紡織企業(yè)的整理工序用于檢驗、修理織布過程中出現(xiàn)的各類質(zhì)量問題，目前國內(nèi)紡織企業(yè)在布匹的檢驗上均采用人工的方式。驗布時，由檢驗人員在一定的光源下觀察布面狀況，遇到疵點時在布面上打下標記，隨后由修布人員根據(jù)標記修理布面上的相應疵點。采用人工驗布的方式耗費人力多、速度慢、人眼易疲勞、檢驗連續(xù)性差。隨著國內(nèi)用工成本的不斷上升，對基于視覺檢測的自動驗布機有所需求。逐步采用自動驗布機進行布面質(zhì)量控制，節(jié)約人力成本，也是未來紡織企業(yè)的一種發(fā)展趨勢。為了適應這一變化，長嶺紡電公司研制生產(chǎn)了能夠替代人工驗布的FS220自動驗布機(以下簡稱FS220)，對于提高紡織企業(yè)布匹質(zhì)量水平、增進紡織企業(yè)經(jīng)濟效益有著重要意義。
1．組成及工作原理
1.1組成
FS220由布面牽引系統(tǒng)、視覺系統(tǒng)、圖像識別系統(tǒng)、標記系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成，組成框圖見圖1。
1.2工作原理
    布面牽引系統(tǒng)對布面進行清潔、平整擴幅后添加一定張力使布面平穩(wěn)通過檢測區(qū)，視覺系統(tǒng)中LED光源照亮整個布面，4個CCD相機高頻采樣布面圖像，通過圖像采集卡將圖像數(shù)據(jù)傳送到工業(yè)控制計算機中，圖像處理分析軟件采用多線程技術對所得到4個CCD相機的布面圖像并行進行圖像處理、理解、識別等，判斷當前布面上是否存在需要修正的疵點。如果存在疵點，則顯示該疵點圖像并通過串口向下位機發(fā)送控制命令，在布面的相關位置進行標記，方便修布人員對布面進行修理。布匹測試完成后，自動停止，可以連接下一布匹并繼續(xù)進行測試，具體工作原理如圖2所示。
2．布面牽引系統(tǒng)
    布面牽引系統(tǒng)用于牽引布面平穩(wěn)通過檢測區(qū)，同時對布面進行平整、清潔等工作。布面牽引系統(tǒng)主要包括清潔裝置、對中裝置及牽引裝置。
    清潔裝置負責對織物的兩個表面進行清潔工作，避免因附著在織物上的線頭、飛花等雜物影響處理單元的識別。刷下的線頭、飛花和灰塵通過抽塵管道排出。清潔裝置上裝有漫反射式自動開關，用于檢測本卷布匹是否已經(jīng)測試完畢，如果全部測試完畢，則需自動停止驅動機構，等待下一步操作。
    對中裝置通過光電傳感器對織物位置進行偵測，實時控制擺動羅拉把織物移動到合適的位置，并且通過擴幅羅拉對織物展平，消除皺折。
    牽引裝置通過減速機驅動導布輥，壓輥通過氣缸將布匹壓在導布輥上，勻速牽引織物。通過改變變頻器頻率來調(diào)節(jié)織物速度，當前有15m/min、30m/min 、60m/min、120m/min四檔可設速度。同時通過鏈輪，曲柄機構，帶動擺布裝置運動，將布匹擺折整齊。
3．視覺系統(tǒng)
    視覺系統(tǒng)用于將檢測的布匹轉化為圖像，并對圖像進行傳輸、采集。視覺系統(tǒng)包括光源、相機、鏡頭、圖像采集卡。視覺系統(tǒng)采用4個4K CCD相機，單個相機有效檢測范圍550mm，4個CCD相機在一條直線上均勻分布，整個驗布系統(tǒng)檢測區(qū)域2.2m，檢測精度0.134mm/pixel。線性相機采集區(qū)域可以調(diào)節(jié)，以便能獲得亮度均勻，紋理清晰的圖像。通過調(diào)整相機安裝座的旋轉角度，調(diào)整各個相機的檢測位置。每個CCD相機配有鏡頭，考慮到相機調(diào)整方便，每個相機的檢測區(qū)域放大到570mm，系統(tǒng)放大倍率為40.96/570=0.0719。光源系統(tǒng)采用高亮LED光源進行照明，光源系統(tǒng)為正向背光方式，光源角度在80°～85°，能夠充分顯現(xiàn)布面疵點特征。
    圖像采集卡選用定制的高速圖像采集卡，負責將CCD相機采集的圖像數(shù)據(jù)傳送到計算機進行處理，圖像采集卡和相機之間采用CameraLink傳輸協(xié)議，板上帶有緩存，數(shù)據(jù)傳輸率高，每個圖像采集卡可以負責一個相機圖像的傳輸。數(shù)據(jù)采集卡與工控機的接口采用PCI-E接口，可以高速地傳遞圖像數(shù)據(jù)。
4．圖像識別系統(tǒng)
    圖像識別系統(tǒng)的核心內(nèi)容是坯布疵點的檢測和識別。疵點檢測過程包括織物圖像采集、圖像預處理、圖像分析和特征值提取，由于機織物是由經(jīng)紗和緯紗相互交織而成，其表面具有明顯的紋理特征。而疵點是由經(jīng)緯紗線不規(guī)則交織形成的，其紋理明顯區(qū)別于規(guī)則交織形成的正常紋理。基于這種差異，提出了布面疵點的檢測方法。
