王蕾 潘如如 周建 高衛(wèi)東
(江南大學(xué),江蘇無錫,214122)
機(jī)器視覺是以計(jì)算機(jī)模擬人的視覺功能,從客觀事物的圖像中提取信息,進(jìn)行處理并加以理解,最終用于實(shí)際檢測(cè)、測(cè)量和控制。紡織行業(yè)為提高自身競(jìng)爭(zhēng)力、降低生產(chǎn)成本,對(duì)設(shè)備自動(dòng)化、智能化的需求越來越迫切。將機(jī)器視覺與紡織生產(chǎn)結(jié)合,可以大大降低紡織企業(yè)依賴人工操作導(dǎo)致的穩(wěn)定性差、主觀性強(qiáng)等缺點(diǎn),減少用工成本,有效提升紡織生產(chǎn)裝備自動(dòng)化和智能化水平,為穩(wěn)定生產(chǎn)高品質(zhì)產(chǎn)品提供必要條件[1]。2020中國(guó)國(guó)際紡織機(jī)械展覽會(huì)暨ITMA亞洲展覽會(huì)(以下簡(jiǎn)稱紡機(jī)展)已落下帷幕,來自中國(guó)、德國(guó)、意大利、日本以及瑞士等國(guó)家和地區(qū)的1 200余家展商攜新品精品共同亮相。本研究結(jié)合紡機(jī)展參展情況對(duì)機(jī)器視覺在紡織關(guān)鍵加工流程中的應(yīng)用現(xiàn)狀及技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)評(píng)述。
棉花異纖清除機(jī)是一種在線自動(dòng)檢測(cè)清除原棉中混入的異纖、異物的設(shè)備,針對(duì)不同生產(chǎn)線設(shè)備狀況和用戶要求,可串聯(lián)安裝在清梳聯(lián)、清棉成卷線中。為解決傳統(tǒng)紡織業(yè)中人工挑揀雜質(zhì)異纖帶來的效率低、成本高等問題,借助機(jī)器視覺技術(shù),棉花異纖清除機(jī)可以高速采集棉花圖像,結(jié)合不同的異纖識(shí)別模塊,提高棉花異纖的識(shí)別率與清除率。
北京大恒圖像視覺有限公司展出了A系列異性纖維分揀機(jī)、棉籽異纖機(jī)、訊潔系列羊絨異纖機(jī)等。其中,A系列異性纖維分揀機(jī)檢出率比V系列提高10%以上,對(duì)去除白色和青灰色編織線有重大突破,誤檢噴花量降低20%,可翻轉(zhuǎn)燈箱管道,便于維護(hù),設(shè)備占地面積小,安裝方便。訊潔系列羊絨異纖機(jī)采用多臺(tái)高分辨率相機(jī)同時(shí)進(jìn)行檢測(cè)分析,可以識(shí)別直徑20μm以下的異色羊絨,自動(dòng)將羊絨原料中的異纖、異色羊絨清除,提高羊絨產(chǎn)品的品級(jí),節(jié)省大量人工,并且噴閥間距小,可以確保最少的原料損失,安裝方便,可以嵌入梳絨流程中進(jìn)行異纖清除。
陜西長(zhǎng)嶺紡織機(jī)電科技有限公司展示了最新的CS810型棉花異纖清除機(jī)。該機(jī)器可實(shí)現(xiàn)信息可視化,配合特殊設(shè)計(jì)不同頻譜高頻光源進(jìn)行光電檢測(cè),在識(shí)別軟件的控制下自動(dòng)檢測(cè)棉花中的各類“三絲”,綜合清除率大于80%。
傳統(tǒng)的自動(dòng)絡(luò)筒機(jī)上需要人工補(bǔ)充紗管,不但影響運(yùn)行效率還增加了用工量。為降低絡(luò)筒工序用工,減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度,節(jié)約企業(yè)用工成本,展會(huì)上多家企業(yè)推出了絡(luò)筒機(jī)自動(dòng)投紗系統(tǒng),提高了紡紗設(shè)備的智能化、自動(dòng)化、數(shù)字化。
深圳市微埃智能科技有限公司展出了人工智能撿紗投紗平臺(tái),如圖1所示。該平臺(tái)結(jié)合了機(jī)器視覺技術(shù)、機(jī)械臂、AGV一體化,可以模擬工人進(jìn)行車間投紗撿紗工作,能夠在無需任何改造的情況下實(shí)現(xiàn)一整條自動(dòng)化絡(luò)筒生產(chǎn)線(多達(dá)72錠),投紗效率為1 500管/h,有效提升投紗效率。
