面向摄像整纬装置的以太网智能控制节点研究

论文摘要

整纬是印染企业和具有织物染整工序的染织企业主要的生产工序之一，同时也是保证生产合格的主要步骤之一。随着中国加入WTO，出口产品对纬斜指标的要求越来越高。而传统整纬仪只适用于某种特定类型的织物，在面对特殊种类的织物时束手无策，无法适应企业处理多种品种的需要。国外厂家陆续有基于摄像整纬方式的设备面世，而国内厂家在这方面依旧是空白。本文面向摄像整纬装置中基于织物图像纹理的纬斜检测与控制问题，综合运用数字图像处理技术、免疫模糊控制技术，设计了基于工业以太网的多摄像头整纬的架构，提出了基于图像处理的纬斜检测算法和免疫模糊PID整纬控制算法，为摄像整纬装置的研制提供支持。首先，对整纬仪工作原理，以及纬斜基本概念，纬斜产生的原因和消除方法进行了介绍，对摄像整纬装置研发的理论依据和国内外的发展现状进行了分析。并提出了多摄像头整纬设备的基本架构，其中着重介绍了自动控制部分的工作原理。其次，从摄像整纬仪的检测部分入手，介绍了基于图像处理的纬斜检测方法。该算法以傅氏变换的自配准性质为主要依据，结合基于统计的分析方法，并仿真验证其较传统光电检测手段有更好的精度和适应性。接着，在对整纬控制系统建模分析的基础上，针对传统PID控制器品种适应性差，控制精度不佳的缺点，提出了基于免疫模糊PID的控制整纬策略。并仿真验证了其优越性。免疫模糊PID控制算法在用于RSZW系列整纬仪的实际控制中，表现出良好的精度和稳定性。通过控制效果的比较，验证了免疫模糊PID控制器比传统PID有更好的品种适应性，可明显拓宽整纬设备的适应品种，具有更强的实用价值。然后，综合以上设计，提出了面向摄像整纬仪的网络控制体系结构，对主要芯片进行了选型和介绍，并对网络控制系统的软硬件进行了简单的设计。最后，对本文的研究工作进行了总结，并展望了其进一步研究的方向。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 选题意义
• 1.2 整纬仪的国内外发展概况
• 1.2.1 整纬仪的产生与发展
• 1.2.2 国内外整纬仪的应用及研究现状
• 1.2.3 整纬控制算法的发展与现状
• 1.3 主要研究内容及创新点
• 1.4 论文结构安排
• 第2章 摄像整纬仪的构架设计
• 2.1 引言
• 2.2 纬斜的的概念及产生原因
• 2.2.1 纬斜的概念
• 2.2.2 典型机织物的纬斜机理
• 2.2.3 纬斜的影响因素及措施
• 2.3 摄像整纬仪工作原理
• 2.3.1 整纬仪整机工作原理
• 2.3.2 自动控制部分工作原理
• 2.4 小结
• 第三章 基于数字图象处理技术的纬斜检测
• 3.1 引言
• 3.2 傅氏变换幅度谱的自配准性质
• 3.3 基于统计的织物纬斜计算方法
• 3.3.1 傅氏变换幅度谱的二值化
• 3.3.2 基于统计方法织物纬斜计算
• 3.3.3 算法流程
• 3.4 算法适应性分析
• 3.5 小结
• 第4章 基于免疫模糊控制器的整纬控制分析与设计
• 4.1 引言
• 4.2 整纬仪控制原理
• 4.2.1 织物的纬斜及其矫正
• 4.2.2 整纬控制系统的偏差
• 4.2.3 整纬控制系统的输出量
• 4.2.4 整纬控制精度评估方法
• 4.3 免疫模糊 PID整纬控制器的设计
• 4.3.1 模糊控制的基本思想
• 4.3.2 免疫控制的基本思想
• 4.3.3 免疫模糊 PID控制器的设计
• 4.4 仿真实验及分析
• 4.4.1 阶跃响应下系统适应性分析
• 4.4.2 不同形态的矫正效果分析
• 4.5 智能整纬控制的实际应用
• 4.5.1 RSZW整纬仪控制原理
• 4.5.2 RSZW整纬仪控制算法的设计与实现
• 4.5.3 实施效果
• 4.6 小结
• 第5章 整纬网络控制系统的体系结构设计
• 5.1 引言
• 5.2 网络控制系统的发展
• 5.3 面向以太网的整纬仪控制硬件系统设计
• 5.3.1 系统体系结构
• 5.3.2 主要组成部分
• 5.3.3 主要电路和接口设计
• 5.3.4 基于 DSP的嵌入式 TCP/IP协议
• 5.4 面向以太网的整纬仪控制软件系统设计
• 5.4.1 整纬仪的工作模式
• 5.4.2 主要命令帧以及数据帧
• 5.5 小结
• 第6章 总结和展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间参加的项目、申请的专利及发表的论文