機(jī)器識(shí)別的全自動(dòng)服裝模板縫紉技術(shù)的若干思考

肖春建

機(jī)器識(shí)別的全自動(dòng)服裝模板縫紉技術(shù)的若干思考

肖春建

（江西服裝學(xué)院，江西南昌 330201）

本文主要在智能視覺技術(shù)的基礎(chǔ)上對(duì)全自動(dòng)服裝模板縫紉技術(shù)進(jìn)行了一番探討，以促進(jìn)流程繁復(fù)的流水線作業(yè)，摒棄傳統(tǒng)的服裝作業(yè)步驟，全面實(shí)現(xiàn)流水化、規(guī)范化的服裝工藝模板，從而強(qiáng)化服裝整體生產(chǎn)水平。

機(jī)器識(shí)別；全自動(dòng)服裝模板；縫紉技術(shù)

當(dāng)前，我國(guó)對(duì)服裝生產(chǎn)工藝模板技術(shù)的關(guān)注度越來越高，但目前還缺乏一套完善的服裝加工工藝模板方面的理論，關(guān)于模板的研發(fā)還在嘗試階段，更別說全自動(dòng)模板縫紉機(jī)的研發(fā)了。

1 機(jī)器視覺技術(shù)

1.1 復(fù)雜機(jī)械本體

主要是設(shè)計(jì)全自動(dòng)的裁剪、制模、縫紉作業(yè)，采用的機(jī)械設(shè)施有裁割機(jī)、模板機(jī)、機(jī)械手、自動(dòng)縫紉機(jī)。致力于實(shí)現(xiàn)一個(gè)能夠自由向X/Y/Z三個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)械本體與機(jī)頭，具體涵蓋了作業(yè)臺(tái)面、X/Y/Z導(dǎo)軌、真空吸附系統(tǒng)、機(jī)械傳動(dòng)、落刀機(jī)構(gòu)、走/緊模機(jī)構(gòu)及其他輔助設(shè)備，將輪刀、銑刀等各類設(shè)備安裝于Y橫梁上，這樣就能順利的對(duì)各類材料如面料、皮革等進(jìn)行裁剪或者制模，并且提高上下料與模機(jī)械手的自動(dòng)化程度，所有面料都要置于配套的模板中，實(shí)現(xiàn)開/合模的自動(dòng)化，經(jīng)過合模后的模板應(yīng)及時(shí)送至自動(dòng)縫紉機(jī)中，然后利用電機(jī)驅(qū)動(dòng)由自動(dòng)縫紉機(jī)將模板推送至事先設(shè)置好的位置中，這樣就實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)縫紉，同時(shí)可及時(shí)檢測(cè)機(jī)器斷線問題以及正確設(shè)置針距，除了要實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的機(jī)械傳動(dòng)過程外，還應(yīng)根據(jù)具體的工況現(xiàn)狀，分析載荷作用下，應(yīng)力、慣性、阻尼等產(chǎn)生的影響程度，科學(xué)合理地預(yù)測(cè)機(jī)械手結(jié)構(gòu)內(nèi)部具有的持續(xù)動(dòng)力學(xué)性質(zhì)，對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)存在的固有頻率及振型進(jìn)行準(zhǔn)確無誤的計(jì)算，從而防止發(fā)生機(jī)械共振、疲勞等問題，規(guī)避不良后果。

1.2 智能視覺技術(shù)軟件

1.2.1 對(duì)圖形處理的智能化

圖形處理的智能化軟件主要利用工業(yè)攝像頭搜集原料、樣片的圖像，同時(shí)基于圖像處理技術(shù)有針對(duì)性的提取邊緣識(shí)別、輪廓，進(jìn)而自動(dòng)產(chǎn)生原料及樣片的外框，并對(duì)原料的不完善之處及時(shí)準(zhǔn)確的識(shí)別，在原料外框、樣片和不完善之處的基礎(chǔ)上自動(dòng)完成排料，為服裝設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)與修改提供相應(yīng)的幫助。首先，邊緣識(shí)別，將紙樣邊緣線提取出來，通過輪廓提取算法，也就是掏空外部點(diǎn)，逐行掃描像素點(diǎn)，倘若掃描出原圖中有一點(diǎn)是黑色時(shí)，同時(shí)其附近8個(gè)點(diǎn)均為黑色，那么該點(diǎn)就是圖像外部點(diǎn)，應(yīng)予以刪除，反之是圖像邊緣點(diǎn)，由黑色改成紅色。在進(jìn)行Sobel邊緣算子時(shí)，要求圖像的各個(gè)像素點(diǎn)必須與這兩種矩陣作卷積，第一個(gè)矩陣在垂直邊緣中產(chǎn)生了巨大的響應(yīng)，第二個(gè)矩陣則在水平邊緣中產(chǎn)生巨大的響應(yīng)，該點(diǎn)以兩個(gè)卷積具有的最高值為剃度值，并輸出，通過門限的控制作用，各剃度值生成了相應(yīng)的輪廓圖。其次，輪廓提取，在提取二值圖像輪廓時(shí)只要將內(nèi)部像素點(diǎn)全部挖空就算完成，如果亮點(diǎn)附近8個(gè)像素點(diǎn)都是亮點(diǎn)，那么該點(diǎn)就可以認(rèn)定為內(nèi)部點(diǎn)，反之則是輪廓點(diǎn)，那么就要將各內(nèi)部點(diǎn)當(dāng)做背景點(diǎn)，進(jìn)而順利提取輪廓。

