一种利用纸管图案识别并校验筒子纱品种的方法及装置与流程

1.本发明属于纺织流水线产品自动识别与校验领域，特别是指一种利用纸管图案识别并校验筒子纱品种的方法及装置。


背景技术：

2.筒子纱是纺纱企业的最终产品，在目前的纺纱行业中，“小批量、多品种”已逐渐成为企业生产的主流形式。然而，仅从外观而言，不同品种的筒子纱是难以区分的，这可能导致在产品的最终打包过程中，误把不同品种的产品打包在一起，导致发货错误，客户投诉等问题。为此，企业在生产过程中以具有不同色环类型的中心纸管来卷绕不同品种的筒子纱，借助能够明显识别出的色环类型区分产品品种。同时，传统的流水线产品管理模式采用人工收集、运输、包装流水线中生产出来的筒子纱，这种模式耗时费力，人工成本高，且容易出错。为此，现代化的纺纱企业采用筒子纱运输轨道系统，对不同生产线生产出的筒子纱进行自动化运输。在筒子纱运输轨道系统中，每一个筒子纱由一个机械抓手搭载，根据系统指定的运输模式，被自动地输送到指定区域进行打包出货。
3.在此过程中，系统首先控制机械抓手至指定区域，抓取并搭载相应的筒子纱，进入运输轨道。在运输轨道中，在筒子纱被抓手运送至打包区域之前，系统需要对每一个筒子纱的品种进行校验，以防止由于抓手误抓取导致的筒子纱品种错误。对此，本发明提供一种利用纸管图案识别并校验筒子纱品种的方法及装置，部署在筒子纱运输轨道系统中，用以实现筒子纱运输轨道系统中的产品品种自动化识别与校验。


技术实现要素：

4.发明提供了一种利用纸管图案识别并校验筒子纱品种的方法及装置，实现筒子纱运输轨道系统中的产品品种自动化识别与校验的目的。
5.本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案。
6.一种利用纸管图案识别并校验筒子纱品种的方法，其特征在于，服务于筒子纱运输轨道系统，纸管图案识别装置安装在筒子纱输送轨道的上纱机构与下纱机构中间，对轨道系统运输的筒子纱进行逐个品种自动识别与校验，包括：
7.步骤1：运输轨道系统通过其他的上纱装置，将筒纱抓取到输送线的抓手上，同时记录抓手编号与筒子纱的品种的对应关系。输送线的抓手搭载待校验筒子纱运动，将待校验筒子纱输送至校验位置，触发校验装置的抓手编码识别模块、图像信号采集模块工作；
8.步骤2：校验装置的抓手编码识别模块识别待校验筒子纱对应抓手的编码，传输至验纱模块；
9.所述的抓手的编码，其特征在于，每个抓手有固定编码，该编码能够区分抓手与其他抓手，可通过编码识别器识别抓手固定编码；
10.步骤3：校验装置的接口模块，读取运输轨道系统中预先记录的抓手编码与筒子纱品种的对应关系，传输至验纱模块；
11.步骤4：校验装置的图像信号采集模块感应到待校验筒子纱，采集待校验筒子纱的图像信号，传输至验纱模块；
12.步骤5：校验装置的验纱模块，对所采集的筒子纱图像信号进行分析处理，识别筒子纱所属品种；
13.步骤6：校验装置的验纱模块，比对识别出的筒子纱所属品种与对应的抓手编码是否与运输轨道系统中预先记录的对应关系一致，得出是否匹配的校验结果，传输至接口模块；
14.所述预先规定的抓手编码与品种的对应关系，是指筒子纱运输轨道系统在当前运转过程中对某编码的抓手抓取何种品种的筒子纱的规定；
15.步骤7：校验装置的接口模块，在接收到验纱模块的校验结果后，向运输轨道系统输出校验结果；
16.步骤8：轨道运输系统在接收到所述的校验结果后，若校验结果为不匹配，则对对应编码的数据进行标记修改，之后根据修改数据，控制其他机构，将经校验的对应编码的筒子纱剔除至异常区域。
17.作为本发明一种利用纸管图案识别并校验筒子纱品种的方法的进一步优选方案，所述的图像信号的分析处理，是指利用图像处理技术识别出筒子纱中心纸管的色环类型，根据纸管色环类型，查询数据记录，获得其对应的筒子纱品种。
