紡織企業(yè)的整理工序用于檢驗、修理織布過(guò)程中出現的各類(lèi)質(zhì)量問(wèn)題，目前國內紡織企業(yè)在布匹的檢驗上均采用人工的方式。驗布時(shí)，由檢驗人員在一定的光源下觀(guān)察布面狀況，遇到疵點(diǎn)時(shí)在布面上打下標記，隨后由修布人員根據標記修理布面上的相應疵點(diǎn)。采用人工驗布的方式耗費人力多、速度慢、人眼易疲勞、檢驗連續性差。隨著(zhù)國內用工成本的不斷上升，對基于視覺(jué)檢測的自動(dòng)驗布機有所需求。逐步采用自動(dòng)驗布機進(jìn)行布面質(zhì)量控制，節約人力成本，也是未來(lái)紡織企業(yè)的一種發(fā)展趨勢。為了適應這一變化，長(cháng)嶺紡電公司研制生產(chǎn)了能夠替代人工驗布的FS220自動(dòng)驗布機(以下簡(jiǎn)稱(chēng)FS220)，對于提高紡織企業(yè)布匹質(zhì)量水平、增進(jìn)紡織企業(yè)經(jīng)濟效益有著(zhù)重要意義。
1．組成及工作原理
1.1組成
FS220由布面牽引系統、視覺(jué)系統、圖像識別系統、標記系統和控制系統組成，組成框圖見(jiàn)圖1。
1.2工作原理
    布面牽引系統對布面進(jìn)行清潔、平整擴幅后添加一定張力使布面平穩通過(guò)檢測區，視覺(jué)系統中LED光源照亮整個(gè)布面，4個(gè)CCD相機高頻采樣布面圖像，通過(guò)圖像采集卡將圖像數據傳送到工業(yè)控制計算機中，圖像處理分析軟件采用多線(xiàn)程技術(shù)對所得到4個(gè)CCD相機的布面圖像并行進(jìn)行圖像處理、理解、識別等，判斷當前布面上是否存在需要修正的疵點(diǎn)。如果存在疵點(diǎn)，則顯示該疵點(diǎn)圖像并通過(guò)串口向下位機發(fā)送控制命令，在布面的相關(guān)位置進(jìn)行標記，方便修布人員對布面進(jìn)行修理。布匹測試完成后，自動(dòng)停止，可以連接下一布匹并繼續進(jìn)行測試，具體工作原理如圖2所示。
2．布面牽引系統
    布面牽引系統用于牽引布面平穩通過(guò)檢測區，同時(shí)對布面進(jìn)行平整、清潔等工作。布面牽引系統主要包括清潔裝置、對中裝置及牽引裝置。
    清潔裝置負責對織物的兩個(gè)表面進(jìn)行清潔工作，避免因附著(zhù)在織物上的線(xiàn)頭、飛花等雜物影響處理單元的識別。刷下的線(xiàn)頭、飛花和灰塵通過(guò)抽塵管道排出。清潔裝置上裝有漫反射式自動(dòng)開(kāi)關(guān)，用于檢測本卷布匹是否已經(jīng)測試完畢，如果全部測試完畢，則需自動(dòng)停止驅動(dòng)機構，等待下一步操作。
    對中裝置通過(guò)光電傳感器對織物位置進(jìn)行偵測，實(shí)時(shí)控制擺動(dòng)羅拉把織物移動(dòng)到合適的位置，并且通過(guò)擴幅羅拉對織物展平，消除皺折。
    牽引裝置通過(guò)減速機驅動(dòng)導布輥，壓輥通過(guò)氣缸將布匹壓在導布輥上，勻速牽引織物。通過(guò)改變變頻器頻率來(lái)調節織物速度，當前有15m/min、30m/min 、60m/min、120m/min四檔可設速度。同時(shí)通過(guò)鏈輪，曲柄機構，帶動(dòng)擺布裝置運動(dòng)，將布匹擺折整齊。
3．視覺(jué)系統
