CCD传感器在纺织企业的应用

CCD技术在纺织企业的应用摘要：CCD作为图像传感器，在众多领域应用广泛。其中CCD数码摄像机是一个重要的应用，利用CCD数码摄像机，采集图像，由计算机进行数字图像分析，得到相应的应用。其中，CCD摄像传感技术在纺织领域应用可以改善传统纺织企业的生产模式，加快纺织企业技术转型。CCD技术在纺织的生产过程，检测过程，产品信息入库等方面都有其独特的应用。利用CCD传感器作为传感网的感知节点，建立纺织工艺过程传感网，实现纺织工厂无人化和机器自动化的新型生产模式，提高纺织厂的生产效率与生产质量。关键词：CCD传感器；传感网技术；无人化工厂；系统自动化Abstract:Astheimagesensor,CCDiswidelyusedinmanyfields..CCDdigitalcameraisanimportantapplication,theuseofCCDdigitalcamera,imageacquisition,digitalimageanalysisbythecomputer,gettheappropriateapplication.Amongthem,theapplicationofCCDcamerasensingtechnologyinthetextilefieldcanimprovetheproductionmodeofthetraditionaltextileenterprise,andacceleratethetechnologicaltransformationofthetextileenterprise.CCDtechnologyhasitsuniqueapplicationintheprocessofproduction,inspectionandstorageofproducts..TheCCDsensorasthesensingnodeofsensornetwork,theestablishmentoftextileprocesssensornetwork,thetextilefactoryunmannedandautomatedmachinesforthenewmodeofproduction,improvethetextilefactoryproductionefficiencyandproductionquality.一、CCD元件简介CCD，英文全称为Charge-coupledDevice，中文名即电荷耦合元件。它是一种半导体器件，能够将光学影像转化为数字信号的图像传感器。它是在上个世纪70年代由美国贝尔实验室发明的，之后广泛应用在军事，航天，数码摄像，图像传感等众多领域。不同于其他大多数传感器件以电流或电压作为传导信号，CCD正如其名，电荷耦合元件，突出特点是以电荷作为信号，工作过程主要是信号电荷的产生，存储，传输和检测，即基本功能是实现电荷的存储和电荷的转移。CCD主要分为线阵CCD和面阵CCD，线阵CCD的生产工艺相对简单，其光敏区是MOS电容或光敏二极管结构，由光敏区阵列与移位寄存器扫描电路组成，处理信息速度快，可以实现实时控制，但是不能处理复杂的图像。面阵CCD由很多光敏区排列成一个方阵，结构相对要复杂的多，能够处理复杂的图像。CCD的应用广泛，在数码摄像，天文学，军事，文字识别，标识识别，图像识别，数字图像采集技术，导航，自动跟踪，侦查等等领域都有其独特的应用。其中CCD摄像机是其重要的一个应用。CCD摄像机按CCD的结构不同可以分为线阵CCD摄像机和面阵CCD摄像机。线阵CCD摄像机一次只能获得图像的一行信息，但其具有高分辨率，结构简单，输出的信号容易处理等优点，广泛的应用在传感，图像识别等领域。面阵CCD按一定的方式将一维线性CCD摄像机的光敏象元及移位寄存器排列成二维列阵，主要应用在可视电话，广播电视等领域。CCD作为图像传感器不同于传统意义上的传感器，它将光电转换与信号电荷的存储与传输结合为一体，是新型的半导体集成光电元件。同时，CCD图像传感器的体积小、成本低，灵敏度高，输出信号易于处理等优点，在实现系统智能化和自动化的道路上有着重要的作用。2二、CCD在纺织工艺过程中的应用CCD作为一种新技术，在纺织工业中同样应用广泛，在帮助传统纺织企业转型，提高纺织工厂的生产效率，提高纺织品的质量上有着重要的意义。1、CCD传感技术在原棉异物的检测原棉异物是混杂在原棉中的非棉类物质，是在运输或其他工程中混杂在原棉中的物质，若不除去，则会严重的影响纺织工艺工程。比如在纺纱时，散落的异物容易使棉纱断头，在织布时，可能会产生疵点，严重的影响产品的质量外观，在染色时，由于物质的着色率不同，影响织物的外观。常见的原棉异物有丙纶丝、尼龙丝等农用编织袋皮类，头发、鸡毛等毛发混杂，塑料、尼龙绳、麻皮等绳类，玻璃纤维、化学纤维等，塑料膜、糖果纸、等等其他异物类。这些异物都严重影响着纺织工艺过程。所以必须除去原棉中的异物，以适应纺织工艺过程的要求。除去原棉异物的方法有人工捡杂和自动分拣装置拣杂，在我国，由于大部分棉纺织企业没有完成技术转型，依旧采用传统的人工拣杂的方式，将原棉逐包拆开，撕扯，拣杂。这种方法耗费大量的人力资源，而且人工的方法并不能将异物完全除去，对之后的工艺工程依旧有影响。而自动分拣异物装置则较好的解决了这个问题，采用近红外成像或者超声波技术等方法，使用机器视觉代替人工分拣的方法检测异物，将原棉中的异物能够快速，准确的除去，适应后续纺织过程的要求，提高了生产效率。以CCD摄像机传感器为核心的原棉异物检测方法是目前常用的一种检测方法。主要采用线阵CCD，利用有色异性纤维在光源的照射下，被CCD采集后转换为数字图像，利用所得到的灰度值，像素分布等信息与原棉不同而加以区分，但是对于与棉花颜色相近的异物则效果较差，如白色纸片，白色包装袋、白色头发丝等。原棉异物自动分拣装置的基本构成应包括检测装置，传感器，控制系统和计算机几部分。检测装置区域又可以分为传输区，检测区，排杂区。