機器視覺在紡織智能化中的應用進展

王蕾 潘如如 周建 高衛(wèi)東

（江南大學，江蘇無錫，214122）

機器視覺是以計算機模擬人的視覺功能，從客觀事物的圖像中提取信息，進行處理并加以理解，最終用于實際檢測、測量和控制。紡織行業(yè)為提高自身競爭力、降低生產(chǎn)成本，對設備自動化、智能化的需求越來越迫切。將機器視覺與紡織生產(chǎn)結合，可以大大降低紡織企業(yè)依賴人工操作導致的穩(wěn)定性差、主觀性強等缺點，減少用工成本，有效提升紡織生產(chǎn)裝備自動化和智能化水平，為穩(wěn)定生產(chǎn)高品質(zhì)產(chǎn)品提供必要條件［1］。2020中國國際紡織機械展覽會暨ITMA亞洲展覽會（以下簡稱紡機展）已落下帷幕，來自中國、德國、意大利、日本以及瑞士等國家和地區(qū)的1 200余家展商攜新品精品共同亮相。本研究結合紡機展參展情況對機器視覺在紡織關鍵加工流程中的應用現(xiàn)狀及技術特點進行總結評述。

1 棉花異纖清除處理

棉花異纖清除機是一種在線自動檢測清除原棉中混入的異纖、異物的設備，針對不同生產(chǎn)線設備狀況和用戶要求，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，借助機器視覺技術，棉花異纖清除機可以高速采集棉花圖像，結合不同的異纖識別模塊，提高棉花異纖的識別率與清除率。

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、棉籽異纖機、訊潔系列羊絨異纖機等。其中，A系列異性纖維分揀機檢出率比V系列提高10%以上，對去除白色和青灰色編織線有重大突破，誤檢噴花量降低20%，可翻轉燈箱管道，便于維護，設備占地面積小，安裝方便。訊潔系列羊絨異纖機采用多臺高分辨率相機同時進行檢測分析，可以識別直徑20μm以下的異色羊絨，自動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，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行異纖清除。

陜西長嶺紡織機電科技有限公司展示了最新的CS810型棉花異纖清除機。該機器可實現(xiàn)信息可視化，配合特殊設計不同頻譜高頻光源進行光電檢測，在識別軟件的控制下自動檢測棉花中的各類“三絲”，綜合清除率大于80%。

2 自動絡筒機人工智能投送

傳統(tǒng)的自動絡筒機上需要人工補充紗管，不但影響運行效率還增加了用工量。為降低絡筒工序用工，減輕工人勞動強度，節(jié)約企業(yè)用工成本，展會上多家企業(yè)推出了絡筒機自動投紗系統(tǒng)，提高了紡紗設備的智能化、自動化、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，如圖1所示。該平臺結合了機器視覺技術、機械臂、AGV一體化，可以模擬工人進行車間投紗撿紗工作，能夠在無需任何改造的情況下實現(xiàn)一整條自動化絡筒生產(chǎn)線（多達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

上海天孚實業(yè)有限公司展出了TF-CSJ60A型智能插紗機器人，具體如圖2所示。該設備采用機器視覺技術自動識別紗管進行抓取，自動找頭，自動完成插紗的全套動作；自動識別顏色，防止錯號混紡；還可實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)升級，智能化管理，可完全代替人工進行絡筒工序的生產(chǎn)。

圖2 TF-CSJ60A型智能插紗機器人（雙機高速版）

3 自動打包技術

筒紗是絡筒工序制成的產(chǎn)品，筒紗的配重、包裝及運送原本由人工實現(xiàn)或機器代替部分環(huán)節(jié)實現(xiàn)。為解決人工操作勞動強度大、效率低等問題，國內(nèi)的筒紗自動打包技術日漸成熟，已擁有實現(xiàn)集自動輸送、配重、套袋、打包于一體的筒紗包裝自動化生產(chǎn)線，大大提高了生產(chǎn)效率，促進了智能化生產(chǎn)。