18.一种利用纸管图案识别并校验筒子纱品种的装置，其特征在于，所述装置包括：
19.抓手编码识别模块，用于识别搭载待校验筒子纱的抓手的编码，与验纱模块以电缆线连接；
20.图像信号采集模块，用于稳定地获取待校验筒子纱的图像，与验纱模块以电缆线连接；所述筒子纱的图像为筒子纱顶部图像，其中包含筒子纱纸管顶部的图案区域；
21.验纱模块，用于处理待校验筒子纱的图像，通过分析其中筒子纱纸管顶部的图案区域的信息，识别筒子纱所属品种；所述验纱模块，还用于校验待校验筒子纱所属品种与搭载该筒子纱的抓手编号是否与轨道系统的预先规定一致；所述验纱模块，与接口模块以电缆线连接；
22.接口模块，用于读取运输轨道系统中预先规定的抓手编码与品种的对应关系；所述接口模块，还用于在接收到验纱模块的校验结果后，向运输轨道系统输出校验结果；所述接口模块，与运输轨道系统以电缆线连接。
23.作为本发明一种利用纸管图案识别并校验筒子纱品种的装置的进一步优选方案，所述的图像信号采集模块，包括：
24.数码相机，用于采集筒子纱图像；安装在特定位置，保证当筒子纱经过校验位置触发采集图像时，其光轴与筒子纱纸管中轴线夹角不超过30
°
；所述的特定位置，不与运输轨道系统中的部件可能占用的位置相冲突，优选的，可以是轨道系统拐角处；所述的特定位置，能够使数码相机能够拍摄筒子纱顶部的图像，其中包含筒子纱纸管顶部的图案区域；所述的数码相机，与中央控制单元之间以电缆线连接；
25.光源，用于为数码相机的图像采集提供照明；所述光源，安装在能够为筒子纱顶部提供照明的位置；
26.光源控制器，用于控制光源的启动与关闭，控制光源的亮度，与光源之间以电缆线
连接，与中央控制单元之间以电缆线连接；
27.外触发传感器，用于感应待校验筒子纱是否到达识别位置，与中央控制单元之间以电缆线连接；所述的外触发传感器，当待校验筒子纱到达识别位置时，输出启动图像采集信号；
28.遮光罩，用于隔绝图像信号采集模块外部的光照；所述遮光罩，安装在特定位置，保证能够笼罩数码相机、光源、外触发传感器、待校验筒子纱、搭载待校验筒子纱的抓手、以及相应区域的轨道，同时不影响轨道系统各部件的正常运动；
29.中央控制单元，用于控制数码相机、光源控制器、外触发传感器之间的配合；所述的中央控制单元，在接收到外触发传感器输出的启动图像采集信号后，同时控制光源控制器开启光源，控制数码相机采集筒子纱图像；所述的中央控制单元，在接收到数码相机采集的筒子纱图像后，将筒子纱图像存储于数据存储器中，并控制光源控制器关闭光源。
30.作为本发明一种利用纸管图案识别并校验筒子纱品种的装置的进一步优选方案，所述的验纱模块，包括：
31.识别单元，用于读取存储器中的待校验筒子纱图像数据，定位图像中筒子纱纸管顶部的图案区域，执行纸管图案识别运算，通过分析纸管顶部的图案区域特征，识别出筒子纱的品种；
32.校验单元，用于接收由接口模块传输来的预先规定的抓手编码与品种的对应关系，依据识别出的待校验筒子纱所属品种，以及抓手编码识别模块得到的待校验筒子纱的抓手的编码，比对得出校验结果。
33.与直接安装在后方传送带上的方案相比，本发明在筒纱输送过程中进行品种的自动化识别和校验和剔除，降低了与成包系统的耦合度，使出现品种不符时不会对后续的配重、排序造成影响，可以实现检验的自动化。在输送过程种校验品种，还可以剔除因为前方故障导致的筒纱姿态不亮等问题，提高后方下纱机构的可靠性。
附图说明
34.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
35.图1为本发明的利用纸管图案识别并校验筒子纱品种的方法的流程示意图
