CN101979730A

CN101979730A - 具有ccd相机和超声波传感器的多道检测异纤分拣机

Info

Publication number: CN101979730A
Application number: CN2010105330993A
Authority: CN
Inventors: 周济恒
Original assignee: WUXI HENGJIU ELECTRICAL TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: WUXI HENGJIU ELECTRICAL TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2010-11-05
Filing date: 2010-11-05
Publication date: 2011-02-23

Abstract

本发明涉及一种具有CCD相机和超声波传感器的多道检测异纤分拣机。其包括箱体，箱体的中心区设有过棉管道；过棉管道对应于位于箱体的端部设有连接管，连接管上设有异纤管道与出口管道；连接管对应于与异纤管道的结合部设有高压电磁阀，高压电磁阀的进口与高压储气罐相连；箱体内对应于过棉管道的两侧均设有安装块，安装块上设有第一彩色线阵扫描CCD相机、第二彩色线阵扫描CCD相机、第一黑白线阵扫描CCD相机与第二黑白线阵扫描CCD相机；过棉管道上还设有第一照明装置与第二照明装置；连接管对应于邻近过棉管道的端部设有超声波传感器。本发明过棉数量高，分拣速度快，分拣效率高，抗干扰能力强，检测精度高，安全可靠。

Description

具有CCD相机和超声波传感器的多道检测异纤分拣机

技术领域

本发明涉及一种多道检测异纤分拣机，尤其是一种具有CCD相机和超声波传感器的多道检测异纤分拣机。

背景技术

异纤分拣机主要用于清花生产线上，用于对生产线中的棉花进行检测。目前，异纤分拣机能够对棉花中的有色块状杂质，有色丝状杂质或有荧光反应的白色丙纶丝去除；但是棉花中无荧光反应的杂质无法进行检测去除，影响了清花生产线上棉花的质量。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种具有CCD相机和超声波传感器的多道检测异纤分拣机，其过棉数量高，分拣速度快，分拣效率高，抗干扰能力强，检测精度高，安全可靠。

按照本发明提供的技术方案，所述具有CCD相机和超声波传感器的多道检测异纤分拣机，包括箱体，所述箱体的中心区设有过棉管道，所述过棉管道的一端穿过箱体内；过棉管道对应于位于箱体的端部设有连接管，所述连接管上设有异纤管道与出口管道；所述出口管道、异纤管道与连接管、过棉管道均相连通；所述连接管对应于与异纤管道的结合部设有高压电磁阀，所述高压电磁阀的进口与高压储气罐相连；箱体内对应于过棉管道的两侧均设有安装块，所述安装块上设有第一彩色线阵扫描CCD相机、第二彩色线阵扫描CCD相机、第一黑白线阵扫描CCD相机与第二黑白线阵扫描CCD相机；所述过棉管道上还设有第一照明装置与第二照明装置；所述连接管对应于邻近过棉管道的端部设有超声波传感器。

所述第一彩色线阵扫描CCD相机与第二彩色线阵扫描CCD相机分别位于过棉管道两侧的安装块上；第一黑白线阵扫描CCD相机与第二黑白线阵扫描CCD相机分别位于过棉管道两侧的安装块上；所述第一彩色线阵扫描CCD相机、第二彩色线阵扫描CCD相机、第一黑白线阵扫描CCD相机及第二黑白线阵扫描CCD相机相交错分布。

所述过棉管道的两侧分别设置对称分布的第一照明装置与第二照明装置；所述第一照明装置与第二照明装置包括若干照明灯；所述第一照明装置与过棉管道两侧的第一彩色线阵扫描CCD相机、第二彩色线阵扫描CCD相机相对应；第二照明装置与过棉管道两侧的第一黑白线阵扫描CCD相机、第二黑白线阵扫描CCD相机相对应。

