基本信息
- 项目名称：
- 基于视觉测量的纬编织物质量检测系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 纬编织物质量视觉在线检测系统综合机器视觉检测、视觉驱动技术，以自动化代逐件检测的方式替现有的人工抽检测，实现了对织物横纵密度的智能检测，对各种测量参数进行了量化，系统的总精度小于1%。
- 详细介绍：
- 因质检手段落后而导致的胚布质量不合格，返工率高，原材料浪费大，使我国纺织业的利润空间非常微薄，项目组以此为契机，以引进吸收再创新的模式，综合机器视觉，自动化技术，研发了“基于视觉测量的纬编织物质量检测系统”针对纬编织物胚布这种占我国纺织业出口比例中最高的织物种类，以先进的自动化视觉检测手段，代替传统的人工检测方式，提高了检测的效率和检测的精准度，其检测图像分辨率可达0.01MM，并使标准纬编织物单位长度内多线圈图像的采集，分割，提取，识别和统计时间小于1秒。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 设计目的： 项目组研发了“基于视觉测量的纬编织物质量检测系统”，该系统能对作为纺织行业中重要质检数据的“织物面拉密度”进行高精度、智能检测。 织物面拉密度对织物后期工艺和最终成衣的多项性能都有影响，我国现检测方式以人工手拉目测为主，存在检测效率低，精度差，不能逐件检测等问题。 基本思路： 依照人工手拉检测工艺流程，综合机器视觉，视觉伺服技术，研发了视觉测量与处理模块、针织物张力控制模块、光源控制模块和执行机构模块，构建此系统。 创新点 1. 量化拉力参数，使用自动化伺服机构实现拉力的量化和控制，可精确设定检测时的拉力值，精度达到100g，实现多类型织物质量检测。 2.研究具有完全自主知识产权的纬编织物视觉检测技术,视觉伺服技术；实现织物线圈快速分割，织物密度统计等算法；研制了专用高精度视觉采集传感器。 3.研制用于纬编织物密度测量的专用光源，采用LED小倾角照明模式，实现对目标的高对比度、无阴影光照，规范了密度检测手段环境光源和视觉采集参数（含焦距、视场等）。 技术关键： 1.设计定量的自动伺服拉伸机构，便于获得布料拉伸长度、拉力大小数据。 2.设计织物测量的专用恒流光源，光源亮度稳定并可调控，同时隔绝环境光干扰。 3.研究通用性强的纬编针织物横、纵密度算法，算法准确、高效。 主要技术指标： 系统检测精度为0.005mm，误差控制在1%以内，且其标准纬编织物单位长度内多个线圈像的采集、分割、提取、识别和统计的总时间小于1秒。
科学性、先进性
- 1.使用具有130万像素的CMOS图像传感器作为采集单元+DSP处理器+ARM处理器的多核方案，具备了强大的前端数据处理能力，可运行复杂的图像算法，目前国内尚无同类型的专用的织物检测传感器。 2.研发具备自主知识产权的纬编织物线圈图像识别、分割、提取等处理算法及相应的程序实现。 3.为实现纬编织物面拉密度的量化检测，构造了面拉密度测量自动化伺服机构：在加拉力状态下，将织物以恒力拉伸至一定范围，再进行视觉密度测量，同时还研制了与视觉检测配套的定位、拉伸、进出料、校准等机构，该技术在国内处于领先。 4.硬件体系设计采用嵌入式低功耗模式和开放式结构，预留硬件扩展接口和空间，便于用户二次开发，所有的检测数据记录都能转存到SD卡上。 5.研发纬编织物检测专用光源，检测光源具备自适应/手动调整的功能，为绝大部分纬编织物提供良好的检测照明。采用高密度的LED阵列匀光板构成智能调节型照明系统，设计专用的封闭式遮光罩，有效消除环境光的各种干扰，该光源技术可与国外同类产品相媲美。
获奖情况及鉴定结果
