基于機器識別的全自動服裝模板縫紉技術(shù)解析*

秦俊舉 曹選平

成都紡織高等專科學(xué)校機械工程學(xué)院 四川 成都 611731

引言

這些年來，我國的服裝行業(yè)得到了良好的發(fā)展，與此同時，隨著人工成本和原材料成本的不斷提升，導(dǎo)致傳統(tǒng)服裝加工業(yè)面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。生產(chǎn)效率低下、招工難、高成本的勞動力、工作流程老化等等，都直接阻礙了服裝行業(yè)的健康發(fā)展。所以，為了能夠有效解決這一問題，就必須要實現(xiàn)服裝產(chǎn)業(yè)的數(shù)字化和自動化管理。在縫制服裝的過程之中，人工成本和設(shè)備維護成本較高，人們迫切需要尋找性價比更高的自動化技術(shù)。由此，生產(chǎn)工藝模板技術(shù)逐漸走進了人們的視野之中。

1 基于機器識別的全自動服裝模板縫紉技術(shù)的誕生背景

早在二十世紀(jì)六十年代，德國最先提出服裝模板，主要運用于西裝帶蓋和襯衫領(lǐng)子等工序上。但是在這一時期，服裝制作以鋼板制作為主，故而缺乏較強的實用性，沒有得到大規(guī)模的推廣。很快，日本緊隨其后，研發(fā)出有機玻璃制作模板，優(yōu)化服裝模板工藝，增加工藝模板的使用工序，極大的推動日本工藝模板的發(fā)展，實用性較強。和傳統(tǒng)的工藝模板相比較而言，借助服裝模板生產(chǎn)服裝，能夠保障最終的產(chǎn)品質(zhì)量。隨著時代的不斷發(fā)展，我國服裝行業(yè)也在不斷發(fā)展，開始注重全自動服裝模板的縫紉技術(shù)的研究?？蒲腥藛T針對服裝零部件工藝模板，展開智能化研究。對夾克口袋、創(chuàng)新袖開叉等工藝進行設(shè)計與改革，有效的優(yōu)化工藝流程，提升服裝生產(chǎn)質(zhì)量與效率。不僅如此，人們也注重服裝模板的智能化應(yīng)用，并展開詳細(xì)分析。不過我國的模板技術(shù)發(fā)展時間較短，自動化流行線設(shè)計暫時無法全面落實。在這樣的背景下，機器識別的全自動服裝模板縫紉技術(shù)誕生了。人們借助機器識別技術(shù)，開展服裝制作工藝，在一定程度上，縮短加工時間，提升加工質(zhì)量，推動服裝工藝模板的高效化、標(biāo)準(zhǔn)化、流水化生產(chǎn)，促進我國服裝行業(yè)的健康發(fā)展。

2 機器視覺

什么是機器視覺？通俗而言，就是機器取代人眼，原先由人眼觀測，現(xiàn)在由機器觀測。和人眼相比較而言，機器視覺具備精準(zhǔn)度高、速度快、延展性強等強有力的優(yōu)勢。因此在當(dāng)下的自動化生產(chǎn)時，機器視覺被大量普及和使用，有效地推動了行業(yè)生產(chǎn)，促進了生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率的有效提升。全自動縫紉工藝的出現(xiàn)，可以有效地提升縫紉質(zhì)量，減少勞動力，節(jié)約生產(chǎn)成本，提升生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

2.1 智能視覺

想要用智能化的軟件去處理圖形，一般是借助于工業(yè)攝像頭，以此來完成樣片、原料等圖像的搜集工作[1]。根據(jù)圖像處理技術(shù)，對輪廓、邊緣進行識別，從而進一步地將樣片和原料的外框自動生產(chǎn)出來。同時還可以及時地識別出原料的誤差之處，在此基礎(chǔ)之上，進行排料工作，幫助服裝設(shè)計者進一步的開展修改和設(shè)計工作。第一，邊緣識別。提取出紙樣的把邊緣線，借助輪廓提取算法，開展掃描像素點工作。如果原圖在掃描的過程之中，出現(xiàn)一點是黑色的情況，而且在其周圍還有八個黑點，就可以確定，其為圖像外部點，必須要及時進行刪除。如果呈現(xiàn)出相反的情況，那么就可以確定是圖像邊緣點，工作人員可以把黑色變?yōu)榧t色。在開展sobel邊緣算子工作時，每一個像素點，都需要和這兩個矩陣作卷積。在垂直邊緣之中，第一個矩陣有了響應(yīng)；在水平邊緣處第二個矩陣有了響應(yīng)。采取兩個卷積里的最高值作為剃度值，然后進行輸出，利用門限的控制工序，讓每一個剃度值都生成相對應(yīng)的輪廓圖[2]。之后，提取輪廓，全部挖空了內(nèi)部的像素點之后，就已經(jīng)完成了二值圖像輪廓的提取工作。在亮點的周圍，如果八個像素點都為亮點，這一點就能夠看作是內(nèi)部點。如果不是，那么就是輪廓點。

