[发明专利]基于机器视觉的纱线张力非接触实时检测控制系统及方法

说明书

本发明基于机器视觉技术，以CCD相机和DSP+FPGA架构为图像处理器、PCL为电机控制器，提出了一种非接触式纱线张力实时检测控制系统。首先线阵CCD相机采集纱线在运动状态下的图像并由FPGA嵌入式处理器将图像数据传输至DSP嵌入式处理器中；然后DSP处理器对图像进行的基本处理，再对图像进行建模，计算出纱线的张力；最后将DSP处理器上的计算结果反馈到PCL电机控制器上，对纱线卷绕锟电机进行控制，形成纱线张力的闭环控制系统。该系统对纱线的张力进行实时测量与控制，当纱线张力的检测值与规定值不符时，调控纱线的运行速度并对张力大小进行反馈，最终使纱线张力实际张力值与理想设定值一致。

技术领域

本发明属于纱线张力检测领域，尤其是涉及一种基于机器视觉的纱线张力非接触实时检测控制系统及方法。

背景技术

所有纺织产品在生产过程中都对其张力有所要求，要求在纺织制造中，精确控制纱线张力，以保证产品质量和生产效率。纱线的张力不仅影响着成品的质量、染色是否均匀等问题，甚至可能严重降低产能，对生产设备造成不必要的损耗，此正确高效地检测并控制纱线张力对织造行业有重要意义。

按照纱线张力检测时的接触状态来划分，张力检测方法可分为接触式和非接触式。目前大多数纺织工艺中均使用直接接触式张力仪测试纱线张力，接触式测量方法较为成熟，适应能力强，但会对纱线的运行状态产生影响，且检测装置长期使用后，会因被磨损而导致检测不精准，不能真实反应纱线的张力。此外，接触式检测仪测量精度与价格息息相关，也无法将张力信息反馈到控制器上形成闭环控制。从产品质量需求来看，接触式测量方法的传感器价格低的精度不达标，而从经济性的角度出发，价格高的难以大规模地用于纺织行业。而目前市面上的纱线张力非接触式检测系统，虽可解决上述问题，却因为检测速度较慢而无法实现对纱线张力的实时检测与控制。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种基于机器视觉的纱线张力非接触实时检测控制系统，能更精确、更快速地检测出纱线张力，并将检测结果反馈到控制器上对纱线张力进行实时控制，以解决针织生产过程中纱线张力波动、断纱、停纱等由张力变化影响织物质量的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

基于机器视觉的纱线张力非接触实时检测控制系统，包括FPGA系统和DSP系统，所述FPGA系统和DSP系统串接，所述FPGA系统用于实现图像传输，所述DSP系统用于实现图像处理并计算纱线张力，并对计算的张力值返回控制系统中指导PLC控制器对卷绕辊电机进行调节，使纱线张力能保持在恒定值。

本发明还提出一种基于机器视觉的纱线张力非接触实时检测控制方法，包括如下步骤：

S1：搭建基于机器视觉的纱线张力非接触实时检测控制系统；

S2：利用CCD相机拍摄，通过FPGA系统进行图像传输；

S3：利用DSP系统对FPGA系统传输来的图像进行处理并计算纱线张力；

S4：将得到的张力值通过串口传到PLC中，PLC依次矫正收卷辊转速，保持张力的稳定。

进一步的，所述步骤S2中，FPGA系统的具体工作步骤如下：

(1)FPGA采集TLCameraLinkF FMC模块的图像；

(2)将差分输入数据转化成并行数据；

(3)将串并转换出来的数据进行重组，分离出行同步信号、场同步型号、数据有效信号和每个像素数据；

(4)根据cameralink的帧有效信号和行有效信号，连续不停地将cameralink图像数据写入FIFO，控制FIFO读操作，每次从FIFO读取完指定的数据并通过AXI4-stream接口传输到SRIO IP；

(5)使用SRIO IP核，将灰度图像数据发送到DSP系统。