阅读说明：本技术 基于线激光扫描成像检测的异性纤维检测分离装置 (Foreign fiber detection and separation device based on line laser scanning imaging detection ) 是由 张若宇 庞宇杰 张梦芸 文智宇 江英兰 于 2019-12-03 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种棉花加工过程中的异性纤维检测分离装置,包括喂料装置、激光扫描成像检测装置和气流分离装置,本发明是通过喂料口将棉花从输送滑板上滑下,在输送滑板两面设置基于线激光扫描成像的异性纤维检测装置,实时采集棉流两面的图像信息,通过图像处理程序实现异性纤维的检测,最后利用检测系统控制程序驱动气流式分离装置将混有异性纤维的棉花分离,从而实现在棉花加工过程中异性纤维的高效清理；与目前现有的技术相比,本发明采用基于线激光扫描成像的检测原理,对棉花中混入的异性纤维进行检测,异性纤维检测准确率更高,检测速度更快,可用于棉花加工企业在线的异性纤维分离。(The invention relates to a foreign fiber detection and separation device in a cotton processing process, which comprises a feeding device, a laser scanning imaging detection device and an airflow separation device, wherein cotton slides down from a conveying sliding plate through a feeding port, the two sides of the conveying sliding plate are provided with foreign fiber detection devices based on line laser scanning imaging, the image information of the two sides of the cotton flow is collected in real time, the foreign fiber detection is realized through an image processing program, and finally, a detection system control program is utilized to drive the airflow separation device to separate cotton mixed with the foreign fiber, so that the high-efficiency cleaning of the foreign fiber in the cotton processing process is realized; compared with the prior art, the method adopts the detection principle based on line laser scanning imaging to detect the foreign fiber mixed in the cotton, has higher foreign fiber detection accuracy and higher detection speed, and can be used for the online foreign fiber separation of cotton processing enterprises.)

基于线激光扫描成像检测的异性纤维检测分离装置

技术领域

本发明涉及一种棉花加工过程中的异性纤维分离装置，尤其涉及一种基于在线激光扫描成像检测的异性纤维检测分离装置，属于农业机械领域。

背景技术

我国是一个棉花生产大国棉花生产和消费大国，棉花在采收、包装、搬运装卸、储藏的过程中很容易混入残膜、毛发等异性纤维。异性纤维的混入，会严重影响棉纱及纺织品的质量，进而给棉花加工和纺织企业带来重大经济损失。目前，棉花加工过程中主要使用缠绕式等机械方式清理棉花中的异性纤维，该方式主要针对体积较大的异性纤维有效，无法有效清理细小异性纤维，异性纤维经过轧花后会破碎变色更小不易检测，导致轧花得到的皮棉不可避免地中含有地膜等异性纤维。

机器视觉检测技术由于无损、快速、准确、自动化程度高等优势，已经广泛应用于农产品、食品和肉类等质量和安全检测领域。机器视觉成像方式主要分为面阵和线阵两种方式。线阵扫描成像较面阵成像主要有分辨率高、检测速度快等优点，适合用于棉花加工领域机器视觉检测对速度和准确率的要求。

由于棉纤维细小，经充分开松后呈云雾状，结构松散、纤维弹性较大、纤维内部和纤维之间有很多孔隙、聚合体表面不平整，为光疏物质。当平行入射光倾斜照射时，反射出来的光射线为各个方向较弱的漫反射光，棉纤维的反射率比较小，光学性能较差。相对于棉纤维，常见的异性纤维则比较粗大，为长线条型或块状，表面致密平整，为光密物质。当平行入射光照射时，反射光为镜面反射平行光，反射率比较大，光学性能优。因此，利用两者光学性能差异，可以区分出棉花中的白色异性纤维。

因此，本发明采用线激光扫描成像检测异性纤维的方法，通过对棉流中异性纤维进行双面检测，可以实现在无损伤的情况下对棉花和异性纤维的高效分离。

发明内容

本发明的目的是提供一种分离效果好、结构简单、工作效率高、无损伤、适用于棉花加工厂条件下的棉花异性纤维分离装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明设计一种基于线激光扫描成像检测的异性纤维检测分离装置，其特征在于：包括喂料口、输送滑板、线激光光源、线阵扫描相机、计算机、喷嘴、异纤出口和棉花出口；所述喂料口位于整机装置的左上方，所述输送滑板与喂料口上端连接，位于喂料口下方，棉花从喂料口进入本装置，并通过输送滑板滑下，在输送滑板输送棉花时设有成像装置采集棉花图像，成像装置主要包括线激光光源和线阵扫描相机，线激光光源与输送滑板保持一定角度，线激光光源在输送滑板上的投射区域与线阵扫描相机拍摄区域保持一致，所述计算机通过数据传输线与相机和喷嘴连接，计算机对线阵扫描相机图像传入的图像进行图像处理和异纤识别，并根据结果驱动喷嘴对异纤进行分离，异纤在气力作用下被送入异纤出口，清选后的棉花进入棉花出口。

