本发明属于机器视觉技术领域，涉及一种基于机器视觉的碳纤维质量在线检测装置；
本发明还涉及一种基于机器视觉的碳纤维质量在线检测方法。
背景技术：
碳纤维是一种新型的复合材料，广泛应用于航空航天、碳芯电缆、体育休闲、压力容器、风电叶片等领域；
碳纤维经过拉丝工艺形成碳纤维原丝，若干碳纤维原丝合并在一起并经过碳化工艺形成可供织布的碳纤维纱线。但在碳化、以及其他生产环节会发生个别碳纤维原丝局部破损、断裂现象，形成破丝，产生细小的外漏在纱线表面的毛丝；同时在生产过程中，机械摩擦沉积的碳纤维毛团会附着在碳纤维纱线上；
目前对于这种毛丝，毛团的检测均是在碳化后，在碳纤维纱线缠绕过程中采用人工检验的方式，但是由于生产设备同时缠绕上百根碳纤维纱线，因此通过人工检验无法完成在线实时检测，只能是抽检过程；
机器视觉是一项综合技术，包括数字图像处理、机械工程、控制、电光源照明、光学成像、传感器、模拟与数字视频技术、计算机软硬件技术(图像增强和分析算法、图像卡、i/o卡等)，一个典型的机器视觉应用系统包括图像采集、光源系统、图像数字化模块、数字图像处理模块、智能判断决策模块和机械控制执行模块。
机器视觉系统最基本的特点就是提高生产的灵活性和自动化程度。在一些不适于人工作业的危险工作环境或者人工视觉难以满足要求的场合，常用机器视觉来替代人工视觉，同时，在大批量重复性工业生产过程中，用机器视觉检测方法可以大大提高生产的效率和自动化程度，目前随着视觉传感器价格逐步降低，数字图像处理技术不断发展，采用机器视觉进行表面缺陷检测，工件定位，目标识别等设备已经普及到工业生产的各个领域；
目前采用人工巡检的方式从根本上无法做到对每一个管纱上的纱线实现实时在线质量检测，漏掉大量的毛丝，毛团，并且人工检测受到个人情绪，外界环境，身体状况的影响，检测难以达到客观公正，不合格的纱线流出工厂会造成大量的索赔，并且企业信誉受到严重的影响；
如下图5所示，几百根碳化后的碳纤维纱线从碳化设备拉出来后分别缠绕在纱管上，纱管配合碳化设备的速度进行转动，纱线卷绕最终形成一定长度的碳纤维管纱，如下图所示。目前对于碳纤维纱线毛丝，毛团检测均以人工抽检为主，在整个缠绕过程中，人工巡检，用强光手电筒照射纱线，肉眼观察缠绕在纱管上的碳纤维纱线表面是否有毛丝，毛团，如果发现某个纱管上的碳纤维纱线有严重的毛丝，毛团，则将该管纱线报废，重新开始新的缠绕过程。但由于每一条碳化生产线上同时拉出来的纱线有200根以上，即有200个以上的纱管同时在进行卷绕，人工实现实时检测显然是不可能的。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种基于机器视觉的碳纤维质量在线检测装置，代替人工实时监控每一根纱线上的毛丝，毛团，并且可根据每一个纱管中毛丝，毛团的数量对该纱管进行质量客观评级。
本发明的另一个目的是提供一种基于机器视觉的碳纤维质量在线检测方法。
本发明所采用的技术方案是，一种基于机器视觉的碳纤维质量在线检测装置，包括设置于碳纤维纱线一侧的led面光源，与led面光源相对的一侧设置有工业相机，工业相机的拍摄方向与碳纤维纱线宽度平行。
其中led面光源位于运动的碳纤维纱线后方，距离碳纤维纱线20mm；
其中工业相机距离碳纤维纱线35mm；
其中工业相机通过集成电路连接报警灯。
本发明所采用的第二个技术方案是，一种基于机器视觉的碳纤维质量在线检测方法，采用所述的一种基于机器视觉的碳纤维质量在线检测装置，具体按以下步骤实施：
步骤1，对工业相机拍摄的原始图像采用固定阈值分割方法进行二值化处理；
步骤2，采用线条提取算法提取经步骤1得到的二值化图像中宽度小于5个像素点的线条；
步骤3，采用联通区域判断方式，查找经步骤2处理后的线条提取图像中是否存在面积大于10个像素点的联通区域，如果有，则认为检测到毛丝，否则不认为检测到毛丝；