所述箱体内设有工控箱，所述工控箱内设有控制器，所述控制器的输入端分别与第一彩色线阵扫描CCD相机、第二彩色线阵扫描CCD相机、第一黑白线阵扫描CCD相机、第二黑白线阵扫描CCD相机及超声波传感器相连。所述异纤管道对应于与连接管相连的另一端与吸棉机相连。所述超声波传感器的采样周期为100μs～1ms。所述第一彩色线阵扫描CCD相机与第二彩色线阵扫描CCD相机的时钟频率为30MHz～60MHz。

本发明的优点：通过第一彩色线阵扫描CCD相机、第二彩色线阵扫描CCD相机对过棉管道内棉花进行有色块状、丝状异纤杂质进行检测；利用第一黑白线阵扫描CCD相机、第二黑白线阵扫描CCD相机对过棉管道内棉花进行含有荧光的块状、丝状杂质进行检测；利用超声波传感器进行无荧光反应的高亮度块状、丝状杂质进行检测，分拣速度快，分拣效率高，维护简单便捷，抗干扰能力强。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示：本发明包括第一彩色线阵扫描CCD相机1、第一黑白线阵扫描CCD相机2、第二彩色线阵扫描CCD相机3、第二黑白线阵扫描CCD相机4、第一照明装置5、第二照明装置6、过棉管道7、超声波传感器8、异纤管道9、高压电磁阀10、高压储气罐11、工控箱12、箱体13、出口管道14、安装块15及连接管16。

如图1所示：所述箱体13的中心区设有过棉管道7，所述过棉管道7的一端穿入箱体13内。箱体13内对应于过棉管道7的两侧设有安装块15，所述安装块15上分别设有第一彩色线阵扫描CCD相机1、第一黑白线阵扫描CCD相机2、第二彩色线阵扫描CCD相机3及第二黑白线阵扫描CCD相机4；所述第一彩色线阵扫描CCD相机1与第二彩色线阵扫描CCD相机3分别位于过棉管道7两侧的安装块15上；第一黑白线阵扫描CCD相机2与第二黑白线阵扫描CCD相机4分别位于过棉管道7两侧的安装块15上。所述第一彩色线阵扫描CCD相机1、第一黑白线阵扫描CCD相机2、第二彩色线阵扫描CCD相机3、第二黑白线阵扫描CCD相机4相交错分布。

所述第一彩色线阵扫描CCD相机1与第二彩色线阵扫描CCD相机3为高性能、高速率、工业数字线阵彩色CCD相机。第一彩色线阵扫描CCD相机1与第二彩色线阵扫描CCD相机3的分辨率是每行4080像素，每个像素点的大小是10.0×10.0μm，每两行中心像素点的距离是90μm，相机的时钟频率是30MHz(每个时钟周期扫描3个像素点，每个像素点占据8位存储空间)或60MHz(每个时钟周期扫描2个像素点，每个像素点占据8或10位存储空间)，线阵扫描频率的范围是10Hz～7.2kHz，供电电压是12VDC±10％，所述第一彩色线阵扫描CCD相机1与第二彩色线阵扫描CCD相机3将图像信息以RS-644串行接口输出，图像为RGB三基色彩色图像。图像采集速度高，成像准确，像素点分明，噪声少，抗干扰能力强；第一彩色线阵扫描CCD相机1与第二彩色线阵扫描CCD相机3主要针对棉花中的有色块状、丝状异纤杂质的检测。

第一黑白线阵扫描CCD相机2与第二黑白线阵扫描CCD相机4为灵活、易操作、高灵敏度，线阵扫描黑白CCD相机。第一黑白线阵扫描CCD相机2与第二黑白线阵扫描CCD相机4的分辨率为每行2048像素，每个像素点的大小在10×10μm至14×14μm之间可调，时钟频率是60MHz，每个像素点可分别设定为8、10或12位的存储空间，线阵扫描频率最大高达28KHz，曝光时间于1～32000μs之间可调，光谱设定范围为250～1100nm，模拟增益量于-2～28dB之间可调，数字增益量在0～30dB之间可调，供电电压是12～24VDC，触发模式分为自由触发或外部触发，矫正图像设定支持暗矫正或白光矫正。第一黑白线阵扫描CCD相机2与第二黑白线阵扫描CCD相机4主要针对棉花中含荧光反应的块状、丝状杂质的检测。

