示，本發(fā)明識別與計量軟件32 對異性纖維圖像進(jìn)行精細(xì)識別和計量的過程包括
1、 首先啟動識別與計量軟件運(yùn)行信號，并等待棉網(wǎng)通過檢測通道；
2、 當(dāng)棉網(wǎng)通過檢測通道時，系統(tǒng)進(jìn)行圖像采集；
3、 根據(jù)步驟2采集到的圖像，判斷有無異性纖維存在，如果無異性纖維存在， 則判斷是否結(jié)束檢測，如果有結(jié)束信號則停止檢測，否則重新采集圖像；如果有 異性纖維存在，則進(jìn)入步驟4;
4、 系統(tǒng)通過異性纖維數(shù)據(jù)庫和圖像處理算法首先對異性纖維圖像進(jìn)行輪廓提 取、輪廓刪除、形態(tài)研究、色度運(yùn)算、紋理運(yùn)算等圖像處理，獲取異性纖維的特征 向量并與異性纖維數(shù)據(jù)庫內(nèi)的異性纖維特征向量值比較，確定異性纖維的種類； 剔除偽異性纖維，獲得棉網(wǎng)中各類異性纖維的精確面積；
5、 將通過圖像處理算法取得的各類異性纖維的精確面積結(jié)果輸入到面積與重 量關(guān)系的數(shù)學(xué)模型中，計算異性纖維的重量以及棉樣中異性纖維的含量值，由顯 示器33顯示出已檢測棉花中異性纖維的含量，還可以通過數(shù)據(jù)上傳/打印34輸出 檢測計量結(jié)果。 6、 將計算結(jié)果儲存記錄在系統(tǒng)中，系統(tǒng)自動顯示異性纖維含量值，并根據(jù)信 號采集卡記錄異性纖維的位置，保存異性纖維圖像，以備查詢；
7、 判斷是否結(jié)束檢測，當(dāng)棉網(wǎng)全部通過檢測通道后，檢測結(jié)束，否則進(jìn)入步驟2。
本發(fā)明可記錄并顯示檢測棉花中異性纖維的種類，每種異性纖維的面積及含 量，全部異性纖維的面積及含量，并可以輸出及傳輸數(shù)據(jù)。
本發(fā)明采用棉花成網(wǎng)技術(shù)與圖像采集和處理技術(shù)巧妙結(jié)合，實現(xiàn)了異性纖維 的精細(xì)識別和準(zhǔn)確計量。
本發(fā)明僅以上述實施例進(jìn)行說明，凡根據(jù)本發(fā)明原理進(jìn)行的等效變換，均不 應(yīng)排除在本發(fā)明的保護(hù)范圍之外。
權(quán)利要求
1、一種棉花異性纖維檢測計量裝置，其特征在于它包括一機(jī)架，所述機(jī)架的上、下部分別設(shè)置一棉樣制網(wǎng)裝置和一棉網(wǎng)收集裝置；所述棉樣制網(wǎng)裝置的最前端設(shè)置有一對送棉輥和一對牽引輥，所述送棉輥和牽引輥中的一個輥上設(shè)置有一記錄棉網(wǎng)傳輸速度和位置的編碼器；一檢測箱體，其設(shè)置在所述兩送棉輥與所述兩牽引輥之間，所述檢測箱體內(nèi)設(shè)置有一檢測通道，所述檢測通道為透明的矩形管道，所述檢測通道的一側(cè)或兩側(cè)設(shè)置有一套圖像采集系統(tǒng)；一計算機(jī)，其分別連接所述編碼器的信號采集卡和圖像采集系統(tǒng)的圖像采集卡，所述計算機(jī)內(nèi)安裝有一套異性纖維圖像識別與計量軟件，所述計算機(jī)連接有顯示和打印設(shè)備。