步骤4，经步骤3判断后，达到设定的阈值，工业相机进行自动报警。
本发明的有益效果是：
采用机器视觉方式进行碳纤维纱线检测，每一根纱线在缠绕过程中均由一台检测设备进行毛纱、毛团检测和统计，当毛纱、毛团数量超过设定值时，系统报警提示，并停止对应的纱管缠绕过程，操作工及时将不合格的纱线取下，重新缠绕新的一卷，这样减少了纱线浪费，同时检测系统对每一个纱管上的毛丝、毛团进行统计，在整管纱线缠绕完成后对该管纱进行评级，采用该方式检测过程实现了完全实时在线检测，纱线每一寸都不会漏检，并且检测结果更佳客观真实。
附图说明
图1是本发明的一种基于机器视觉的碳纤维质量在线检测装置结构示意图；
图2是本发明的一种基于机器视觉的碳纤维质量在线检测方法中工业相机拍摄的碳纤维原始图像；
图3是本发明的一种基于机器视觉的碳纤维质量在线检测方法中二值化处理后的碳纤维原始图像；
图4是本发明的一种基于机器视觉的碳纤维质量在线检测方法中采用线条提取法处理后的碳纤维原始图像；
图5是现有技术中碳纤维纱线的绕纱过程。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明提供了一种基于机器视觉的碳纤维质量在线检测装置，如图1所示，包括设置于碳纤维纱线一侧的led面光源，与led面光源相对的一侧设置有工业相机，工业相机的拍摄方向与碳纤维纱线宽度平行，led面光源位于运动的碳纤维纱线后方，距离碳纤维纱线20mm，工业相机距离碳纤维纱线35mm。
本发明还提供过了一种基于机器视觉的碳纤维质量在线检测方法，具体按以下步骤实施：
步骤1，如图3所示，对工业相机拍摄的如图2所示原始图像采用固定阈值分割方法进行二值化处理；
步骤2，如图4所示，采用线条提取算法提取经步骤1得到的二值化图像中宽度小于5个像素点的线条；
步骤3，采用联通区域判断方式，查找经步骤2处理后的线条提取图像中是否存在面积大于10个像素点的联通区域，如果有，则认为检测到毛丝或毛团，否则不认为检测到毛丝或毛团，当检测到毛丝或毛团时，声光报警灯进行报警提示，持续时间3秒；
步骤4，当检测到毛丝和毛团的总数量超过设定的阈值时，发送信号停止缠绕设备，并持续进行声光报警提示，直到人工干预，该设定的阈值可根据不同客户进行独立设置。
1.一种基于机器视觉的碳纤维质量在线检测装置，其特征在于，包括设置于碳纤维纱线一侧的led面光源，与led面光源相对的一侧设置有工业相机，工业相机的拍摄方向与碳纤维纱线宽度平行。
2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的碳纤维质量在线检测装置，其特征在于，所述led面光源位于运动的碳纤维纱线后方，距离碳纤维纱线20mm。
3.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的碳纤维质量在线检测装置，其特征在于，所述工业相机距离碳纤维纱线35mm。
4.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的碳纤维质量在线检测装置，其特征在于，所述工业相机通过集成电路连接报警灯。
5.一种基于机器视觉的碳纤维质量在线检测方法，其特征在于，采用权利要求1～4所述的一种基于机器视觉的碳纤维质量在线检测装置，具体按以下步骤实施：
步骤1，对工业相机拍摄的原始图像采用固定阈值分割方法进行二值化处理；
步骤2，采用线条提取算法提取经步骤1得到的二值化图像中宽度小于5个像素点的线条；
步骤3，采用联通区域判断方式，查找经步骤2处理后的线条提取图像中是否存在面积大于10个像素点的联通区域，如果有，则认为检测到毛丝或毛团，否则不认为检测到毛丝或毛团；
步骤4，经步骤3判断后，达到设定的阈值，工业相机进行自动报警。
技术总结