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    關(guān)鍵詞:機(jī)器視覺;圓網(wǎng)印花機(jī);圖像傳感器;自動(dòng)對花中圖分類號(hào): TS194 　　　　　　　　

    文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B 文章編號(hào):1673 - 0356 (2006) 03 - 0048 - 03

    控制工程技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用。

　　隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,提高技術(shù)裝備的智能化和自動(dòng)化水平已成為工業(yè)控制領(lǐng)域發(fā)展的重要方向。在現(xiàn)代化工業(yè)大生產(chǎn)中,傳統(tǒng)人工檢測方法已經(jīng)不能適應(yīng)生產(chǎn)自動(dòng)化和產(chǎn)品高外觀質(zhì)量的要求。于是人們開始考慮把計(jì)算機(jī)的快速性、可靠性和結(jié)果的可重復(fù)性與人類視覺的高度智能化和抽象能力相結(jié)合。由此產(chǎn)生了一種新的檢測技術(shù)———機(jī)器視覺技術(shù)。機(jī)器視覺技術(shù)是一個(gè)相當(dāng)新且發(fā)展十分迅速的技術(shù),它在科學(xué)研究的多個(gè)領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用,如宇宙探測、衛(wèi)星遙感、生物醫(yī)學(xué)、軍事、公安、工業(yè)和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域[1 ] 。在工業(yè)領(lǐng)域,機(jī)器視覺技術(shù)的出現(xiàn)極大地減輕了人工檢測的壓力,提高了產(chǎn)品的檢測質(zhì)量和檢測速度[1 ] 。

    作為陜西省教委產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目《圓網(wǎng)印花機(jī)全自動(dòng)閉環(huán)對花控制系統(tǒng)的研究與應(yīng)用》的子系統(tǒng),本研究提出了一種基于機(jī)器視覺的圓網(wǎng)印花機(jī)自動(dòng)對花方法,通過圖像傳感器在線實(shí)時(shí)對印花圖案色位進(jìn)行檢測控制,借助于控制器及時(shí)調(diào)整各印花網(wǎng)筒相對于織物印花圖案色位位置,從而進(jìn)一步提高了對花精度。

    本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理,可靠有效,能提高產(chǎn)品質(zhì)量和工作效率。

    1 　圓網(wǎng)印花機(jī)對花方法的發(fā)展

    目前,在我國圓網(wǎng)印花機(jī)仍是印染行業(yè)中使用最廣泛的印花設(shè)備,其印花年產(chǎn)量占各類印花機(jī)印花總產(chǎn)量的60 %以上。

    但是,圓網(wǎng)印花機(jī)在對花精度上還不是很高,主要受實(shí)際生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)零部件磨損、對花齒輪松動(dòng),以及織物變形等系列因素影響,不僅降低了印花精度,還使產(chǎn)品的殘次品率增加[1 ] 。