2、 如權(quán)利要求1所述的一種棉花異性纖維檢測計量裝置，其特征在于所述棉 樣制網(wǎng)裝置包括一包括前、后輸棉輥的棉花輸送帶， 一設(shè)置在所述棉花輸送帶前方的喂棉羅 拉，所述喂棉羅拉的下方設(shè)置有一弧形喂料板，所述喂料板的出口設(shè)置一齒輥， 所述齒輥的下方設(shè)置一小弧板，所述齒輥的前側(cè)設(shè)置一大刺輥，所述大刺輥上方 設(shè)有一齒形蓋板，所述大刺輥下方設(shè)置有一篩狀大弧板，所述大刺輥前側(cè)設(shè)置一 小刺輥，所述小刺輥表面纏滿刺條，所述小刺輥的前側(cè)設(shè)置一剝棉輥；所述兩送 棉輥設(shè)置在所述剝棉輥的側(cè)下方，所述兩牽引輥設(shè)置在所述檢測通道的出口處；兩部電機(jī)，其中一部電機(jī)通過三角帶帶動所述齒輥和大刺輥；另一部減速電 機(jī)通過同步齒形帶帶動所述小刺輥、剝棉輥和兩送棉輥，同時通過另一同步齒形 帶帶動所述兩牽引輥和棉網(wǎng)收集裝置，所述前、后輸棉輥和所述喂棉羅拉由所述 剝棉輥通過鏈傳動和齒輪傳動機(jī)構(gòu)帶動。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的一種棉花異性纖維檢測計量裝置，其特征在于所 述圖像采集裝置包括設(shè)置在所述檢測通道一側(cè)的高分辨率CCD高速彩色攝像機(jī) 和CCD高速黑白攝像機(jī)，在所述彩色攝像機(jī)與所述檢測通道之間設(shè)置有彩色光源， 在所述黑白攝像機(jī)與所述檢測通道之間設(shè)置有黑白光源，所述彩色攝像機(jī)和彩色 光源與所述黑白攝像機(jī)和黑白光源之間設(shè)置有一隔板，與所述光源相對的所述檢 測通道另一側(cè)設(shè)置有光背景。
4、 如權(quán)利要求3所述的一種棉花異性纖維檢測計量裝置，其特征在于所述 彩色攝像機(jī)和黑白攝像機(jī)位于所述檢測通道的同一側(cè)。
5、 如權(quán)利要求3所述的一種棉花異性纖維檢測計量裝置，其特征在于所述 彩色攝像機(jī)和黑白攝像機(jī)交錯位于所述檢測通道的兩側(cè)。
6、 如權(quán)利要求3或4或5所述的一種棉花異性纖維檢測計量裝置，其特征在于所述彩色光源為熒光燈，所述黑白光源為紫外光源或紅外光源。
7、 如權(quán)利要求1 6所述的一種棉花異性纖維檢測計量裝置，其特征在于 所述異性纖維識別與計量軟件包括 一異性纖維數(shù)據(jù)庫， 一組面積與重量關(guān)系數(shù) 學(xué)模型，以及一套異性纖維圖像處理模塊；所述異性纖維的圖像處理模塊包括-進(jìn)行圖像分割和圖像增強(qiáng)的異性纖維識別算法，提供輪廓提取、面積周長計算、 輪廓刪除和形態(tài)研究，進(jìn)行異性纖維分類及面積算法；所述異性纖維數(shù)據(jù)庫包含 常見典型異性纖維的顏色、比重和形態(tài)信息，存儲有各類異性纖維的特征向量值； 所述面積與重量關(guān)系數(shù)學(xué)模型包含一組將圖像中異性纖維的面積通過公式運(yùn)算轉(zhuǎn) 換為重量的數(shù)學(xué)公式。
8、 如權(quán)利要求1 7所述的一種棉花異性纖維檢測計量裝置的檢測計量方法， 其包括以下步驟1) 通過棉樣制網(wǎng)裝置將被檢測棉樣制作成0.5 2mm的棉網(wǎng)，并通過解碼器 采集棉網(wǎng)的傳輸速度及位置信息；2) 通過圖像采集系統(tǒng)的彩色攝像機(jī)和黑白攝像機(jī)，采集通過檢測通道的棉網(wǎng) 中異性纖維的圖像信息；3) 計算機(jī)通過信號采集卡提取棉網(wǎng)的運(yùn)行信號，通過圖像采集卡提取圖像采 集系統(tǒng)的圖像，并送入異性纖維圖像識別和計量軟件，以對異性纖維進(jìn)行識別和 計量，所述識別和計量步驟如下① 根據(jù)采集到的圖像，判斷有無異性纖維存在，如果無異性纖維存在，則判 斷是否結(jié)束檢測，如果有結(jié)束信號則停止檢測，否則重新采集圖像；如果有異性 