棉花轧工质量机器视觉检测系统设计与试验

作     者：夏彬 史书伟 张若宇 秦建锋 刘妍妍 常金强 XIA Bin;SHI Shuwei;ZHANG Ruoyu;QIN Jianfeng;LIU Yanyan;CHANG Jinqiang

作者机构：中华全国供销合作总社郑州棉麻工程技术设计研究所郑州450004 石河子大学机械电气工程学院石河子832003 农业农村部西北农业装备重点实验室石河子832003 

基　　金：国家重点研发计划项目(2022YFD2002404) 兵团科技攻关计划项目(2022DB003) 兵团财政科技计划项目(2023AB014) 

出 版 物：《农业机械学报》 (Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery)

年 卷 期：2023年第54卷第11期

页      码：189-197页

摘      要：针对棉花轧工质量现行人工感官检验中存在的劳动强度大、主观性强、检测效率低等问题,设计一种基于机器视觉的棉花轧工质量检测系统。系统由压棉机构、图像采集机构、检测处理机、检测控制板卡和触控显示屏组成。设计了低角度直接照明系统与图像采集机构,LED光源以检测视窗法线呈45°方向照射,工业相机透过光学玻璃采集棉花图像。采用图像纹理特征表达棉花外观形态,通过测定轧工质量实物标准的角二阶矩,建立图像纹理特征与外观形态关系模型,融合噪声点评价与高低阈值自适应的Canny方法进行图像滤波与分割识别,根据欧氏距离进行轧工质量等级判定,并选取棉样进行系统试验验证。结果表明,轧工质量实物标准P1、P2、P3的角二阶矩分别为[0.8932,1]、[0.6891,0.7761]、[0.2136,0.5873],各等级间的角二阶矩纹理特征值区别明显,验证了图像纹理表达棉花外观形态的可行性。系统的疵点粒数指标检测相对偏差为0.15,疵点与背景的分离效果明显。与国标检验方法相比,轧工质量视觉系统检测准确率达94.20%,检测偏差上下浮动不大于1个轧工质量等级,与国标检验结果一致性高。单个棉样系统检测耗时1.2 s,检测效率提升77.36%。系统能够满足现场使用要求,为棉花轧工质量指标的仪器化检测提供了技术参考。

主 题 词：棉花轧工质量 机器视觉 角二阶矩 疵点 图像分割 

学科分类：1305[艺术学-设计学类] 13[艺术学] 082804[082804] 081104[081104] 08[工学] 0828[工学-建筑类] 0804[工学-材料学] 081101[081101] 0811[工学-水利类] 

核心收录：

D　O　I：10.6041/j.issn.1000-1298.2023.11.018

馆 藏 号：203125029...