一种基于细纱图像的细纱机在线断头检测装置及检测算法技术领域
本发明具体涉及一种基于细纱图像的细纱机在线断头检测装置及检测算法，属于纺织技术领域。
背景技术
纺纱各工序中，细纱工序用工量最大，细纱断纱是直接影响产量和质量的关键。细纱挡车工的主要职责是检查和处理断头，而其中检查断头占用了其大量的工作时间，严重影响了工人的劳动生产率和设备的生产效率。为了降低细纱挡车工的劳动强度，并减少用工量，需要对细纱断头进行自动检测，并将检测结果通知挡车工进行处理。
在纺织技术领域中，实现细纱断纱检测，一种方法是通过热敏传感器检测纱线与导纱钩的摩擦以及钢领与钢丝圈的摩擦生热来检测是否断纱，但每个锭子都要安装，耗资较大。另一种方法是利用光电传感器检测断纱时出现的飞花及缠绕皮辊现象，但易受飞花的影响，存在漏检的可能，而且无法找出断纱发生的锭位。还有一种方法是通过拾音器检测棉条或经纱在运动过程中在摩擦体表面有无摩擦声来判断，但是现场噪音大，摩擦声小，而且摩擦声的频率易受其他因素的影响，很难提取有效的摩擦信号。无论是热敏传感器，光电传感器，还是拾音器，都存在各自的缺点，而且实施成本高，数量较多，维护比较困难。
发明内容
本发明的目的在于：针对上述现有技术存在的问题，提出一种基于细纱图像的细纱机在线断头检测装置，该装置通过在细纱机上纱线所形成的纺纱段的下侧设置图像检测装置来实现纱线在线断纱检测，利用图像处理技术测量纱线的直径值的变化，具有检测精度高，可达到像素级别，同时检测结果稳定，受外界环境影响较小，可以实现纱线质量自动检测与在线检测，从而为细纱单锭位管理奠定基础。
本发明的另一个目的在于：提出一种基于细纱图像的细纱机在线断头检测方法，该检测方法通过设定灰度阈值，将具有灰度强度变化的图像信号转换为二值信号，白色部分代表纱线，统计二值图像每行的直径值，若出现直径值连续几行的白点数为0，则表明出现断纱，红色指示灯亮，显示断纱。图像处理专用单元会根据纱线直径值的变化实时判别细纱是否出现断纱的情况；
本发明技术方案如下：本发明一种基于细纱图像的细纱机在线断头检测装置，其特征在于，包括至少一个述检测头装置；所述检测头装置包括低成本CMOS相机装置和LED光源装置，用于在线获取细纱纱线图像；所述检测头装置安装在前罗拉与导纱钩之间的叶子板上的导轨上，并可在导轨上进行左右移动，可变换不同的位置来同时监控几组纱线；
进一步地，所述检测头装置由相机和图像处理专用单元，放大镜头以及LED光源组成。
进一步地，检测头装置固定在导纱钩和前罗拉之间的叶子板上，可在叶子板的导轨上进行左右移动。
进一步地，所述检测头装置距离纺纱段1-150mm。
进一步地，所述相机为低成本CMOS相机，价格低廉，分辨率为640×480像素，帧频为25fps；所述图像处理专用单元为集成块装置，用于将采集的图像进行处理，计算得到纱线直径值的数据，并对数据的变化进行分析和处理，监测出现断纱的情况；所述放大镜头为1-6倍放大；所述LED光源固定在放大镜头的前端，为纱线图像的获取提供光照。
进一步地，所述放大镜头安装后，其焦点在纺纱段附近，不超过以纺纱段轴心为圆心以10cm为半径的圆的范围内。
进一步地，所述细纱断纱检测控制包括参数设定装置、数据异常报警指示灯、计算结果显示模块和图像处理电路板；所述参数设定装置、数据异常报警指示灯、计算结果显示模块分别与图像处理专用单元电路板连接。
本发明一种种基于细纱图像的细纱机在线断头检测方法，包括如下步骤：
步骤一：启动纱线输出装置后，启动细纱断纱检测装置，摄像头装置将纱线所处空间变化信息发送到图像处理专用单元；
步骤二：图像处理专用单元进行分析处理，该检测方法通过设定灰度阈值，将具有灰度强度变化的图像信号转换为纱线的二值信号，计算二值图像(纱线在图像中竖直时)的白色区域每行的直径(二值图像中，白点为纱线，黑点为背景)，若出现直径值连续几行的白点数为0，则认为是断纱。图像处理专用单元会根据纱线白色区域每行直径的变化实时判别细纱是否出现断纱的情况；
步骤三：图像处理专用单元计算细纱纱线每行的直径后通过计算结果显示模块显示结果；
步骤四：图像处理专用单元监控纱线直径值的变化从而判别细纱是否出现断纱，如果出现出现直径值连续几行的白点数为0的情况，通过红色报警指示灯指示。
进一步地，图像采集镜头在叶子板上的运动周期为8min，每个纱管位置处停留2min，完成图像采集、处理和判断的全部过程。在判断无断纱出现时，移动到下一个纱管处，重复此操作。
所述细纱断纱检测的算法为，统计当前纱线条干二值图像的白色区域第一行的直径值，并对直径值是否为零进行判断；当计算完第一行的直径后，重复此操作对下面的每一行计算直径值并判断，如果出现直径值连续几行的白点数为0，则表示出现断纱，指示灯-红灯亮；以此类推，每一张图片都进行如此处理，若断头接上后，摄像头检测出细纱图像中没有出现连续几行白点数为0，则指示灯-绿灯亮。
本发明一种基于细纱图像的细纱机在线断头检测装置，通过在纱线所形成的纺纱段外侧设置细纱断纱图像检测装置从而实现在线细纱断纱的检测，本发明采用图像检测装置，通过图像分析技术，可以实现自动检测与在线检测，从而为自动化控制奠定基础。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明在细纱机上安装位置结构示意简图。
图2为本发明图像检测头装置的结构示意图。
图3为本发明获取纱线条干算法流程图。
图4为本发明断纱判断流程图。
图中：1-前罗拉，2-叶子板，3-导轨，4-筒管，5-细纱，6-检测头装置，7-导纱钩，8-线圈，9-LED光源，10-指示灯，11-放大镜头12-相机和图像处理专用单元。