基于机器视觉的整纬机控制系统研究

作     者：董冲 

作者单位：常州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：史先传

授予年度：2021年

学科分类：0821[工学-纺织科学与工程] 08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 082101[工学-纺织工程] 

主      题：机器视觉 整纬机 纬斜检测 纬斜融合 PLC控制 

摘      要：随着我国提出“中国制造2025的国家发展战略,中国制造开始向中国智造转型升级,印染业也开始紧随国家智造发展步伐,加速企业生产设备升级改造。目前印染业大多使用光电整纬机,对大多数较厚、稀疏网孔、斜纹织物的纬斜检测存在适应性差、精度低的缺陷,严重阻碍了印染业向高质量纺织品发展的进程。机器视觉纬斜检测具有精度高、适应广、速度快等优点,已成为整纬机智能化升级改造的方向。本课题以某纺织设备公司的实际需求为背景,设计了基于机器视觉的整纬机控制系统的解决方案,并对系统涉及的软硬件进行选型,构建系统的软硬件平台。织物纬斜检测具有宽幅面、运动采集等特点,采用动作命令方式向多套Gig E面阵相机发送触发信号的方法,对局部织物图像并行采集,将采集的多路局部织物图像通过千兆交换机向工业计算机传输图像数据。根据织物纬纱的特点,提出一种Sobel边缘方向检测和累积概率霍夫变换相结合的织物纬斜检测算法。该算法首先运用线性点运算和直方图均衡化,增强织物图像的对比度;其次运用快速傅里叶变换和频域组合滤波,突显织物图像的纱线纹路;再次运用Sobel边缘方向检测和阈值分割法,提取出纬纱纹路区域;最后运用形态学骨骼化和累积概率霍夫变换,检测出近似纬纱的直线及其倾斜角度。通过测试,验证了该算法具有适应广、精度高、速度快的优点。针对局部织物图像的纬斜融合问题,提出一种多路视觉纬斜融合算法。该算法根据各局部位置织物纬斜角度的正切值,对整宽幅织物建立坐标系,采用最小二乘法拟合出纬纱变形曲线,计算出整宽幅织物纬纱变形量,为整纬机的矫正辊调整量提供了准确依据。在上述算法的基础上,开发出一套机器视觉整纬机控制系统应用软件。工业计算机运行控制系统软件,PLC控制器控制矫正装置。系统软件通过.NET开发平台,以C#作为编程语言,结合SQLite数据库,实现系统用户登录、系统参数设置、检测图像显示、纬纱变形数据曲线绘制、手动/自动矫正控制、历史数据查询等功能。控制系统测试表明,该系统运行可靠,各项功能运行正常,达到设计要求。