1.2.2 智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)

對(duì)于CAD這一款式設(shè)計(jì)系統(tǒng)，涉及了推板、排料、修改等各種不同的工藝環(huán)節(jié)及流程，采用了計(jì)算機(jī)繪圖、顏色處理、優(yōu)化排版等自動(dòng)化設(shè)備，能夠有效改善成品的效果圖，從而產(chǎn)生一種電子效果圖文檔。

2 落實(shí)全自動(dòng)縫紉技術(shù)

2.1 實(shí)現(xiàn)裁剪與縫紉的自動(dòng)化

現(xiàn)階段，普通尖刀是我國(guó)最常見的一種工具，通過電磁鐵或者電機(jī)落刀來完成切割任務(wù)，該工具只能在一些硬質(zhì)紙樣如?？埖戎惺褂茫y以完成軟性材料如對(duì)布料等的切割，切割的最大厚度為1mm，僅在樣版房中適用，本次設(shè)計(jì)新添了頻率大的震動(dòng)刀，以運(yùn)轉(zhuǎn)速度每分鐘25000r的瑞士進(jìn)口伺服電機(jī)為中心，能夠?qū)Ψ涓C板、膠片、皮料、布料等各類不同的材料進(jìn)行切割，切割厚度最大為20mm，布置氣動(dòng)輪刀，這樣就能利用氣壓優(yōu)化調(diào)節(jié)切割的壓力，充分發(fā)揮控制系統(tǒng)與壓力傳感器的作用，實(shí)現(xiàn)切割壓力的自動(dòng)化調(diào)節(jié)，有效處理平面凹凸不平的情況。通過對(duì)轉(zhuǎn)刀電機(jī)的控制來完成主動(dòng)轉(zhuǎn)刀目的，防止切割設(shè)備給材料帶來巨大的壓力，做到順利切割棉布、合成革等單層織物。真空與靜電吸附臺(tái)面，有效處理漏氣面料無法固定的情況。該模板采用自動(dòng)縫紉工藝技術(shù)，操作人員只需將布料置于模板中，就能達(dá)到自動(dòng)縫紉的目的，不再依賴于高級(jí)縫紉師，人工成本得到了大大節(jié)約。

2.2 實(shí)現(xiàn)圖形處理的數(shù)字化

對(duì)于一些天然材料如真皮等原料，由于其存在破損、結(jié)巴等問題，所以布料應(yīng)對(duì)其紋理、光條等進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別，避免出現(xiàn)倒排、斜排現(xiàn)象，筆者通過工業(yè)數(shù)字相機(jī)將樣片或者樣衣完整的拍攝下來，對(duì)系統(tǒng)采集到的需要裁剪、切割的原料圖像信息進(jìn)行濾波、邊緣檢測(cè)等處理。通過計(jì)算機(jī)智能圖像處理技術(shù)對(duì)樣片或者皮革的外部輪廓形狀、大小進(jìn)行自動(dòng)化標(biāo)示，將皮革的破損、結(jié)巴以及布料的紋理、光條等信息，形成數(shù)字圖像，緊接著完成曲線擬合與矢量化任務(wù)，從而產(chǎn)生能夠被CAD讀取的文件格式，為服裝設(shè)計(jì)者的修改和確認(rèn)工作提供保障。通過使用曲線擬合、矢量化、工藝優(yōu)化算法，促進(jìn)了工藝數(shù)據(jù)的自動(dòng)形成，為切割、制模、縫紉作業(yè)提供有力的數(shù)據(jù)依據(jù)，完成仿形裁剪及縫紉目的，從而使樣衣或樣片自動(dòng)轉(zhuǎn)化為成品。

2.3 實(shí)現(xiàn)排料技術(shù)的全自動(dòng)

通過計(jì)算機(jī)圖形學(xué)優(yōu)化技術(shù)能夠很好地實(shí)現(xiàn)材料外框和樣片外框的全自動(dòng)排料，保證原料的高效使用。以前進(jìn)行排料時(shí)通常按照排版師的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)來完成，排料的工作量大、失誤率大、效率差，達(dá)不到預(yù)期的排料效果。而利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)排料主要從數(shù)學(xué)優(yōu)化原理的角度，使傳統(tǒng)排料過程實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)化，在考慮排料師豐富的作業(yè)經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，還發(fā)揮了計(jì)算機(jī)的靈活性、便捷性等優(yōu)勢(shì)，有效保證了材料的高效使用。計(jì)算機(jī)排料能夠滿足多次試排要求，并對(duì)所有排料圖的具體用料量進(jìn)行準(zhǔn)確合理地計(jì)算，明確理想的樣片組合方式，促使面料有效使用。按照要求對(duì)面料的質(zhì)量進(jìn)行自動(dòng)化分區(qū)，最多能夠分為4個(gè)區(qū)域。計(jì)算機(jī)讀取布料信息后會(huì)在屏幕上自動(dòng)顯示出來，使用者按照計(jì)算機(jī)提供的面料信息完成自動(dòng)化或者手工排料。完成排料作業(yè)后通過模板縫紉工藝優(yōu)化軟件進(jìn)行準(zhǔn)確合理地計(jì)算，最后產(chǎn)生切割、制模、縫紉幾種技術(shù)的數(shù)據(jù)信息，直接將該信息輸送至嵌入式控制平臺(tái)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)流水線作業(yè)。