在此装置中的输送滑板上设有透明层，成像装置共有两套，输送滑板上方的一套成像装置用于获取棉花的上层图像，输送滑板下方的一套成像装置通过输送滑板的透明层获取棉流下层图像，所述异性纤维图像检测程序通过获取的相应棉花的上下层棉花图像进行异性纤维检测。

与现有技术相比，本发明采用线激光扫描成像的图像检测方法，可以实现对棉花中异性纤维的高效检测；采用的线阵相机线扫描成像方案，速度快的优点使得本发明可以满足棉花加工企业在实际生产时的检测速度；采用上下双面检测的方案，有助于检测隐藏在棉流上下双面的异性纤维，检测效率更高；并且使用气流分离方法，在此过程中对棉花纤维实现无损分离。

附图说明

图1：双面线激光扫描成像异性纤维检测分离装置示意图

图2：异性纤维检测图像处理效果图

图示1中：1.异纤出口，2.输送滑板，3.异纤，4.棉花，5.喂料口，6.线激光光源，7.透明层，8.线阵相机，9.计算机，10.喷嘴，11.棉花出口。

图示2中：a，b为红色和蓝色激光照射下棉花图像，c，d为图像处理后结果。

具体实施方式

参考附图1，本实施例：由左向右依次设置有：喂料口(5)、输送滑板(2)、线激光光源(6)、线阵扫描相机(8)、计算机(9)、喷嘴(10)、异纤出口(1)和棉花出口(11)；所述喂料口(5)位于整机装置的左上方，所述喂料口(5)的下方设置有棉花输送区域，通过安装与地面呈一定角度的输送滑板(2)使得棉花滑行输送，在输送滑板(2)的中间部位设置有成像装置，所述成像装置用来采集棉花图像；所述成像装置包括：线激光光源(6)和线阵扫描相机(8)，所述线激光光源(6)与输送滑板(2)保持一定角度，线阵扫描相机(8)与输送滑板(2)的输送界面保持垂直；所述线激光光源(6)在输送滑板(2)上的投射区域与所述线阵扫描相机(8)的图像采集区域位置保持重叠；所述输送滑板(2)的末端下方依次设置有异纤出口(1)和棉花出口(11)；所述异纤出口(1)的正上方设置有喷嘴(10)；所述计算机(9)通过数据传输线与所述线阵扫描相机(8)和喷嘴(10)连接，计算机(9)对线阵扫描相机(8)图像传入的图像进行图像处理和异纤识别，并根据图像处理和异纤识别的结果驱动喷嘴(10)喷射出高速气体，将异纤喷入异纤出口(1)，对异纤进行分离，清选后的棉花进入棉花出口(11)。

作业时通过线阵扫描激光成像检测方法实现棉花中异纤的识别和分离，棉花通过喂料口(5)进入输送滑板(2)进行匀速滑行；在棉花到达图像采集区域时，线激光光源(6)照射到棉花上，线阵扫描相机(8)实时采集棉花图像，由于异纤和棉花的不同光学反射特性，导致线激光在异性纤维表面形成亮条，其亮度明显大于皮棉表面的反射亮度，如图2所示，所述成像装置设置有两套，输送滑板的中部上方的一套成像装置用于获取棉花的上层图像，在所述输送滑板(2)上设有透明层(7)，输送滑板下方的一套成像装置通过输送滑板的透明层(7)获取棉花的底层图像，计算机(9)通过运行图像处理程序对采集的棉流上下层的图像进行阈值分割等处理，对棉花中混入的异纤进行识别检测。

最后通过驱动喷嘴释放高速气体分离异纤；所述成像装置和气流分离装置可设置多级，下一级对上级分离后的棉花进行再次异纤分离，；最后将含有异纤的棉花送入异纤出口(1)，清选后的棉花进入棉花出口(11)。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进也在专利保护范围内。