2.2 復(fù)雜機械本體

實現(xiàn)裁剪工作、制模工作、縫紉工作的全自動管理，借助模板機、裁割機、自動縫紉機、機械手等機械設(shè)備。以此來保證機械本體與機頭實現(xiàn)x/y/z不同方向的自由運動。其主要包含了x/y/z導(dǎo)軌、作業(yè)臺面、機械傳動、真空吸附體系、落刀機構(gòu)等等。在y橫梁上面安裝銑刀、輪刀等設(shè)備，如此這般，就可以有效的開展裁剪和制模工作。這種技術(shù)，能夠有效促進模機械手和上下料機自動化程度的有效提升。在模板之中，所有的面料制備相應(yīng)的面料，進一步保證開模、合模的自動化管理。完成合模之后，要在最短的時間里面，放到自動縫紉機里面。借助電機驅(qū)動，通過自動縫紉機進一步將模板放到已經(jīng)設(shè)置好的位置里面，如此這般，就能夠保證縫紉工作的全自動化。對機器斷線的情況進行有效的檢測，保證機械傳動的精準(zhǔn)化。根據(jù)實際的工作情況，對慣性、應(yīng)力等進行分析，對機器設(shè)備內(nèi)部的持續(xù)動力學(xué)性質(zhì)進行有效的預(yù)測，準(zhǔn)確的計算出其固定頻率，降低疲勞、機械共振等問題的出現(xiàn)概率，盡量保證工作質(zhì)量。

3 基于機器識別的全自動服裝模板縫紉技術(shù)解析

3.1 裁剪和縫紉

就我國目前服裝行業(yè)的發(fā)展情況而言，普通尖刀的運用較為普遍。借助電機落刀和電磁鐵，進行有效切割。但是這種機械，只能夠切割一席比較堅硬的紙樣，無法切割軟性材料，比如說制作服裝的布料。加入震動刀，提升振動頻率，可以切割多種材料，包括布料、皮料、膠片、蜂窩板等等，可以切割二十毫米厚的材料。設(shè)計氣動輪刀，借助強有力的氣壓，提升切割的壓力，保證壓力傳感器和控制系統(tǒng)的最優(yōu)化，進一步實現(xiàn)自動化切割，及時地將凹凸不平的問題進行有效解決。控制轉(zhuǎn)刀電機，實現(xiàn)主動轉(zhuǎn)刀，減少切割機械對材料產(chǎn)生的壓力。只有這樣，菜可以更加高效率的進行合成革、棉布等織物的有效切割[3]。此模板借助自動縫紉技術(shù)，所以并不需要人工操作。工作人員可以直接在模板里面放入布料，機械就可以進行全自動化的縫紉。這樣的話，人工成本就可以有效降低?，F(xiàn)在切割過程之中遇到的突出問題是，面料會出現(xiàn)發(fā)黃的情況，將其鋪設(shè)在工作臺上，開啟抽風(fēng)機，將工作臺與面料進行緊密聯(lián)系，將煙塵及時抽走，以此來杜絕切割的時候，煙塵熏黃面料的情況。借助空壓機，保證進氣效果，將煙塵和揮發(fā)物吹走，如果采用的氣體是氮氣，那么效果會更好。

3.2 圖像處理

就真皮這種天然的材料，經(jīng)常會出現(xiàn)結(jié)巴、破損的情況，因此一定要準(zhǔn)確識別其光條和紋理，以免產(chǎn)生斜排、倒排的情況。借助工業(yè)數(shù)字相機，拍攝下樣衣或者樣片。然后根據(jù)系統(tǒng)采集到的信息，將需要切割和裁剪的原料圖像，通過邊緣檢測，濾波等工序處理。借助計算機只能圖像處理方式，自動化表示皮革或者是樣片的大小和輪廓。把皮革結(jié)巴或者是破損的地方，將布料的光條和紋理信息，制成的數(shù)字圖像，然后進行矢量化工作，最終產(chǎn)生文件格式，被cad所讀取[4]。這樣的話，服裝工作者就可以根據(jù)圖像信息，進行詳細(xì)的修改，保證工作質(zhì)量。借助曲線擬合技術(shù)，保證工藝數(shù)據(jù)的順利形成。從而為之后的制模、切割、縫紉等工序，提供扎實的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，便于開展縫紉工作，實現(xiàn)自動化管理。