传输区的主要作用是使棉流能够平稳的通过，检测区则是使棉流能够被CCD摄像机采集图像的区域，排杂区是通过高压空气的喷射将异物吹落收集。传感器部分采用高速CCD摄像机作为图像传感器，将原棉异物的图像传送到计算机中进行数字图像处理，并对异物进行定位。控制系统则是通过传感器和计算机对异物定位之后发出指令，控制相对应的喷气阀，除去异物。通过这种方法，代替传统的人工拣杂，提高了工作效率和工作质量。但是由于我国纺织企业的现状，大部分企业不愿意承担大机器的购买维护的成本，或者由于技术实现的原因，没有采用这种机器。用机器代替人工的方法仍需要时间去实现。2、CCD技术在织布车间成品检验中的应用3织布车间的成品检验主要是对布匹评定等级，需要检查布面的外观质量，疵点等方面。目前纺织厂主要由工人人工评定，凭借工人的经验技术，这样容易因主观意识而出现误检，漏检等。检验布匹同样可以采用CCD技术，避免出现人工操作的缺点，达到准确性的要求。在做布面外观质量检验时，布匹以一定的速度在验布台上移动，用CCD传感器采集布面的图像情况，当疵点经过时，通过计算机图像处理便可以发现疵点的大小、数量和性质，以评定布匹所属的等级。3、CCD技术在控制粗纱机恒张力纺纱上的应用为了使粗纱筒管卷装紧密，成型良好，粗纱需要具有一定的卷绕张力，此张力需要保持恒定。而传统的粗纱机虽然设置了机械式张力微调控制系统，但是精度低，实际上很难实现恒定张力。而新型粗纱机采用CCD摄像传感技术进行张力的检测和微调，通过CCD的输出信号传递给计算机，计算机进行图像处理，反馈给粗纱机进行调整张力实现张力的恒定。4、CCD技术在其他纺织工艺过程中的应用CCD摄像传感技术在纺织领域中应用广泛，除上述的工艺工程外，在自动纱线综合测试仪，光电式条干测试分析仪，棉花分级评定纤维测试仪，布匹彩色套印的定位上都有其应用。可以说，CCD作为一种新技术，其具有的科学潜力是无穷的，扩大CCD技术在纺织企业中的应用，有助于帮助我国传统纺织企业的转型，提高纺织品生产效率和质量。参考文献：[1]孙猛.图像处理技术在原棉异纤检测中的应用[D].东华大学,2011.SunMengoftheDonghuaUniversity.Theapplicationofimageprocessingtechnologyinforeignfiberdetection,2011[2]张维龙.原棉异物检测的图像采集与处理[D].东华大学,2008.ZhangWeilong.Cottonimpuritydetectionimageacquisitionandprocessing[D].DonghuaUniversity,2008[3]王可.基于机器视觉与图像分析的原棉异纤检测[D].东华大学,2010.Wang.DonghuaUniversityforeignfiberdetection[D].andmachinevisionbasedonimageanalysis,2010[4]李哲.高速CCD信号采集与局域网传输的实现[D].西安电子科技大学,2010.LiZhe.High-speedCCDsignalacquisitionandLANtransmission[D].Xi'anElectronicandScienceUniversity,2010[5]汤先福,黄静.棉花“三丝”自动剔除装置中图像采集系统的设计与研究[J].工业控制计算机,2010,08:26-27.TangXianfu,HuangJing.Thedesignandstudyoftheimageacquisitionsystemofcottonthreewireautomaticrejectiondevice[J].industrialcontrolcomputer,2010,08:26-27.[6]穆征,张冶.CCD摄像传感器在纺织上的应用[J].上海纺织科技,2005,08:8-11.ZhangYe,ZhangYe.ApplicationofCCDcamerasensorintextile[J].Shanghaitextiletechnology,2005,08:8-11.[7]徐国盛.CCD技术及其在纺织检验中应用[J].山东纺织经济,2007,03:87-88.XuGuosheng.CCDtechnologyanditsapplicationintextileinspection[J].Shandongtextileeconomy,2007,03:87-88.[8]周光茜.CCD技术及其在纺织工业中应用的前景[J].现代纺织技术,2001,03:46-48.ZhouGuangqian.CCDtechnologyanditsprospectintextileindustry[J].moderntextiletechnology,2001,03:46-48.[9]汤先福.基于CCD探测技术的棉花“三丝”自动剔除系统研究[D].浙江理工大学,2011.TangXianfu.StudyontheautomaticcottonthreewirebasedonCCDdetectiontechnology[D].ZhejiangSci-TechUniversity,20114[10]傅志忠.基于CCD传感器在生丝条干细度测量系统中的应用研究[D].天津大学,2012.FuZhizhong.Applicationof[D].TianjinUniversityCCDsensorinrawsilkevennessFinenessMeasurementSystemBasedon2012[11]赵立阳.基于数字图像处理技术的智能纱线检测系统的开发与应用[D].吉林大学,2014.ZhaoLiyang.Developmentandapplicationofintelligentyarndetectionsystembasedondigitalimageprocessingtechnolo