    圖像識別系統(tǒng)主要思想是通過圖像空間域的變化，突出疵點特征。圖像變換經(jīng)歷了圖像分割、高斯濾波、直方圖初步識別、二值化、輪廓變換、疵點識別等主要過程。
圖像采集系統(tǒng)每次傳送4096×512大小的圖像，圖像分割將圖像分為512×512大小的圖像，方便圖像處理。高斯濾波實質(zhì)上是一種信號的濾波器，其用途是圖像的平滑處理，濾波器就是建立的一個數(shù)學模型，采用卷積方式進行計算，通過這個模型來將圖像數(shù)據(jù)進行能量轉化，突出圖像的特征，排除掉低能量的噪聲部分。直方圖表示數(shù)字圖像中每一級灰度與出現(xiàn)的頻數(shù)間的統(tǒng)計關系，用橫坐標表示灰度級，直方圖能給出圖像的概貌性描述，例如圖像的灰度范圍、每個灰度級的頻數(shù)和灰度的分布、整幅圖像的亮度和平均明暗對比度等，正?？椢飯D像的直方圖分布應符合正態(tài)分布，出現(xiàn)疵點的織物圖像則不完全符合正態(tài)分布，根據(jù)這一原理根據(jù)直方圖統(tǒng)計結果確定閾值點并初步判定該幅圖像上是否含有織物疵點。二值化是根據(jù)直方圖確定的閾值將圖像轉化為二值圖像，方便判斷，小于閾值的點為黑色，大于閾值的點為白色，通過二值化變化使得布面疵點的特征更加顯現(xiàn)。根據(jù)布面疵點，采用雙向閾值進行二值化的變化。輪廓變換是圖像處理中從圖像中識別幾何形狀的基本方法之一。輪廓變換通過計算二值圖像的面積或者周長進而計算疵點的大小，通過門限比對實現(xiàn)疵點的識別。
    布面疵點種類較多，按照布面疵點的分類，每一類均設計了專門的識別算法，可以分為棉雜（棉球）、竹節(jié)（多緯）、跳紗、異纖、緯縮、斷經(jīng)、斷緯（百腳）、稀弄（密路）、緯縮（經(jīng)縮）、滿天星等算法。疵點的分類算法與疵點的空間變換相結合，共同完成布面疵點的識別。
    四個相機同時工作，處理的數(shù)據(jù)量較大，在60m/min的速度下，相機采樣行頻達到了7.5k，每秒中處理的數(shù)據(jù)量達到了120M字節(jié)，對于每幅4096×512的圖像處理時間要求控制在67ms內(nèi)。針對4個CCD相機，處理系統(tǒng)采用四核高性能工業(yè)控制計算機，軟件中采用多線程進行并行處理，充分利用計算機資源。其中4個線程進行圖像采樣、處理、疵點判斷，1個線程進行疵點的匯總、統(tǒng)計。經(jīng)過測試，處理每幅圖像的時間為28ms～30ms，完全滿足了實時性要求。
5．標記系統(tǒng)
    標記系統(tǒng)負責在布疵區(qū)域的布邊進行墨點標記，同時自動尋找布邊。在布上標記是一種比較經(jīng)濟實用而又可靠的方法，采用特殊的可消除墨水進行標記，墨水經(jīng)過20天左右的時間會自動消失，不會對布面產(chǎn)生任何不好的影響。布邊標記系統(tǒng)，為布面疵點位置的相應布邊位置作查找標記，提供了一種自動追蹤布邊并作標示的裝置；當識別到布面疵點時，在相應位置的布邊作一標示，表明布匹該位置處存在布面疵點。修布工人在此位置打開折疊的布匹，就可以快速、方便的查找到布面疵點，進行修理。
    噴墨裝置采用的噴槍，其工作原理是電磁閾得電后，控制壓縮空氣打開霧化壓縮空氣閾芯和墨水閾芯，噴到織物表面上，形成標記。噴槍是一種氣動設備，對于噴墨的控制可以通過開關噴槍上的電磁閾進行。
6．控制系統(tǒng)
    控制系統(tǒng)主要負責控制壓輥電機的運轉、清潔與擴幅裝置的啟停、無布自停和標記系統(tǒng)的正常工作、漫反射開關的檢測等。控制系統(tǒng)和計算機系統(tǒng)之間采用RS232通訊，接收計算機系統(tǒng)指令，并將布面牽引系統(tǒng)的狀態(tài)報告至計算機系統(tǒng)。由于控制系統(tǒng)以控制為主，計算為輔，軟件設計采用匯編語言。
7．部分軟件
    FS220監(jiān)控識別軟件是整個系統(tǒng)的核心，包括參數(shù)設置、結果查詢、測試、自檢、幫助系統(tǒng)等功能。其中參數(shù)設置包括與識別相關的設定參數(shù)、速度參數(shù)、氣閥狀態(tài)及幅寬設定等。參數(shù)可以按照品種進行保存，參數(shù)的修改通過密碼進行保護，只有紡織企業(yè)工藝管理人員才能有權限進行參數(shù)的修改，而操作人員只需按照存儲的品種重取參數(shù)即可。自檢可以檢查視覺系統(tǒng)、通訊、標記系統(tǒng)等，方便維修。主界面如圖4所示。
8．機器特點
    ①檢測精度高，采用高性能的進口4K線陣相機，采集頻率高達10KHZ。
    ②光源系統(tǒng)采用高亮、長壽命LED光源，保證了布面疵點的識別。
    ③智能布邊標記系統(tǒng)，能夠自動尋找布邊并將布邊標記閥移至布邊，特殊的布邊標記方式方便布面修理。
    ④對各類疵點進行分類，對布面質(zhì)量作出客觀有效的評價。
  &n