圖1 人工智能撿紗投紗平臺(tái)
上海天孚實(shí)業(yè)有限公司展出了TF-CSJ60A型智能插紗機(jī)器人,具體如圖2所示。該設(shè)備采用機(jī)器視覺技術(shù)自動(dòng)識(shí)別紗管進(jìn)行抓取,自動(dòng)找頭,自動(dòng)完成插紗的全套動(dòng)作;自動(dòng)識(shí)別顏色,防止錯(cuò)號(hào)混紡;還可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)升級(jí),智能化管理,可完全代替人工進(jìn)行絡(luò)筒工序的生產(chǎn)。
圖2 TF-CSJ60A型智能插紗機(jī)器人(雙機(jī)高速版)
筒紗是絡(luò)筒工序制成的產(chǎn)品,筒紗的配重、包裝及運(yùn)送原本由人工實(shí)現(xiàn)或機(jī)器代替部分環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)。為解決人工操作勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低等問題,國(guó)內(nèi)的筒紗自動(dòng)打包技術(shù)日漸成熟,已擁有實(shí)現(xiàn)集自動(dòng)輸送、配重、套袋、打包于一體的筒紗包裝自動(dòng)化生產(chǎn)線,大大提高了生產(chǎn)效率,促進(jìn)了智能化生產(chǎn)。
賽特環(huán)球機(jī)械(青島)有限公司展出了HTBW智能筒紗包裝物流系統(tǒng),具體如圖3所示。該系統(tǒng)采用視覺識(shí)別技術(shù)進(jìn)行筒紗質(zhì)量監(jiān)控,對(duì)不合格筒紗自動(dòng)剔除,并可實(shí)現(xiàn)筒紗品種自動(dòng)識(shí)別和跟蹤。該系統(tǒng)也可以根據(jù)用戶不同包裝要求進(jìn)行個(gè)性化設(shè)計(jì)。
圖3 HTBW智能筒紗包裝物流系統(tǒng)
青島雙清智能科技有限公司展出了清風(fēng)系列筒紗自動(dòng)包裝機(jī),具體如圖4所示。
圖4 清風(fēng)系列筒紗自動(dòng)包裝機(jī)
該包裝機(jī)采用首創(chuàng)的雙通道配重系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)配重,每包誤差最小可以達(dá)到±20 g;采用具有深度學(xué)習(xí)功能的智能識(shí)別紙管系統(tǒng),可以完美識(shí)別各類花紋紙管,利用圖像識(shí)別功能檢查多種外形不良筒紗,杜絕人為用錯(cuò)紙管、不同品種混入及筒紗嚴(yán)重成形不良等造成質(zhì)量事故的隱患;獨(dú)創(chuàng)的碼垛系統(tǒng)解決了傳統(tǒng)方法存在的倒垛、歪垛風(fēng)險(xiǎn),能兼容每層2包、3包、4包、5包、6包等形式。
在紡織工業(yè)中,機(jī)器故障、紗線斷裂等各種不利因素易造成面料缺陷并影響產(chǎn)品品質(zhì),給企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失,因此織物疵點(diǎn)檢測(cè)是品質(zhì)控制的重要環(huán)節(jié)之一[2]。在傳統(tǒng)的生產(chǎn)流程中,人工檢查和實(shí)驗(yàn)室測(cè)試都耗時(shí)費(fèi)力。通過在工序中增加自動(dòng)化裝置,生產(chǎn)100%經(jīng)過檢驗(yàn)的面料,將降低生產(chǎn)成本并滿足用戶需求?;跈C(jī)器視覺的織物疵點(diǎn)檢測(cè)系統(tǒng),通過工業(yè)攝像機(jī)結(jié)合補(bǔ)充光源實(shí)時(shí)對(duì)織物表面進(jìn)行拍攝,并將獲取的織物圖像傳送到圖像采集卡進(jìn)行處理和分析[3]。