    視覺(jué)系統用于將檢測的布匹轉化為圖像，并對圖像進(jìn)行傳輸、采集。視覺(jué)系統包括光源、相機、鏡頭、圖像采集卡。視覺(jué)系統采用4個(gè)4K CCD相機，單個(gè)相機有效檢測范圍550mm，4個(gè)CCD相機在一條直線(xiàn)上均勻分布，整個(gè)驗布系統檢測區域2.2m，檢測精度0.134mm/pixel。線(xiàn)性相機采集區域可以調節，以便能獲得亮度均勻，紋理清晰的圖像。通過(guò)調整相機安裝座的旋轉角度，調整各個(gè)相機的檢測位置。每個(gè)CCD相機配有鏡頭，考慮到相機調整方便，每個(gè)相機的檢測區域放大到570mm，系統放大倍率為40.96/570=0.0719。光源系統采用高亮LED光源進(jìn)行照明，光源系統為正向背光方式，光源角度在80°～85°，能夠充分顯現布面疵點(diǎn)特征。
    圖像采集卡選用定制的高速圖像采集卡，負責將CCD相機采集的圖像數據傳送到計算機進(jìn)行處理，圖像采集卡和相機之間采用CameraLink傳輸協(xié)議，板上帶有緩存，數據傳輸率高，每個(gè)圖像采集卡可以負責一個(gè)相機圖像的傳輸。數據采集卡與工控機的接口采用PCI-E接口，可以高速地傳遞圖像數據。
4．圖像識別系統
    圖像識別系統的核心內容是坯布疵點(diǎn)的檢測和識別。疵點(diǎn)檢測過(guò)程包括織物圖像采集、圖像預處理、圖像分析和特征值提取，由于機織物是由經(jīng)紗和緯紗相互交織而成，其表面具有明顯的紋理特征。而疵點(diǎn)是由經(jīng)緯紗線(xiàn)不規則交織形成的，其紋理明顯區別于規則交織形成的正常紋理?；谶@種差異，提出了布面疵點(diǎn)的檢測方法。
    圖像識別系統主要思想是通過(guò)圖像空間域的變化，突出疵點(diǎn)特征。圖像變換經(jīng)歷了圖像分割、高斯濾波、直方圖初步識別、二值化、輪廓變換、疵點(diǎn)識別等主要過(guò)程。
圖像采集系統每次傳送4096×512大小的圖像，圖像分割將圖像分為512×512大小的圖像，方便圖像處理。高斯濾波實(shí)質(zhì)上是一種信號的濾波器，其用途是圖像的平滑處理，濾波器就是建立的一個(gè)數學(xué)模型，采用卷積方式進(jìn)行計算，通過(guò)這個(gè)模型來(lái)將圖像數據進(jìn)行能量轉化，突出圖像的特征，排除掉低能量的噪聲部分。直方圖表示數字圖像中每一級灰度與出現的頻數間的統計關(guān)系，用橫坐標表示灰度級，直方圖能給出圖像的概貌性描述，例如圖像的灰度范圍、每個(gè)灰度級的頻數和灰度的分布、整幅圖像的亮度和平均明暗對比度等，正?？椢飯D像的直方圖分布應符合正態(tài)分布，出現疵點(diǎn)的織物圖像則不完全符合正態(tài)分布，根據這一原理根據直方圖統計結果確定閾值點(diǎn)并初步判定該幅圖像上是否含有織物疵點(diǎn)。二值化是根據直方圖確定的閾值將圖像轉化為二值圖像，方便判斷，小于閾值的點(diǎn)為黑色，大于閾值的點(diǎn)為白色，通過(guò)二值化變化使得布面疵點(diǎn)的特征更加顯現。根據布面疵點(diǎn)，采用雙向閾值進(jìn)行二值化的變化。輪廓變換是圖像處理中從圖像中識別幾何形狀的基本方法之一。輪廓變換通過(guò)計算二值圖像的面積或者周長(cháng)進(jìn)而計算疵點(diǎn)的大小，通過(guò)門(mén)限比對實(shí)現疵點(diǎn)的識別。
    布面疵點(diǎn)種類(lèi)較多，按照布面疵點(diǎn)的分類(lèi)，每一類(lèi)均設計了專(zhuān)門(mén)的識別算法，可以分為棉雜（棉球）、竹節（多緯）、跳紗、異纖、緯縮、斷經(jīng)、斷緯（百腳）、稀弄（密路）、緯縮（經(jīng)縮）、滿(mǎn)天星等算法。疵點(diǎn)的分類(lèi)算法與疵點(diǎn)的空間變換相結合，共同完成布面疵點(diǎn)的識別。