3.3 排料技術(shù)

借助計算機圖形學(xué)優(yōu)化技術(shù)，可以保證對樣片外框和材料外框進行全自動排料，以此來提升原料的使用率。在過去，一般都是由排版師按照多年的工作經(jīng)驗，進行人工排料工作。眾所周知，排料并不是一件簡單事情，工作量非常大，人工操作的效率低，同時失誤率也比較高，無法保證排料質(zhì)量。借助計算機技術(shù)，可以實現(xiàn)排料工作的智能化管理，不僅僅具備豐富的排料經(jīng)驗，還具備超強的便捷性與靈活性，能夠提升材料的使用率。利用計算機開展排料工作，能夠開展多次試排工作。還可以用計算機，精準(zhǔn)的計算出排料圖的詳細(xì)用料量。對樣片的組合模式進行明確，如此這般，提升面料的使用率。根據(jù)不同的需求，自動化分區(qū)面料質(zhì)量，一般來說，可以分為四個區(qū)域。通過計算機，將布料的具體信息讀取出來，并呈現(xiàn)在使用者面前。使用者就可以根據(jù)這一信息，實現(xiàn)自動化工作。在排料工作結(jié)束了以后，借助模板縫紉技術(shù)，進行精準(zhǔn)的計算，然后得出制模、切割、縫紉等工藝信息，在控制平臺里面輸入所有的信息，完成自動化作業(yè)。

3.4 控制平臺

ARM9($3c2440)芯片是這個平臺的人機界面，wince是其內(nèi)部設(shè)置的操作系統(tǒng)，同時還配備了七寸的觸摸屏，相應(yīng)的鍵盤和存儲設(shè)備缺一不可。借助工業(yè)相機圖像，來開展設(shè)置和顯示工作。在控制平臺里面，設(shè)置了豐富多樣的通訊端口，比如說SD卡、USB借口、網(wǎng)絡(luò)接口等等。接口的多樣性，保證了平臺和計算機的有效連接。優(yōu)化線路，深入了解運動過程，最大程度上保證互聯(lián)網(wǎng)的價值。借助控制平臺，可以遠程管理各種設(shè)備，對設(shè)備可能出現(xiàn)的故障進行及時的檢測，同時借助互聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)信息的有效傳遞。嵌入式控制平臺借助DSP+FPGA的運動控制器，開展浮點運算工作。一般以硬件插補技術(shù)和實時多任務(wù)控制技術(shù)為主。這樣就可以迅速的傳輸指令，借助電機控制、輔助信號控制和檢測等技術(shù)，提升機器的運作效率。在開展圖像處理工作時，工作人員必須要加以重視。只有保證了處理技術(shù)的精準(zhǔn)度，才可以保證后續(xù)裁剪工作和縫紉工作的順利開展，提升其準(zhǔn)確度。借助嵌入式控制平臺，開展實踐工作，保證實現(xiàn)全自動化的瘋?cè)思夹g(shù)，實現(xiàn)服裝產(chǎn)業(yè)由制造業(yè)到“智造業(yè)”方向發(fā)展的最終目的。

3.5 智能吊掛系統(tǒng)

在過去的服裝生產(chǎn)過程之中，完成一道服裝工序以后，工人們需要將半成品搬運到下一個工作流程之中。搬運過程中會耗費大量人力、時間和財力，工作效率低下。借助RFID技術(shù)，由機器識別各個半成品，借助軟件系統(tǒng)，進行控制流轉(zhuǎn)。如此一來，一個工序完成以后，就可以自動運輸?shù)较乱还ば蛑校瑢崿F(xiàn)智能化加工。借助吊掛系統(tǒng)，能夠有效避免人工搬運情況，降低人工成本，提升工作效率，保證流轉(zhuǎn)速度。半成品在吊掛上，還能夠維護工作間的整潔度。

4 結(jié)束語

在服裝行業(yè)之中運用全自動模板縫紉技術(shù)，可以促進產(chǎn)業(yè)的智能化發(fā)展，提升服裝行業(yè)的工作效率，保障服裝質(zhì)量，節(jié)約服裝生產(chǎn)成本，這對于服裝企業(yè)而言，是有百利而無一害的重要舉措。借助這項技術(shù)，能夠促進我國服裝產(chǎn)業(yè)快速穩(wěn)定的朝著自動化方向發(fā)展，從而刺激經(jīng)濟市場，打下國外自動化設(shè)備的價格，彌補我國服裝產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)上的缺陷，推動我國服裝產(chǎn)業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展，為我國的經(jīng)濟增長貢獻出積極力量。