为了让第一彩色线阵扫描CCD相机1、第一黑白线阵扫描CCD相机2、第二彩色线阵扫描CCD相机3、第二黑白线阵扫描CCD相机4更好对过棉管道7内的棉花进行检测，在过棉管道7上还设有第一照明装置5与第二照明装置6。所述第一照明装置5与过棉管道7两侧的第一彩色线阵扫描CCD相机1、第二彩色线阵扫描CCD相机3相对应，为第一彩色线阵扫描CCD相机1及第二彩色线阵扫描CCD相机3提供白光光源。第二照明装置6与过棉管道7两侧的第一黑白线阵扫描CCD相机2及第二黑白线阵扫描CCD相机4相对应，为第一黑白线阵扫描CCD相机2及第二黑白线阵扫描CCD相机4提供紫光光源。所述第一照明装置5与第二照明装置6包括若干照明灯，照明灯的光通量为3000lm以上，光通量功率为90lm/W以上。电子镇流器的输入电压为220～240AC，电源频率为50～60Hz。使用时，第一照明装置5与第二照明装置6的白光灯与紫光灯间利用遮光挡板隔开，防止白色光与紫色光间的干扰。

过棉管道7对应于位于箱体13内的端部设有连接管16，所述连接管16上设有异纤管道9与出口管道14；所述出口管道14、异纤管道9分别与连接管16、过棉管道7相连通。异纤管道9用于将分离出的杂质输送到外部，出口管道14将不含有杂质的棉花输送到外部。异纤管道9对应于与连接管16相连的另一端与吸棉机相连；吸棉机将分离的杂质吸走。连接管16对应于与异纤管道9的结合部设有高压电磁阀10，所述高压电磁阀10的进口与高压储气罐11相连通；高压电磁阀10打开后，高压储气罐11内的高压气体通过高压电磁阀10的出口喷出，从而将连接管16内棉花上的杂质分离到异纤管道9内。连接管16对应于邻近过棉管道7的端部设有超声波传感器8。

所述超声波传感器8具有扫描周期短，转换精度高，检测速度快的特点。超声波传感器8的最低扫描周期100us，最高扫描周期为1ms，采用12位精度高速模数采集单元，发射频率在100～250KHz之间可调。超声波传感器8主要针对棉花中无荧光反应的高亮度块状、丝状杂质的检测。

箱体13内还设有工控箱12，工控箱12内设有控制器，所述控制器可以采用FPGA。所述第一彩色线阵扫描CCD相机1、第一黑白线阵扫描CCD相机2、第二彩色线阵扫描CCD相机3、第二黑白线阵扫描CCD相机4及超声波传感器8的输出端均与工控箱12内的控制器相连，用于将对应的检测信息输送到控制器。所述工控箱12内的控制器的输出端分别与第一照明装置5、第二照明装置6及高压电磁阀10相连，分别用于控制第一照明装置5、第二照明装置6的照明情况及高压电磁阀10的开启或关闭。

所述控制器与计算机相连，计算机的特征为图像采集、分析能力强，控制精度高，整体控制能力强大。所述计算机接收第一彩色线阵扫描CCD相机1、第一黑白线阵扫描CCD相机2、第二彩色线阵扫描CCD相机3、第二黑白线阵扫描CCD相机4及超声波传感器8采集的信息，并对所述信息进行高速采集图像和分析图像，同时驱动对应高压电磁阀10及对第一照明装置5、第二照明装置6的照明进行控制。所述计算机的配置可以采用中央处理器主频超过2.4GHz(双核)，内存容量超过1GB，采用160GB以上高速硬盘及DVD光驱，计算机上还设置模拟量输出单元、I/O控制单元及高速图像采集单元。