36.图2为本发明的利用纸管图案识别并校验筒子纱品种的装置的一种结构示意图
37.图3为本发明的利用纸管图案识别并校验筒子纱品种的装置的一种图像采集模块在运输轨道上安装的示意图。
38.图中：1-运输轨道；2-抓手；3-筒子纱；4-筒子纱拍摄识别位置；5-数码相机；6-光源；7-光源控制器；8-外触发传感器；9-中央控制单元；10-遮光罩。
具体实施方式
39.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
40.本发明提供了一种利用纸管图案识别并校验筒子纱品种的方法，其特征在于，服务于筒子纱运输轨道系统，对轨道系统运输的筒子纱进行逐个品种识别与校验，本实施例中，优选的，所述的方法的流程可以如图1所示，包括：
41.步骤1：运输轨道系统的抓手搭载待校验筒子纱运动，将待校验筒子纱输送至校验位置，触发校验装置的抓手编码识别模块、图像信号采集模块工作；
42.步骤2：校验装置的抓手编码识别模块识别待校验筒子纱对应抓手的编码，传输至验纱模块；
43.所述的抓手的编码，其特征在于，每个抓手有固定编码，该编码能够区分抓手与其他抓手，可通过编码识别器识别抓手固定编码；
44.步骤3：校验装置的接口模块，读取运输轨道系统中预先规定的抓手编码与品种的对应关系，传输至验纱模块；
45.步骤4：校验装置的图像信号采集模块感应到待校验筒子纱，采集待校验筒子纱的图像信号，传输至验纱模块；
46.步骤5：校验装置的验纱模块，对所采集的筒子纱图像信号进行分析处理，识别筒子纱所属品种；
47.步骤6：校验装置的验纱模块，比对识别出的筒子纱所属品种与对应的抓手编码是否与运输轨道系统中预先规定的对应关系一致，得出是否匹配的校验结果，传输至接口模块；
48.所述预先规定的抓手编码与品种的对应关系，是指筒子纱运输轨道系统在当前运转过程中对某编码的抓手抓取何种品种的筒子纱的规定；
49.步骤7：校验装置的接口模块，在接收到验纱模块的校验结果后，向运输轨道系统输出校验结果；
50.步骤8：轨道运输系统在接收到所述的校验结果后，若校验结果为不匹配，则控制其他机构，将经校验的筒子纱剔除至异常区域。
51.作为本发明一种利用纸管图案识别并校验筒子纱品种的方法的进一步优选方案，所述的图像信号的分析处理，是指利用图像处理技术识别出筒子纱中心纸管的色环类型，根据纸管色环类型，查询数据记录，获得其对应的筒子纱品种，包括：
52.步骤5.1：获取原始筒子纱图像信号i，在计算机中表示为一个尺寸为w
×h×
c的矩阵，优选的，w取值为640，h取值为480，c取值为3；
53.步骤5.2：采用霍夫变换技术确定图像中圆心相同的圆形边缘的位置；
54.步骤5.3：选择直径最接近的一对圆形边缘，定位纸管的内外径；
55.步骤5.4：采用颜色矩特征，表征纸管内外径中间图像的特征；
56.步骤5.5：查询预先存储的数据记录，求出纸管所述的类别。
57.作为本发明一套利用纸管图案识别并校验筒子纱品种的装置的进一步优选方案，所述装置可以采用如图2所示的结构，包括：
58.抓手编码识别模块，用于识别搭载待校验筒子纱的抓手的编码，与验纱模块以电缆线连接；优选的，所述抓手编码识别模块与图像采集模块安装在筒子纱运输轨道系统的
同一位置；
59.图像信号采集模块，用于稳定地获取待校验筒子纱的图像，与验纱模块以电缆线连接；所述筒子纱的图像为筒子纱顶部图像，其中包含筒子纱纸管顶部的图案区域；优选的，所述图像采集模块安装在筒子纱运输轨道系统的校验位置附近，能够获取校验位置处的筒子纱顶部图像；