纖維存在，則進(jìn)入步驟②；② 系統(tǒng)通過異性纖維數(shù)據(jù)庫和圖像處理模塊首先對異性纖維圖像進(jìn)行輪廓提 取、輪廓刪除、形態(tài)研究、色度運(yùn)算、紋理運(yùn)算等圖像處理，獲取異性纖維的特征 向量并與系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫內(nèi)的異性纖維特征向量值比較，確定異性纖維的種類；剔除 偽異性纖維，獲得棉網(wǎng)中各類異性纖維的精確面積；③ 將通過圖像處理算法取得的各類異性纖維的精確面積結(jié)果輸入到面積與重 量關(guān)系的數(shù)學(xué)模型中，計算異性纖維的重量以及棉樣中異性纖維的含量值；④ 將計算結(jié)果儲存記錄在系統(tǒng)中，系統(tǒng)自動顯示異性纖維含量值，并根據(jù)信 號采集卡記錄異性纖維的位置，保存異性纖維圖像，以打印或查詢；⑤判斷是否結(jié)束檢測，當(dāng)棉網(wǎng)全部通過檢測通道后，檢測結(jié)束，否則進(jìn)入步驟①。
9、 如權(quán)利要求8所述的一種棉花異性纖維檢測計量方法，其特征在于所述圖像分割采用自適應(yīng)的動態(tài)閾值法和臨域為13個像素的自適應(yīng)均值平移算法完成 異性纖維的分割提??；所述圖像增強(qiáng)采用分段增強(qiáng)和膨脹濾波法，采用3X3長方 形的結(jié)構(gòu)元素對圖像進(jìn)行一次膨脹；再采用兩次7X7中值濾波處理；通過圖像分 割及圖像增強(qiáng)對異性纖維圖像進(jìn)行識別。
10、 如權(quán)利要求8或9所述的一種棉花異性纖維檢測計量方法，其特征在于: 所述異性纖維分類及面積算法包括輪廓提取、面積周長計算、輪廓刪除、形態(tài)研 究，且按下式計算各種異性纖維的特征向量值異性纖維的特征向量-形態(tài)信息向量+色彩信息向量+紋理信息向量 通過輪廓運(yùn)算獲得形態(tài)信息向量，通過色度運(yùn)算獲得色彩信息向量，通過邊 界和紋理運(yùn)算獲得紋理信息向量。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種棉花異性纖維檢測計量裝置及檢測計量方法，其特征在于它包括一棉樣制網(wǎng)裝置和一棉網(wǎng)收集裝置；所述棉樣制網(wǎng)裝置的最前端設(shè)置有一對送棉輥和一對牽引輥，所述送棉輥和牽引輥中的一個輥上設(shè)置有一記錄棉網(wǎng)傳輸速度和位置的編碼器；一檢測箱體，其設(shè)置在所述兩送棉輥與所述兩牽引輥之間，所述檢測箱體內(nèi)設(shè)置有一檢測通道，所述檢測通道為透明的矩形管道，所述檢測通道的一側(cè)或兩側(cè)設(shè)置有一套圖像采集系統(tǒng)；一計算機(jī)，其分別連接所述編碼器的信號采集卡和圖像采集系統(tǒng)的圖像采集卡，所述計算機(jī)內(nèi)安裝有一套異性纖維圖像識別與計量軟件，所述計算機(jī)連接有顯示和打印設(shè)備。本發(fā)明可以廣泛用于棉花質(zhì)量檢驗部門、棉花加工企業(yè)和棉紡企業(yè)中。
文檔編號G01B11/24GK101358931SQ20081011868
公開日2009年2月4日 申請日期2008年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月22日
發(fā)明者康玉國, 戎立斌, 李付堂, 李文俠, 王金星, 斌 胡, 胡寶林 申請人:北京中棉機(jī)械成套設(shè)備有限公司