所述模拟量输出单元为是8通道的电压输出单元；通过PCI总线与计算处理设备连接；具备16位高频电压输出的功能，其输出电压是±10V，主要用于照明光源的亮度控制。

所述I/O控制单元为32路隔离的数字输出通道；通过PCI总线与计算处理设备连接；包含5000V电压隔离装置，输出电压5～35VDC可调，主要用于控制电磁喷阀的开关。

所述高速图像采集单元通过PCI总线同计算机相连，采集线阵或面阵相机提供的图像，采集速率是66MHz，缓冲区大小是64MB，主要采用高速FPGA处理内核，利用RS-644串行通讯端口进行通信，同时可映射至PC COM口，处理两个独立基模式或一个中模式的Camera Link配置。主要用于彩色及黑白相机的图像采集。

所述高压电磁阀11的供电电压是24VDC，功率是5.4W，特点是反应速度快，重复度高，环境耐受性强。所述高压电磁阀10与高压储气罐11对应配合，利用高速气流喷除棉花中的异纤杂质。所述高压储气罐11的设计压力为0.8MPa以上，为高压电磁阀11提供高压气流来源，保证高压电磁阀10高速气流来源及气流强度。

所述异纤通道9与吸棉机构成异纤清除设备，异纤通道9能够存储从棉花中分离的异纤杂质。吸棉机采用功率是0.75kw以上风机，主要功能是把已被高压电磁阀10气流喷出的异纤杂质从异纤管道9内吸出。出口管道14为已经检测完成的棉花提供流通路径，棉花流经过棉通道后进入下一道生产工艺。

如图1所示：使用时，棉花通过过棉管道7进入分拣机中。第一彩色线阵扫描CCD相机1、第一黑白线阵扫描CCD相机2、第二彩色线阵扫描CCD相机3、第二黑白线阵扫描CCD相机4、第一照明装置5及第二照明装置6对应配合，对过棉管道7内的棉花进行检测，对过棉管道7内的棉花进行有色块状、丝状异纤或含有荧光反应的块状、丝状杂质进行检测；并将所述检测信息传送到外部计算机中，由计算机进行图像分析和处理。过棉管道7内的棉花进入连接管16后，超声波传感器8对棉花内是否有无荧光反应的高亮度块状、丝状杂质进行检测，超声波传感器8将检测的信息传输到外部计算机中；计算机综合超声波传感器8、第一彩色线阵扫描CCD相机1、第一黑白线阵扫描CCD相机2、第二彩色线阵扫描CCD相机3、第二黑白线阵扫描CCD相机4的检测信息，控制高压电磁阀10的打开或关闭，将连接管16内棉花中的异纤分离，并送入异纤管道9内。异纤管道9利用吸棉机将异纤吸除，保证了出口管道14内棉花的质量。

多道检测异纤分拣机可安装在清花生产线中，安装于开松机后的负压输送管道中间，不需要另外辅助其他设备。采用CCD和超声波相结合的结构设计操作简单方便，结构严密，维护保养便捷，还具有可扩展性和兼容性，保证了棉花内包含杂质的检出效率，同时不影响实际的生产工作。

针对不同种类杂质采用CCD相机成像检测与超声波检测相结合的多种检测手段的结构，提高了生产效率及生产质量，简化了生产流程。同时由于采用集成模块化的设计使安装操作更为简单，实际安装过程中只需将在棉花通道内添加本设备即可，整机采用全屏蔽模块化设计，具有很强的抗干扰能力。检测过程无需另外添加其他设备配合，整机结构紧凑、外形尺寸小，具有很高的性价比；大大减少了传统棉花检测装置所需检测时间及工序，集成了多种传统检测手段为一体，增加了棉花内杂质的检出效率，提高了棉纺企业成纱质量及速度。

多道检测异纤分拣机针对棉花中的有色块状杂质(布片、纸片、塑料片)、有色丝状杂质(丙纶丝、头发丝、麻丝)、有荧光反应的白色丙纶丝、无荧光反应的白色丙纶丝和密度大的杂质进行检测。