2.4 嵌入式控制平臺(tái)

該平臺(tái)主要將ARM9（S3c2440）芯片作為人機(jī)界面，其內(nèi)部設(shè)置有WINCE操作系統(tǒng)，配置了7寸觸摸屏、鍵盤以及容量富余的FLASH存儲(chǔ)設(shè)備等，可采用工業(yè)相機(jī)圖像完成顯示和設(shè)置等工作。

并且涉及了網(wǎng)絡(luò)接口、USB接口、SD卡接口等眾多的通訊端口，適應(yīng)于TCP/IP協(xié)議，從以太網(wǎng)接口實(shí)現(xiàn)和計(jì)算機(jī)的連接，對(duì)線路進(jìn)行優(yōu)化、對(duì)運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行深入解析，充分發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)的作用，實(shí)施設(shè)備的遠(yuǎn)程管理、自行檢測(cè)故障以及信息在各個(gè)區(qū)域中的及時(shí)有效傳遞。

嵌入式控制平臺(tái)采用的運(yùn)動(dòng)控制器為DSP+FPGA，可以進(jìn)行浮點(diǎn)運(yùn)算作業(yè)，主要以實(shí)時(shí)多任務(wù)控制技術(shù)及硬件插補(bǔ)技術(shù)等為主要手段。將人機(jī)界面中的指令傳達(dá)給控制中心，由控制中心利用電機(jī)控制、閉環(huán)運(yùn)動(dòng)軌跡控制、其他輔助信號(hào)的檢測(cè)及控制等方式，確保機(jī)器高效率的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

應(yīng)高度重視前期采用的圖像處理技術(shù)，處理技術(shù)是否精確可靠直接影響了機(jī)器裁剪與自動(dòng)縫紉的精準(zhǔn)可靠性，隨著嵌入式系統(tǒng)的生成與實(shí)際使用，為機(jī)器裁剪與自動(dòng)縫紉設(shè)備的穩(wěn)定性提供了保障，真正向智能化方向快速發(fā)展。

3 結(jié)論

綜上所述可知，將全自動(dòng)模板縫紉技術(shù)應(yīng)用于

服裝領(lǐng)域中，有效實(shí)現(xiàn)了智能化與人性化的目標(biāo)，服裝生產(chǎn)量大大增強(qiáng)。同時(shí)，該項(xiàng)技術(shù)的使用，加快了服裝業(yè)的自動(dòng)化發(fā)展進(jìn)程，使國(guó)外一些關(guān)聯(lián)的自動(dòng)設(shè)備銷售價(jià)格進(jìn)一步下降，有效補(bǔ)充了我國(guó)在高端裁床與模板縫紉方面的不足，促進(jìn)了有關(guān)行業(yè)的市場(chǎng)發(fā)展步伐，突出了自動(dòng)裁縫核心技術(shù)的重要地位。

[1]吳煜君，廖明杰.服裝模板技術(shù)應(yīng)用發(fā)展研究[J].山東紡織科技，2014,55(3):33-37.

[2]孫 莉.基于模板技術(shù)的服裝袋蓋縫制工藝研究[J].河南工程學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2014,26(1):40-43.

[3]徐 東，朱聰聰.挖袋模板的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].紡織科技進(jìn)展，2014(5):72-76.

[4]陳 娟.模板在服裝縫制工藝上的運(yùn)用及發(fā)展[J].山東紡織科技，2015,56(2):48-50.

[5]朱 芳.服裝工藝模板設(shè)計(jì)和制作解析[J].紡織報(bào)告，2015,(6):54-56.

[6]孫玉芳，張 平，俞能林.服裝工藝模板設(shè)計(jì)與制作[J].紡織導(dǎo)報(bào)，2014(7):123-124.

Machine automatic sewing clothing template technology of thinking

XIAO Chun-jian
(Jiangxi Institute of Fashion Technology, Jiangxi Nanchang 330201,China)

This paper mainly on the basis of intelligent vision technology for full automatic clothing template discussed a sewing technology, to promote the process of the assembly line of heavy and complicated, instead of the traditional clothing job step, streamline the comprehensive implementation, standardization of garment process templates, so as to strengthen the overall production level of costume.

MSET；machine identification; automatic clothing template; sewing technology

J523.5

A

投稿日期：2017-04-20

肖春建（1976—），男，高校助理教師，研究方向：機(jī)電設(shè)備維修與管理。