60.验纱模块，用于处理待校验筒子纱的图像，通过分析其中筒子纱纸管顶部的图案区域的信息，识别筒子纱所属品种；所述验纱模块，还用于校验待校验筒子纱所属品种与搭载该筒子纱的抓手编号是否与轨道系统的预先规定一致；所述验纱模块，与接口模块以电缆线连接；优选地，验纱模块的功能以软件形式实现，部署在一台工业计算机中；
61.接口模块，用于读取运输轨道系统中预先规定的抓手编码与品种的对应关系；所述接口模块，还用于在接收到验纱模块的校验结果后，向运输轨道系统输出校验结果；所述接口模块，与运输轨道系统以电缆线连接；优选地，验纱模块的功能以软件形式实现，部署在一台工业计算机中。
62.作为本发明一种利用纸管图案识别并校验筒子纱品种的装置的进一步优选方案，所述的图像信号采集模块，其安装可以采用如图3所示的方案，包括：
63.数码相机5，用于采集筒子纱图像；安装在特定位置，保证当筒子纱3经过校验位置触发采集图像时，其光轴与筒子纱纸管中轴线夹角不超过30
°
；所述的特定位置，不与运输轨道系统中的部件可能占用的位置相冲突(包括运输轨道1，抓手2，筒子纱3)优选的，可以是轨道系统拐角处；所述的特定位置，能够使数码相机能够拍摄筒子纱顶部的图像，其中包含筒子纱纸管顶部的图案区域；所述的数码相机，与中央控制单元之间以电缆线连接；优选的，采用ccd彩色面阵相机，分辨率为1280
×
1024像素；
64.光源6，用于为数码相机的图像采集提供照明；所述光源，安装在能够为筒子纱顶部提供照明的位置；优选的，采用led白色光源，额定最大功率40w，安装在数码相机顶部；
65.光源控制器7，用于控制光源的启动与关闭，控制光源的亮度，与光源之间以电缆线连接，与中央控制单元9之间以电缆线连接；优选的，光源控制器能够控制光源频闪，为数码相机提供瞬时高亮度照明；
66.外触发传感器8，用于感应待校验筒子纱是否到达识别位置，与中央控制单元之间以电缆线连接；所述的外触发传感器，当待校验筒子纱到达识别位置4时，输出启动图像采集信号；优选的，外触发传感器采用光电传感器，当筒子纱运动到识别位置4时，传感器光电信号被遮挡，传感器输出图像采集启动信号；
67.遮光罩10，用于隔绝图像信号采集模块外部的光照；所述遮光罩，安装在特定位置，保证能够笼罩数码相机、光源、外触发传感器、待校验筒子纱、搭载待校验筒子纱的抓手、以及相应区域的轨道，同时不影响轨道系统各部件的正常运动；优选的，采用铁质金属板金制作，在内部表面粘贴黑色绒布，消除内壁反光；
68.中央控制单元9，用于控制数码相机、光源控制器、外触发传感器之间的配合；所述的中央控制单元，在接收到外触发传感器输出的启动图像采集信号后，同时控制光源控制器开启光源，控制数码相机采集筒子纱图像；所述的中央控制单元，在接收到数码相机采集的筒子纱图像后，将筒子纱图像存储于数据存储器中，并控制光源控制器关闭光源；优选的，中央控制单元集成在一台工业计算机中。
69.作为本发明一种利用纸管图案识别并校验筒子纱品种的装置的进一步优选方案，所述的验纱模块，包括：
70.识别单元，用于读取存储器中的待校验筒子纱图像数据，定位图像中筒子纱纸管顶部的图案区域，执行纸管图案识别运算，通过分析纸管顶部的图案区域特征，识别出筒子纱的品种；优选的，识别单元集成在一台工业计算机中，利用计算机cpu执行纸管图案识别运算；
71.校验单元，用于接收由接口模块传输来的预先规定的抓手编码与品种的对应关系，依据识别出的待校验筒子纱所属品种，以及抓手编码识别模块得到的待校验筒子纱的抓手的编码，比对得出校验结果；优选的，识别单元集成在一台工业计算机中，利用计算机的硬盘存储由接口模块传输来的预先规定的抓手编码与品种的对应关系，利用计算机的cpu执行校验。
72.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。