[发明专利]基于线阵相机的编织纱线速度与长度的测量系统及方法

说明书

本发明涉及一种基于线阵相机的编织纱线速度与长度的测量系统及方法，属于纺织测量领域，本发明在现有的纺织卷绕机械上装配编织纱线速度与长度测量系统，通过LED光源照射待测量的编织纱线，通过线阵相机采集编织纱线运动图像，利用图像采集卡的FPGA单元进行图像处理分析，根据编织纱线的纹理具有周期性的特点，提取图像中纱线的纹理数目，并根据一幅时空图像中纱线纹理数目计算编织纱线的速度与长度。本发明利用线阵相机采集编织纱线运动的时空图像，纱线纹理特征与背景对比明显，图像简单，可通过改变每幅图像的大小来计算不同时间内纱线的卷绕速度，在线测量纱线速度与长度。

技术领域

本发明涉及一种基于线阵相机的编织纱线速度与长度的测量系统及方法，属于纺织测量技术领域。

背景技术

在编织纱线卷绕过程中，编织纱线速度与长度在线测量是一项非常重要的指标。编织纱线的卷绕速度与长度影响编织纱线的张力，若速度慢，编织纱线张力大会造成断头；速度快，编织纱线松弛，造成缠绕，会对纺织工业带来较大的影响。编织纱线卷绕速度与长度在线测量是卷绕质量好坏的一个主要因素。

目前纺织行业使用的纱线速度与长度测量系统主要包括两种方法：第一种是接触式测量，即通过导纱槽轮与纱线相接触进行测量，然而这种接触式测量明显地存在着一些不足之处，关键是槽轮线速度与纱线卷绕速度不相一致，即滑溜问题，它受纱线包角、摩擦系数等的影响。第二种是光学相关法来测量纱线的速度，通过两个图像测量器采集纱线卷绕图像，并对比纱线边缘波形，通过提取相同边缘波形的时间来计算纱线的速度，但是这个装置结构非常复杂，而且需要两个图像测量器来测量观察到的波形，实现困难，且编织纱线为周期性纹理，此方法不适合测量编织纱线的卷绕速度与长度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有编织纱线卷绕速度与长度在线测量系统或方法存在的上述缺陷，提出了一种基于线阵相机的非接触编织纱线速度与长度在线测量方法，在现有的纺织机械上装配编织纱线速度与长度高速测量系统,通过LED光源照射编织纱线，利用线阵相机采集照射部位的编织纱线时空图像，并将采集到的时空图像输入到图像采集卡中，利用FPGA图像处理系统对采集的图像进行处理，统计时空图像中编织纱线的纹理数目，根据编织纱线周期性纹理以及线阵相机时空图像的特点计算卷绕速度与长度，可在不接触编织纱线的情况下测量编织纱线卷绕的速度与长度，实现了编织纱线速度与长度的非接触在线测量。

基于线阵相机的编织纱线速度与长度测量系统，包括线阵相机、LED光源及图像采集卡，所述的LED光源和线阵相机安装在垂直于待测量的编织纱线的卷绕方向，根据待测量的编织纱线振动范围设置LED光源与编织纱线的安装距离。

进一步地，所述的LED光源与线阵相机安装在编织纱线的同侧，所述LED光源与线阵相机采集位置的夹角小于15°，照射方向为线阵相机在编织纱线上的采集位置。

进一步地，设L是相机镜头与编织纱线之间的距离，v是编织纱线卷绕时轴向移动的速度。由于编织纱线的直径较小，考虑到线阵相机采集图像的质量以及编织纱线所占的像素数k＝fd/Lh，可通过减小相机与纱线的距离L，增大f调整纱线所占像素数。为使图像处理易于进行，本发明中纱线像素数应大于等于5个像素，其中f是线阵相机镜头的焦距，d是编织纱线的直径，h是线阵相机像元尺寸。为保证图像质量，本发明中纱线像素数应大于5个像素，其中f是线阵相机镜头的焦距，d是编织纱线的直径，h是线阵相机像元尺寸。本发明采用定焦镜头，因此f确定，5≤fd/Lh，相机与纱线的距离L≤fd/5h。

进一步地，本发明是利用编织纱线反射LED光源的光线采集图像，编织纱线行进过程中可能引起振动，因此景深需选取较大值，以保证成像清晰。景深的计算公式为ΔL＝2f^2.FδL²/(f⁴-F²δ²L²)，其中δ是容许的弥散圆直径，F为光圈值。为保证清晰成像，景深最小值为ΔL_min，则