- 2011年5月10日，经xx省科学技术信息研究所（国家一级科技查新咨询单位）查新
作品所处阶段
- 样机已完成
技术转让方式
- 拥有自主知识产权
作品可展示的形式
- 实物，现场演示，录像，样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 1.该项目用于我国纺织业纬编织物密度的高精度检测，旨为我国的纺织业提供高性价比检测装备，因其系统能量化检测参数，则亦可为我国组织编写相关的行业标准提供依据。 2.作品对各种纬编织物的面拉密度进行精确的逐件测量，实现全程在线记录，并将其所记录的数据形成数据库，方便日后的查询和复检。该项目对企业的产品质量检测与保证体系有突破性的贡献，改善我国纺织品低质的国际形象，加强了企业的竞争力，使其能在国际纺织市场中获取更大的利益。 3.作该项目具有专用纬织物检测工业视觉相机（传感器），其内置的由高速处理芯片和大容量存储器构成的嵌入式图像采集处理单元，可实现检测数据的本地采集、处理、存储和传输。 4.系统以10.4英寸液晶屏和四线电阻式触摸屏作为用户输入输出接口，操作采用图形交互界面，步骤简单并高效、控制方便，易于纺织工人使用。 5.作品打造了具有完全自主知识产权的软/硬件平台，为其产业化提供完善的支撑。若在纺织企业中得以有效推广，将会给企业带来数亿的直接经济效益，间接经济效益超过十亿。
同类课题研究水平概述
- 纺织业是我国传统经济支柱，同时也是我国具有较强国际竞争力的产业。长久以来，我国纺织品主要以半成品形式进入国际市场，这部分的利润值并不高，且每年因我国纺织企业的质检设备落后，造成返工所浪费的成本占总成本的比例高达9%，因和各国的检测方式不同，而造成了大量胚布的不合格，原材料的浪费，企业成本增加，利润空间减少。 以其中出口量最大的纬编针织物来说，它的各种特性都会对最后的成衣性能产生影响，特别是线圈密度，线圈密度又称面拉密度，是表示针织物在一定沙线度条件下的疏密程度，通常用规定长度的线圈数来表示，有横密度和纵密度两种，面拉密度对织物的保暖性，透气性和延展性等影响很大，特别是对织物的外观，因而对织物后期的工艺起着决定性的作用。目前我国主要以人工抽检的方式来确定某批胚布的面拉密度，人工方式必然存在着误差，且随机性较大，测量结果也不具备可重复性。这对我国的纺织企业来说是很大的硬伤，对于这种本来附加利润值不高，竞争充分的产业，提升其质量，降低原材料消耗，会为企业带来不可估量的经济效益。 计算机视觉检测技术是建立在计算机视觉研究基础上的一门新兴检测技术，始于20世纪70年代。计算机技术的进步，特别是集成电路技术的发展，计算机视觉理论的创新和完善，成为工业视觉系统飞速发展的基础。到20世纪90年代，在工业发达国家工业视觉检测系统已得到了广泛的使用，在美国、意大利、英国等发达国家，机器视觉检测已广泛应用于整个纺织行业，其原料选择、纺织工艺、成衣设计、质量控制等关键环节均使用了视觉检测技术，保证了其纺织品的高品质、高价值。 我国现有的基于图像处理的密度自动测量研究多是在纬编织物自然状态下测量其密度。这种测量方法存在织物密度信息不够清晰的问题, 且自然状态下，纬编织物容易卷曲, 使测量结果存在一定偏差。本项目能在自然状态和恒定拉力两种情况下对胚布检测，获取清晰的图像，得到精确的面拉密度。 目前为止我国纺织行业还没有成熟的纬编织物视觉在线检测系统产品，出于技术垄断的需要，国外也限制了此类型产品的出口，所以项目组综合视觉检测技术、视觉伺服技术，研发高精度纬编织物视觉在线检测系统并实现了逐件检测，既为我国的纺织行业提供了先进、方便、高效、高性价比的纬织物质量检测装备，为织物厂商带来巨大的经济效益，还填补了我国在这方面的技术空白，产生了多方面的效益。