    四個(gè)相機同時(shí)工作，處理的數據量較大，在60m/min的速度下，相機采樣行頻達到了7.5k，每秒中處理的數據量達到了120M字節，對于每幅4096×512的圖像處理時(shí)間要求控制在67ms內。針對4個(gè)CCD相機，處理系統采用四核高性能工業(yè)控制計算機，軟件中采用多線(xiàn)程進(jìn)行并行處理，充分利用計算機資源。其中4個(gè)線(xiàn)程進(jìn)行圖像采樣、處理、疵點(diǎn)判斷，1個(gè)線(xiàn)程進(jìn)行疵點(diǎn)的匯總、統計。經(jīng)過(guò)測試，處理每幅圖像的時(shí)間為28ms～30ms，完全滿(mǎn)足了實(shí)時(shí)性要求。
5．標記系統
    標記系統負責在布疵區域的布邊進(jìn)行墨點(diǎn)標記，同時(shí)自動(dòng)尋找布邊。在布上標記是一種比較經(jīng)濟實(shí)用而又可靠的方法，采用特殊的可消除墨水進(jìn)行標記，墨水經(jīng)過(guò)20天左右的時(shí)間會(huì )自動(dòng)消失，不會(huì )對布面產(chǎn)生任何不好的影響。布邊標記系統，為布面疵點(diǎn)位置的相應布邊位置作查找標記，提供了一種自動(dòng)追蹤布邊并作標示的裝置；當識別到布面疵點(diǎn)時(shí)，在相應位置的布邊作一標示，表明布匹該位置處存在布面疵點(diǎn)。修布工人在此位置打開(kāi)折疊的布匹，就可以快速、方便的查找到布面疵點(diǎn)，進(jìn)行修理。
    噴墨裝置采用的噴槍?zhuān)涔ぷ髟硎请姶砰摰秒姾?，控制壓縮空氣打開(kāi)霧化壓縮空氣閾芯和墨水閾芯，噴到織物表面上，形成標記。噴槍是一種氣動(dòng)設備，對于噴墨的控制可以通過(guò)開(kāi)關(guān)噴槍上的電磁閾進(jìn)行。
6．控制系統
    控制系統主要負責控制壓輥電機的運轉、清潔與擴幅裝置的啟停、無(wú)布自停和標記系統的正常工作、漫反射開(kāi)關(guān)的檢測等?？刂葡到y和計算機系統之間采用RS232通訊，接收計算機系統指令，并將布面牽引系統的狀態(tài)報告至計算機系統。由于控制系統以控制為主，計算為輔，軟件設計采用匯編語(yǔ)言。
7．部分軟件
    FS220監控識別軟件是整個(gè)系統的核心，包括參數設置、結果查詢(xún)、測試、自檢、幫助系統等功能。其中參數設置包括與識別相關(guān)的設定參數、速度參數、氣閥狀態(tài)及幅寬設定等。參數可以按照品種進(jìn)行保存，參數的修改通過(guò)密碼進(jìn)行保護，只有紡織企業(yè)工藝管理人員才能有權限進(jìn)行參數的修改，而操作人員只需按照存儲的品種重取參數即可。自檢可以檢查視覺(jué)系統、通訊、標記系統等，方便維修。主界面如圖4所示。
8．機器特點(diǎn)
    ①檢測精度高，采用高性能的進(jìn)口4K線(xiàn)陣相機，采集頻率高達10KHZ。
    ②光源系統采用高亮、長(cháng)壽命LED光源，保證了布面疵點(diǎn)的識別。
    ③智能布邊標記系統，能夠自動(dòng)尋找布邊并將布邊標記閥移至布邊，特殊的布邊標記方式方便布面修理。
    ④對各類(lèi)疵點(diǎn)進(jìn)行分類(lèi)，對布面質(zhì)量作出客觀(guān)有效的評價(jià)。
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