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（研祥智能股份有限公司 R&D中心 深圳 518057）
修惠文
摘要：傳統粘膠長絲檢測和質量控制基本依賴人工完成，具有速度慢，不能實現實時監控等缺點。機器視覺檢測系統作為一種新型的檢測技術，具有速度快、精度高、非接觸、實時性等優點，將其應用于化纖產品檢測領域，可以有效地克服人工檢測的不足，提高化纖工廠生產的自動化程度與生產效率。
針對粘膠長絲的檢測需要，本文對浴內監測系統的設計及粘膠長絲計數算法的研究應用做了詳細的探討。通過分析浴內粘膠長絲圖像特性，針對性地研究粘膠長絲圖像的分割以及特征提取等算法。結合形態分析，研究粘膠長絲二值圖像的計數問題，提出了解決細絲交錯重疊的分離連通域算法。實驗結果證明本文設計的粘膠長絲浴內檢測系統是實用有效的。對實際取樣的140幅粘膠長絲圖像進行計數算法測試，其中137幅測試結果準確，測量誤差控制在3％以內。
關鍵詞：粘膠長絲、光電成像、CCD、圖像處理、形態分析中圖分類號：O432.2 文獻標識碼：A 國家標準學科分類代碼： 460.4035
1. 引言
粘膠纖維良好的服用性能一直受到人們的青睞，高質量粘膠長絲的市場需求量不斷上升，尤其是加入WTO、紡織配額取消之后，國際對高檔粘膠長絲的需求量猛增。由于我國的長絲質量達不到國際標準，出口受到限制，其中一個重要原因是由于粘膠長絲單絲不足造成布料染色不均。粘膠長絲數量不足是由于在長絲成絲過程中，噴絲板中部分噴絲孔堵孔造成捻合單絲根數缺少。快速在線檢測噴絲板是否堵孔，實時監測單絲數目，可以較好的解決上述問題。
為實現實時監測單絲數目，本文利用機器視覺檢測技術，采用外置光源對粘膠長絲照射，由光學系統成像至CCD上，實時采集酸浴內長絲圖像，通過IPC工業計算機及圖像采集卡獲取圖像數據，實時顯示至監控屏幕上。同時，粘膠長絲圖像經過圖像增強及閾值分割后，長絲的形態特征被突顯出來；用特定的算法識別粘膠長絲并計算出其數目；根據計數結果，判別長絲產品合格與否。
2. 粘膠長絲浴內監測系統研究目標
2.1系統研發目標
⑴ 研究噴絲動態成像系統和照明系統，實現噴絲過程的光學成像；
⑵ 將酸浴中的光學圖像轉換為方便于人們觀測的可視圖像；
⑶ 開發圖像處理軟件系統，實現對粘膠長絲的相關識別和判別計數；
⑷ 保證系統在酸浴中部分結構不受腐蝕影響。
2.2系統技術指標
⑴ 該系統需適應環境指標
酸浴溫度：50℃
酸浴深度：400mm
酸浴透明度：400-500mm
酸浴組成：硫酸：130±1g/l
硫酸鋅：11±0.5g/l
硫酸鈉：260-270g/l
⑵ 噴絲孔徑φ0.06-φ0.08mm
⑶ 噴絲孔數18-60
⑷ 單絲檢測精確度為97%
⑸ 功能實現：a獲取清晰的噴絲圖像，具有良好的可視性
b實現計算機圖像處理，指示噴絲數量
c噴絲板檢測實現計算機管理（編號、數據存儲等）
d儀器小型化，便于巡回檢測
3. 粘膠長絲浴內監測系統的結構設計
粘膠長絲浴內監測硬件系統主要有以下部分構成：
①系統照明光源
②CCD攝像頭
③機械微調裝置
④控制柜
⑤電源控制板
⑥圖像采集卡
⑦工業計算機
⑧液晶顯示器
CCD實時采集接收屏上的圖樣，輸出視頻信號。由計算機系統控制的視頻采集卡對CCD輸出的視頻信號進行實時捕捉，顯示至監視器屏幕便于實時監控酸浴內噴絲板的工作情況，截取細絲圖像，向長絲計數系統輸出用于圖像分析的圖片。工業計算機系統用于監測系統的整體控制，為測試軟件的運行提供硬件基礎。系統的硬件結構如圖3.1所示。
圖3.1 粘膠長絲浴內監測系統硬件結構
根據系統技術指標，本系統的控制監視部分要在粘膠長絲酸浴附近工作，其環境溫度高，空氣潮濕，周圍機器振動較大，且有高頻信號干擾，條件極為惡劣。為保證監控系統正常工作，工控計算機的選擇是極為重要的，本文采用的是研祥工控機，型號為IPC-6806W-E(A3)，其優點是結構緊湊、設計合理、便于擴展外接采集卡；具有較好的抗震、抗干擾、防塵耐高溫的特性，能夠克服酸浴附近的惡劣條件而穩定工作；滿足在線監控與長絲計數算法的運算需求。另外，本系統的成像探頭部分要在酸液內工作，需要將系統光源及CCD攝像頭密封在耐酸塑料ABS制成的防腐外殼中；為方便粘膠長絲的成像調節，在酸浴外加置了機械微調裝置；將采集卡、電壓控制板、工業計算機以及液晶顯屏封裝在控制柜中，實現儀器的小型化，便于循環檢測。系統的控制柜和浴內CCD攝像探頭與光源機構如圖3.2、3.3所示。
圖3.2控制柜結構 圖3.3 浴內CCD探頭與光源機構
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