1、基于工业视觉系统的布缝检测系统研发基础摘 要对缝剖布机上的剖布刀沿布匹上预制的剖幅线将布匹剖开，传统的方法是用手动的对缝剖布，随着对剖布工艺的提高，引入了自动剖布技术。目前的研究现状是透光识别系统，靠对布缝透光的分析进行布缝识别，其识别效果受到布匹品种，如布匹厚薄、透光性等影响比较多。为此需要提高布缝检测的可靠性，引进工业视觉系统，对布匹进行实时拍摄及图像分析及信号传送，提高了布缝识别能力。为精准快剖布提供了传感基础。 关键词透光；工业视觉；图像分析；信号传送 中图分类号：TP391.41 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）02-0000-01 在剖布工序中，对缝剖布机上
2、的剖布刀沿布匹上预制的剖幅线将布匹剖开。布匹上的剖幅线是织布过程中通过故意抽掉一根（或多根）丝线而形成的。在手动对缝剖布机上，操作人员需要密切注意布匹的布缝。如果剖幅线相对于剖布刀位置有偏离，则需及时手动控制布缝纠正机构，将布缝纠正到剖布刀位置。由于对缝剖布机是高速运行的，运行过程中布缝随时会偏离剖布刀，操作人员很难长时间及时加以纠正。为了确保剖布刀剖布位置的准确性，要么降低对缝剖布机的运行速度，要么降低对缝精度。这将极大地降低生产效率，或导致布匹报废率的提高。为了能不受布匹性质的影响，监测各类布匹的剖幅线（布缝） ，根据实时检测数据使剖布刀精确对准剖幅线的设备的开发，布缝检测系统是开发该设备
3、的关键技术。 一、布缝检测系统研究现状分析 在对企业的调研中，目前国内乃至国际上使用唯一的产品是德国的莱默尔 E+L 自动剖布设备。对该设备的分析中发现，在检测系统中，布缝位置通过手动调节光强度进行漏针检测的方法，其性能因漏针线的宽度受到了薄、厚及颜色的限制；在控制方式中，漏针电眼信号为台阶式，单片机数据处理后对直流电机开环控制，限制了其剖布速度与精度。 目前，国内外对自动剖布的研究主要集中在对布缝的检测控制，且尚未出现完整的自动剖布设备。2005 年，中国科学院上海光学精密机械研究所及中国科学院研究生院对光电布缝检测器进行了研制，该研究并未在市场上看到。研制的光电布缝探测器主要有三个部分组成
4、：光源、光电探测器和信号处理电路。其中，光源采用的是半导体激光器（波长为 980nm） ；光电探测器是光电二极管（PD）阵列，它由 11 个 PD 组成的，每个 PD 的长度为 18nm，相邻 PD 间距为 5.08mm，总探测范围是剖布刀两边各 27.5mm；信号处理电路主要由前置放大器、AD 转换器、单片机和信号输出级构成。图 1 为系统工作原理图。 该系统工作原理：半导体激光器发出的光束经准直后均匀照射在布匹上，通过布匹的透射光经滤光片滤去可见光后照射到 PD 阵列上，PD 输出相应的电信号，电信号经前里放大器滤波放大后送至 AD 转换器，单片机控制 AD 转换器进行模拟信号的采集，最后
5、在单片机内进行信号的处理和运算，在单片机的输出级输出相应的布缝位置编码。由于布匹在布缝处的透光强度较大，因此通过单片机实时采集和处理 PD 阵列所接收到的透射光便可实现布缝位置探测，并且把当前布缝位置按照一定编码方式实时送给布缝纠正机构。通常布缝纠正机构是 PLC 控制的执行电机系统，利用 PLC 控制系统调整布匹的左右位置，实现布缝与剖布刀的精确对准。目前市场上尚未出现该项研究的成果转换。 而德国的默莱尔公司在也该技术上采用的漏针检测是通过漏针线侦测电眼 FE50 是以感光芯片为依据，电眼的操作方式则是对照式灯光原理。灯光的发射光源包括了 LED，光源的供应电源从数字式控制器经由 CAN-B
6、US 的连接而来。在发射光源和电眼之间则有一个保护的遮光罩，以遮断从外部环境来的光线影响。该产品是国内自动剖布设备唯一使用的自动剖布设备，在国内市场的占有率 100%，且价格相当昂贵，这也是不少中小型企业仍然使用人工的剖布设备的主要原因。 二、工业视觉系统对布缝检测的研究基础 前两者在通过透光检测时，都会受到布颜色，厚薄及漏针宽度的影响，且剖布速度也会因信号传递方式而有所限制。而该项目的研究开发则是启用全新的工业机器视觉检测系统，该检测系统将通过视觉系统与逻辑控制模块结合，使信号为连续无极式，从而改进控制系统，可进一步提高剖布效率。 剖幅线的种类繁多，之前的漏针透光技术的研究在识别剖幅线的应用
7、中存在很大的局限性。第一，对漏针的宽度有局限性，能监测的宽度在 0.5mm-5mm；其次，对布匹的透光性有局限性，透光性能强的布匹漏针透光技术的光感芯片将无法识别该处剖幅线；第二，漏针透光技术只针对漏针的剖幅线，在不少布匹并非漏针剖幅线的情况下，会彻底失效。漏针透光技术能满足的布种不足市场布种的 40%。要不受布匹性质的影响，检测各类不同布匹的剖幅线，需要重新研究开发一种视觉系统。新开发的视觉系统将彻底超越漏针透光技术，拟引进最先进的视觉系统工业机器视觉系统，可以通过对布面摄像，通过软件编程计算布面图像的象素提取剖幅线。工业机器视觉系统提取的剖幅线将不受漏针宽度、透光性能等情况的影响。 基于工
8、业视觉系统，研发的快速提取剖幅线技术：首先，视觉辅助系统中由光源控制器对 LED 双面光源进行调整，使布匹灰度在最佳检测状态；通过 CCD 摄像头采集静态待剖布样的图像，通过组态软件编程对采样图像进行象素计算、分析，辨别静态剖幅线特征；然后，在剖布过程中，以每 15ms 的高速摄像对动态布样进行拍摄，再次通过组态软件编程，对采取的高速图像进行计算、分析，辨别出动态剖幅线特征。 快速提取剖幅线技术中首次应用机器视觉系统，相比于德国莱默尔E+L 自动剖布设备的漏光采集系统中通过透光点识别区分剖幅线，机器视觉系统通过 CCD 图像采集，组态软件对图像象素计算分析提取剖幅线，解决了漏光采集系统中受布匹薄、厚、颜色的影响。 三、创新点 1、快速提取剖幅线技术中首次应用机器视觉系统，相比于德国莱默尔 E+L 自动剖布设备的漏光采集系统中通过透光点识别区分剖幅线，机器视觉系统通过 CCD 图像采集，组态软件对图像象素计算分析提取剖幅线，解决了漏光采集系统中受布匹薄、厚、颜色的影响。 参考文献 1 黄立华，赵永凯，黄惠杰，黄向朝.光电布缝探测器的研制C.上海市激光学会 2005 年学术年会论文集 2005-09 2 李立轻，黄秀宝.图像处理用于织物疵点自动检测的研究进展J.东华大学学报（自然科学版）.2002（04）
