[发明专利]一种皮棉杂质的双光源透反射成像检测装置

说明书

技术领域

本发明属于光学检测仪器技术领域，特别涉及一种皮棉杂质的双光源透反射成像检测 装置和相应技术。

背景技术

棉花在采摘、晾晒和运输过程中会混入诸如化纤丝、头发丝、麻丝和塑料丝等异性材 料(俗称“三丝”)，杂质的存在会在后续的印染等工序中导致疵点等问题，降低棉花的品 级，对纺织行业造成较大的损失，因此棉花中杂质的分拣非常重要。目前中国对棉花中杂 质的剔除主要靠人工分拣，该方法劳动强度大，效率低下，满足不了现代企业的竞争需求。 因此，研究一种高效的棉花杂质实时检测装置具有很大的实际意义和应用价值。

为有效检测棉花杂质，各国做了大量的研究。目前工业上主要采用CCD相机成像法。 如瑞士的JOSSI公司(DE29719245)，德国的TRUETZSCHLER公司(DE29622931)，中 国的大连贵友机电有限公司(CN2632101)，清华大学(CN101403703)等都有相关专利公 开。CCD相机成像法是通过CCD相机在线采集运动中棉花的图像，经过图像处理算法识 别杂质，然后喷除含有杂质的棉花。该方法最为关键的技术是图像采集和处理技术，主要 的影响因素为CCD相机、照明光源以及图像处理算法。目前工业上主要采用高速彩色CCD 相机结合白色光源检测技术。该方法的主要原理是利用皮棉和有色杂质成像特征差异，在 某种色彩空间有效地将这两者区分。这类方法可以有效地检测棉层表面和浅层的有色杂 质，对于和棉花颜色类似的白色杂质，如白色丙纶丝、白色塑料薄膜等检测效果不理想。

近几年，科研工作者拓展了检测棉花杂质的光谱范围，利用棉花和杂质在X-ray、近红 外和中远红外的吸收和反射光谱差异检测杂质。然而这些方法所使用的设备比较昂贵，限 制了在工业检测中的应用。研究发现大部分白色杂质，如纸张和一些白色塑料薄膜、白色 编织袋等均含有增白剂，具有较强的荧光效应。当紫外光照射这些杂质时，在它们表面会 释放荧光(可见光范围内)。皮棉的荧光效应较弱，成像结果几乎全黑，增加了杂质和皮 棉的图像特征差异。因此，紫外激发荧光成像法可以用来检测大部分白色杂质。但是，紫 外激发荧光法并不能检测有色杂质。为同时检测系统中的有色和白色杂质，需要结合白光 成像和紫外激发荧光成像两种方法。专利CN200979531同时点亮白光和紫外光光源，由于 白光对紫外激发产生的荧光有很强的干扰，同时点亮紫外和白光光源可用来检测有色杂 质，但仍难以检测白色杂质。专利CN2928882考虑到白光对紫外激发荧光的干扰，只单独 使用紫外光源或白光光源。因此，该装置不能同时检测出有色和白色杂质。

普通灯管不能在短时间内亮灭切换，因此只能利用光隔离的方法在空间上避免白光对 紫外激发荧光的干扰。专利CN101246128和CN2890101使用隔板将白光光源和紫外光光 源隔离起来，然后使用一套成像装置分别采集白光光源和紫外光光源照射下的成像结果。

由于棉道是不断运动的，皮棉的状态也是不平整的，因此隔离机构不可能完全密封，白光 仍会对紫外激发荧光产生干扰。此外，上述专利CN101246128和CN2890101使用了两套 CCD成像装置，成本较高。

发明内容

本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种皮棉杂质的双光源透反射成 像检测装置。本装置不但结构简单，成本低，效果显著，可提高皮棉杂质中有色和白色杂 质的的检测效率，还具有较强的通用性。

本发明提出的一种皮棉杂质的双光源透反射成像检测装置，包括皮棉传输机构，安装 在皮棉传输平面两侧的两套检测机构，每套检测机构由一块透射光源、两块反射光源、一 组CCD相机阵列及与该CCD相机阵列相连的系统电路组成；该两套检测机构中的器件左 右相反设置，形成对皮棉的双面检测区域；每套检测机构的一块透射光源与皮棉传输平面 平行放置在皮棉传输平面的一侧，两块反射光源与皮棉传输平面呈一角度相对放置在皮棉 传输平面的另一侧；CCD相机阵列安装在两块反射光源之间与透射光源相面对；所述透射 光源和反射光源为含有白光和紫外光的双光谱光源；所述CCD相机阵列与系统电路相连； 系统电路与透射光源及反射光源相连，该系统电路输出光源驱动时序信号控制透射光源和 反射光源的交替开启和关闭。

本发明技术特点和有益效果：