本发明能实现对棉花自动分析辨别杂质并将杂质同步去除的高效、高分辨率、性能稳定、设计完善的异纤分拣机，取代传统的人工分拣或低效分拣机。主要作用是减少高速过棉通道中棉花内包含杂质的数量，提高棉纺企业的生产效率及生产质量，保证不给用户带来其他产品质量方面的不良影响；过棉数量高，分拣速度快，分拣效率高，维护简单便捷，抗干扰能力强。本发明通过第一彩色线阵扫描CCD相机1、第二彩色线阵扫描CCD相机3对过棉管道7内棉花进行有色块状、丝状异纤杂质进行检测；利用第一黑白线阵扫描CCD相机2、第二黑白线阵扫描CCD相机4对过棉管道7内棉花进行含有荧光的块状、丝状杂质进行检测；利用超声波传感器8进行无荧光反应的高亮度块状、丝状杂质进行检测，分拣速度快，分拣效率高，维护简单便捷，抗干扰能力强。

Claims

1.一种具有CCD相机和超声波传感器的多道检测异纤分拣机，包括箱体(13)，所述箱体(13)的中心区设有过棉管道(7)，所述过棉管道(7)的一端穿入箱体(13)内；过棉管道(7)对应于位于箱体(13)的端部设有连接管(16)，所述连接管(16)上设有异纤管道(9)与出口管道(14)；所述出口管道(14)、异纤管道(9)与连接管(16)、过棉管道(7)均相连通；所述连接管(16)对应于与异纤管道(9)的结合部设有高压电磁阀(10)，所述高压电磁阀(10)的进口与高压储气罐(11)相连；箱体(13)内对应于过棉管道(7)的两侧均设有安装块(15)，所述过棉管道(7)上还设有第一照明装置(5)与第二照明装置(6)；其特征是：所述连接管(16)对应于邻近过棉管道(7)的端部设有超声波传感器(8)；所述安装块(15)上位于过棉管道(7)两侧分别设置有第一彩色线阵扫描CCD相机(1)与第二彩色线阵扫描CCD相机(3)；所述安装块(15)上位于过棉管道(7)两侧还分别设置有第一黑白线阵扫描CCD相机(2)与第二黑白线阵扫描CCD相机(4)；所述第一彩色线阵扫描CCD相机(1)、第二彩色线阵扫描CCD相机(3)、第一黑白线阵扫描CCD相机(2)及第二黑白线阵扫描CCD相机(4)相交错分布。

2.根据权利要求1所述的具有CCD相机和超声波传感器的多道检测异纤分拣机，其特征是：所述第一照明装置(5)与第二照明装置(6)包括若干照明灯；所述第一照明装置(5)与过棉管道(7)两侧的第一彩色线阵扫描CCD相机(1)、第二彩色线阵扫描CCD相机(3)相对应；第二照明装置(6)与过棉管道(7)两侧的第一黑白线阵扫描CCD相机(2)、第二黑白线阵扫描CCD相机(4)相对应。

3.根据权利要求1所述的具有CCD相机和超声波传感器的多道检测异纤分拣机，其特征是：所述箱体(13)内设有工控箱(12)，所述工控箱(12)内设有控制器，所述控制器的输入端分别与第一彩色线阵扫描CCD相机(1)、第二彩色线阵扫描CCD相机(3)、第一黑白线阵扫描CCD相机(2)、第二黑白线阵扫描CCD相机(4)及超声波传感器(8)相连。

4.根据权利要求1所述的具有CCD相机和超声波传感器的多道检测异纤分拣机，其特征是：所述异纤管道(9)对应于与连接管(16)相连的另一端与吸棉机相连。

5.根据权利要求1所述的具有CCD相机和超声波传感器的多道检测异纤分拣机，其特征是：所述超声波传感器(8)的采样周期为100μs～1ms。

6.根据权利要求1所述的具有CCD相机和超声波传感器的多道检测异纤分拣机，其特征是：所述第一彩色线阵扫描CCD相机(1)与第二彩色线阵扫描CCD相机(3)的时钟频率为30MHz～60MHz。