在本次紡機(jī)展上USTER公司展出了USTER Q-BAR 2型織物檢測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)在織物織造區(qū)域監(jiān)控作業(yè),實(shí)現(xiàn)快速早期檢測(cè)以及織造過程全面監(jiān)控,提供持續(xù)可靠的質(zhì)量。USTER EVS FABRIQ VISION型織物檢測(cè)儀在過程和最終檢查中使用,實(shí)現(xiàn)在空間關(guān)鍵工序中無縫集成、保護(hù)敏感織物并自動(dòng)分類,確保質(zhì)量;USTER EVS FABRIQ SHADE型織物色差檢測(cè)儀結(jié)合了橫向分光光度計(jì)和復(fù)雜的信息處理功能,不需要人工色澤采樣,能根據(jù)用戶要求優(yōu)化產(chǎn)量,提供最高效率的組合解決方案。
為了24 h實(shí)時(shí)對(duì)紡織面料進(jìn)行全幅檢測(cè),提高檢測(cè)效率,盎古(上海)科技有限公司推出了盎古視覺檢測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)還可以對(duì)疵點(diǎn)信息,如疵點(diǎn)圖片、經(jīng)緯度坐標(biāo)等進(jìn)行記錄,方便處理疵點(diǎn)。
為了檢出不同形態(tài)以及不同大小的疵點(diǎn),常州工圖視覺科技有限公司推出了紡織瑕疵檢測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)由正面檢測(cè)和背面檢測(cè)兩工位構(gòu)成,檢測(cè)幅寬0.5 m~2.0 m,檢測(cè)精度在0.1 mm~0.5 mm范圍可選。
含有花形的紡織品在印染加工過程中會(huì)發(fā)生花形圖案的畸變,為滿足紡織品在高端市場(chǎng)中的需求,對(duì)紡織品的緯彎、緯斜以及花形都提出了更高的要求?;跈C(jī)器視覺的整花整緯技術(shù)通過收集織物圖像信息,對(duì)織物的花形經(jīng)緯信息進(jìn)行定位和收集并進(jìn)行整花整緯作業(yè),對(duì)織物紋理全幅精確檢測(cè),完成對(duì)織物圖案花形的矯正。
為突破紡織品S彎、W彎、吊腳及波浪紋理整緯的難題,常州宏大科技有限公司推出了基于機(jī)器視覺整緯技術(shù)的Hawk Vision柔性智能整緯機(jī),實(shí)現(xiàn)了具有圖案花形特征紡織品的自動(dòng)檢測(cè)和花形整型,特別適合低張力、大緯斜及無規(guī)律的針織、機(jī)織品的矯正。
針對(duì)普通光電整緯機(jī)和普通圖像整緯機(jī)適用范圍窄、檢測(cè)精度低等問題,常州弘仁智能科技有限公司研發(fā)出了HRMC-18系列智能圖像整緯機(jī)。該整緯機(jī)采用先進(jìn)的圖像數(shù)字化技術(shù),整理速度快、精度高、靈敏可靠,整理后織物的緯斜、緯彎指標(biāo)可控制在嚴(yán)格的指標(biāo)范圍內(nèi)。
隨著工業(yè)化與自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展,機(jī)器視覺技術(shù)作為一種高效、實(shí)時(shí)、精準(zhǔn)的檢測(cè)處理技術(shù),已經(jīng)廣泛地應(yīng)用到紡織品的制造中。紡織品的質(zhì)量是紡織企業(yè)的命脈根本,生產(chǎn)效率也決定著生產(chǎn)企業(yè)的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)。機(jī)器視覺技術(shù)可以應(yīng)用到紡紗到織造整個(gè)生產(chǎn)過程,最大程度上降低產(chǎn)品的次品率,提高生產(chǎn)效率,降低人力成本。自動(dòng)化、智能化的紡織技術(shù)革新是當(dāng)今行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì),機(jī)器視覺技術(shù)的發(fā)展也將為紡織織造行業(yè)提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐,其應(yīng)用范圍也將越來越廣泛。