賽特環(huán)球機械（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)采用視覺識別技術進行筒紗質(zhì)量監(jiān)控，對不合格筒紗自動剔除，并可實現(xiàn)筒紗品種自動識別和跟蹤。該系統(tǒng)也可以根據(jù)用戶不同包裝要求進行個性化設計。

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系列筒紗自動包裝機，具體如圖4所示。

圖4 清風系列筒紗自動包裝機

該包裝機采用首創(chuàng)的雙通道配重系統(tǒng)實現(xiàn)精準配重，每包誤差最小可以達到±20 g；采用具有深度學習功能的智能識別紙管系統(tǒng)，可以完美識別各類花紋紙管，利用圖像識別功能檢查多種外形不良筒紗，杜絕人為用錯紙管、不同品種混入及筒紗嚴重成形不良等造成質(zhì)量事故的隱患；獨創(chuàng)的碼垛系統(tǒng)解決了傳統(tǒng)方法存在的倒垛、歪垛風險，能兼容每層2包、3包、4包、5包、6包等形式。

4 織物疵點檢測

在紡織工業(yè)中，機器故障、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)濟損失，因此織物疵點檢測是品質(zhì)控制的重要環(huán)節(jié)之一［2］。在傳統(tǒng)的生產(chǎn)流程中，人工檢查和實驗室測試都耗時費力。通過在工序中增加自動化裝置，生產(chǎn)100%經(jīng)過檢驗的面料，將降低生產(chǎn)成本并滿足用戶需求。基于機器視覺的織物疵點檢測系統(tǒng)，通過工業(yè)攝像機結合補充光源實時對織物表面進行拍攝，并將獲取的織物圖像傳送到圖像采集卡進行處理和分析［3］。

在本次紡機展上USTER公司展出了USTER Q-BAR 2型織物檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)在織物織造區(qū)域監(jiān)控作業(yè)，實現(xiàn)快速早期檢測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型織物檢測儀在過程和最終檢查中使用，實現(xiàn)在空間關鍵工序中無縫集成、保護敏感織物并自動分類，確保質(zhì)量；USTER EVS FABRIQ SHADE型織物色差檢測儀結合了橫向分光光度計和復雜的信息處理功能，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實時對紡織面料進行全幅檢測，提高檢測效率，盎古（上海）科技有限公司推出了盎古視覺檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)還可以對疵點信息，如疵點圖片、經(jīng)緯度坐標等進行記錄，方便處理疵點。

為了檢出不同形態(tài)以及不同大小的疵點，常州工圖視覺科技有限公司推出了紡織瑕疵檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)由正面檢測和背面檢測兩工位構成，檢測幅寬0.5 m～2.0 m，檢測精度在0.1 mm～0.5 mm范圍可選。

5 整花整緯在線監(jiān)測

含有花形的紡織品在印染加工過程中會發(fā)生花形圖案的畸變，為滿足紡織品在高端市場中的需求，對紡織品的緯彎、緯斜以及花形都提出了更高的要求?；跈C器視覺的整花整緯技術通過收集織物圖像信息，對織物的花形經(jīng)緯信息進行定位和收集并進行整花整緯作業(yè)，對織物紋理全幅精確檢測，完成對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器視覺整緯技術的Hawk Vision柔性智能整緯機，實現(xiàn)了具有圖案花形特征紡織品的自動檢測和花形整型，特別適合低張力、大緯斜及無規(guī)律的針織、機織品的矯正。

針對普通光電整緯機和普通圖像整緯機適用范圍窄、檢測精度低等問題，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。該整緯機采用先進的圖像數(shù)字化技術，整理速度快、精度高、靈敏可靠，整理后織物的緯斜、緯彎指標可控制在嚴格的指標范圍內(nèi)。

6 結語

隨著工業(yè)化與自動化技術的發(fā)展，機器視覺技術作為一種高效、實時、精準的檢測處理技術，已經(jīng)廣泛地應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)的市場優(yōu)勢。機器視覺技術可以應用到紡紗到織造整個生產(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。自動化、智能化的紡織技術革新是當今行業(yè)發(fā)展的必然趨勢，機器視覺技術的發(fā)展也將為紡織織造行業(yè)提供強有力的技術支撐，其應用范圍也將越來越廣泛。