[发明专利]一种布料均匀性智能检测系统

权利要求书

1.一种布料均匀性智能检测系统，其特点在于：包括：进料装置、输送及调整平台、出料装置、投影装置、图像采集装置、计算机、报警装置；

所述的进料装置位于所述的输送及调整平台的前端，用于将上一道工序铺装好的物料接收并以第一预设速度转移到所述的输送及调整平台，所述的进料装置的上表面与所述的输送及调整平台的上表面位于同一平面上；

所述的输送及调整平台主体是带式输送机，用于对铺装好的被测物料进行输送，带式输送机上设有检测区；当铺装好的被测物料输送到检测区时，所述的输送及调整平台停止并通过所述的计算机控制所述的投影装置将图案投射到被测物料上，所述的图像采集装置采集图像并发送给所述的计算机；检测完毕后铺装好的被测物料以第二预设速度脱离，并由所述的出料装置转移到下一道工序的设备上；所述的输送及调整平台包括：带式输送机、光电开关、转运开关、急停开关；

所述的光电开关固定在输送及调整平台上离出料装置第一预设距离的位置支架上，用来检测被测物料是否运送到输送及调整平台的检测区域，当被测物料到达该检测区域时，光电开关向计算机发出信号使所述的输送及调整平台停止转运，并启动检测环节；

所述的光电开关，是以发光二极管或半导体激光器作为光源，采用漫射式或对射式或镜面反射式检测方式，利用被检测物对光束的遮挡或反射，从而检测物体有无的光电传感器；

所述的转运开关，安装在所述的输送及调整平台支架中部，用于当系统完成检测环节且操作员对被测物料上不符合生产要求的检测区域进行调整后，操作员通过按下该转运开关，系统重新启动所述的输送及调整平台，使所述的带式输送机继续以第二预设速度向前运送被测物料；

所述的急停开关，安装在所述的输送及调整平台支架中部外侧，用于当发生设备碰撞或人员受伤或故障的危险情况时，操作员可以通过快速按下此开关来达到使整个系统停止运行的功能；当排除危险时，释放该急停开关系统恢复正常工作；

所述的出料装置，位于所述的输送及调整平台的后端，用于将所述的输送及调整平台的物料接收并以第三预设速度转移到下一道工序，所述的出料装置的上表面与所述的输送及调整平台的上表面位于同一平面上；

所述的第一预设速度、第二预设速度、第三预设速度，三个数值相等转运方向相同，从而保证物料转运时平滑转运，而不会挤压、松弛导致物料抖掉；

所述的投影设备，安装在所述的输送及调整平台上方的支架上，并与所述的计算机相连，用于对被测的物料进行结构光投影，投影图像为沿被测物料转运方向包含了第一相移量、第二相移量、第三相移量的三张载频相等的正弦条纹图，这些正弦条纹的载频等于f；所述的第一相移量为2π/3，第二相移量为0，第三相移量为-2π/3；

所述的图像采集装置，安装在所述的输送及调整平台上方的支架上、远心光路垂直于所述的输送机调整平台，并且其镜头光瞳与所述的投影设备光瞳的位置在同一平面上，用以采集所述的投影设备发出的结构光经过被测物料反射后的变形条纹图像，并将采集的包含了被测物料高度信息的检测数据传输到计算机；

所述的计算机，用于控制所述的投影设备向被测物料发出结构光条纹图案，并接收所述的图像采集装置采集到的包含了被测物料相关信息的检测数据，并对采集到的结构光条纹图采用图像处理算法进行处理，通过相位解调、相位展开、结构参量映射几个算法处理步骤，获得被测物料表面的三维形貌数据，从而计算出物料的均匀性数据；根据预设阈值，判定物料上各个区域是否符合生产要求的均匀性数据，在判断出某个位置不符合均匀性要求时，计算机控制所述的投影设备，在该区域投影出预设图像的标识，便于操作人员根据该标识对该区域进行物料调整；所述的预设图像为内部包含三角形的矩形和内部包含圆形的矩形，其中，矩形的大小表示不符合均匀性要求区域的大小，矩形内部包含三角形表示该区域物料偏少，矩形内部包含圆形表示该区域物料偏多；

所述的报警装置，安装在所述的输送与调整平台后端，用于在计算机检测到均匀性不符合生产要求或出现机械故障时，发放预报或警报信号，并在不符合生产要求的区域物料被调整达到符合要求后解除警报信号；

采用本发明的一种布料均匀性智能检测系统进行在线检测的工作过程如下：

(1)首先将投影装置和图像采集装置固定在输送及调整平台上方的支架上，并调整好角度使投影装置与图像采集装置的光瞳处于同一平面，并与输送及调整平台平行；使投影装置与图像采集装置的距离等于D，图像采集装置光瞳平面与参考平面的距离等于L；

(2)调整好投影装置与图像采集装置的距离和角度、投影区域尺寸、图像采集视场大小，使检测面积覆盖整个检测区域，并在计算机内输入符合生产均匀性要求的判断高度阈值，上下阈值分别H_T1和H_T2；

(3)对投影装置与图像采集装置进行坐标标定，建立图像采集装置坐标与带式输送机坐标系的映射关系；

(4)进料装置将上一道工序铺装好的被测物料接收并保持与输送及调整平台的输送机同步，转运到输送及调整平台上；当被测物料向前转运到达光电开关位置时，出发光电开光并向计算机发出指令，计算机控制输送及调整平台停止转运；

(5)投影装置分别将沿被测物料转运方向具有2π/3相移量的正弦条纹图、零相移的正弦条纹图、具有-2π/3的正弦条纹图的三张载频都等于f的正弦条纹图依次投影到被测物料上，图像采集装置分别采集三张经过被测物料表面反射后的变形条纹图，并分别用I₁(x，y)、I₂(x，y)、I₃(x，y)表示，并发送给计算机；其中(x，y)表示图像中平行于被测物料转运方向、垂直于被测物料转运方向的像素位置。

(6)计算机对接收到的三张变形条纹图进行处理分析，并根据三幅变形条纹图采用如下公式进行相位求解，并进行相位展开：

其中，Φ(x，y)表示包含了被测物料高度信息的相位数据，tan^-1表示反正切函数；

(7)计算机根据如下公式，计算出被测物料表面的三维形貌高度信息：

其中，H(x，y)表示被测物料的高度；

(8)计算机根据被测物料表面的高度信息得到各区域的布料均匀性，根据预设阈值H_T，判定物料上各个区域是否符合生产要求的均匀性数据，判断依据为：当H(x，y)＞H_T1表示该区域物料偏多，当H(x，y)＜H_T2表示该区域物料偏少；

(9)在判断出某个位置不符合均匀性要求时，计算机控制报警装置发出警报、投影设备在该区域以内部包含三角形的矩形和内部包含圆形的矩形作为标记进行投影，便于操作人员根据该标识对该区域进行物料调整；其中，矩形的大小表示不符合均匀性要求区域的大小，矩形内部包含三角形表示该区域物料偏少，矩形内部包含圆形表示该区域物料偏多；

(10)工人们根据标记符号对不符合均匀性生产要求的区域进行调整；

(11)完成检测和调整后，操作人员按下转运开关，计算机驱动输送及调整平台以第二预设速度将被测物料，通过出料装置输送到下一道工序中。

2.根据权利要求1所述的第一预设距离，控制为所述的带式输送机长度的五分之一至四分之一。