    傳統(tǒng)的圓網(wǎng)印花機(jī)對花調(diào)整方法是依靠人工在線目測觀察、判斷來調(diào)節(jié)的。由于人工觀察判別誤差大,對花精度低,勞動(dòng)強(qiáng)度大,且只有當(dāng)印花導(dǎo)帶低速運(yùn)行時(shí)才能進(jìn)行判別,一旦印花導(dǎo)帶在中速以上運(yùn)行,就很難依靠人工在線目測了,因此常會(huì)造成大量的疵布。即用該種方法對花,不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力,而且還造成浪費(fèi),特別是在正常運(yùn)行后發(fā)生的“錯(cuò)花”、“跑花”很難發(fā)現(xiàn),使產(chǎn)品的殘次品率增加,生產(chǎn)效率降低[2 ] 。針對傳統(tǒng)圓網(wǎng)印花機(jī)印花單元運(yùn)行控制存在的主要技術(shù)問題———對花精度不高,全自動(dòng)對花控制系統(tǒng)沒有實(shí)現(xiàn),缺乏在線質(zhì)量檢測/ 監(jiān)測的保證等,目前已開發(fā)的較先進(jìn)的織物圓網(wǎng)印花機(jī)采用的對花方法是[3 ] :在各印花網(wǎng)筒軸上做上特殊標(biāo)記,或當(dāng)織物通過滾輥時(shí)在織物上壓出檢測標(biāo)記,以對應(yīng)于印花網(wǎng)筒上的印花圖案位置;印花網(wǎng)筒初始定位時(shí)人工參與,而運(yùn)行過程中,則通過電子傳感器,對印花網(wǎng)筒軸上或織物上的標(biāo)記進(jìn)行在線檢測,并將測檢信號(hào)反饋到印花網(wǎng)筒的電機(jī),控制印花網(wǎng)筒標(biāo)記位置或印花網(wǎng)筒與織物標(biāo)記之間的距離,以達(dá)到自動(dòng)控制對花的效果。由于這種圓網(wǎng)印花機(jī)僅對印花網(wǎng)筒軸上或織物上的標(biāo)記進(jìn)行檢測,不是直接對織物上的印花圖案色位進(jìn)行檢測,因此當(dāng)織物在印花導(dǎo)帶上出現(xiàn)變形或印花導(dǎo)帶與各印花網(wǎng)筒之間運(yùn)行速度不同步時(shí),依然會(huì)產(chǎn)生套色后的印花圖案色位不準(zhǔn)確的缺陷,還是不能達(dá)到高精度控制印花套色的效果[3 ] 。

    2 　基于機(jī)器視覺的圓網(wǎng)印花機(jī)自動(dòng)對花系統(tǒng)設(shè)計(jì)

    2.1 　機(jī)器視覺系統(tǒng)的組成

    (1) 硬件系統(tǒng)的組成　機(jī)器視覺硬件系統(tǒng)包括:圖像傳感器(成都永智科技有限公司的威視系列VC2913D 彩色攝像機(jī)) ,圖像采集卡和專用計(jì)算機(jī)。系統(tǒng)的工作過程為,使用CCD 攝像機(jī)以一定間隔攝取印花圖像,再通過美國NI 公司的圖像采集卡PCI21411 將攝像機(jī)輸出的視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)中,并顯示在計(jì)算機(jī)的顯示器上。

    (2) 軟件系統(tǒng)的組成　機(jī)器視覺軟件系統(tǒng)由檢測管理軟件和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組成。檢測管理軟件對印花圖像進(jìn)行圖像去噪、邊緣檢測、特征提取、模板匹配等處理,從整體圖像中分出各個(gè)單色圖案,并確定出各個(gè)單色圖案之間的相對位置。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)用于存儲(chǔ)不同圖案的特征參數(shù)和各種統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

    2.2 　系統(tǒng)總設(shè)計(jì)

    本系統(tǒng)采用成都永智科技有限公司生產(chǎn)的威視系列VC2913D 彩色攝像機(jī)作圖像傳感器,在線以一定間隔攝取印花圖像,再通過美國NI 公司的圖像采集卡PCI21411 將攝像機(jī)輸出的視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)中,并顯示在計(jì)算機(jī)的顯示器上。對于輸入的圖像,經(jīng)控制器( PC 機(jī)或工控機(jī)) 里的處理單元進(jìn)行相關(guān)圖像處理及模式識(shí)別之后,確定出各個(gè)單色圖案之間的相對位置,并與設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)印花圖案套色位置進(jìn)行對比處理,及時(shí)將處理后的信號(hào)輸出,最后通過控制器自動(dòng)控制、調(diào)節(jié)各印花網(wǎng)筒相對于織物印花圖案色位位置,提高印花精度。

    系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理,其框圖如圖1 所示。

    該圓網(wǎng)印花機(jī)自動(dòng)對花系統(tǒng)有兩大特點(diǎn),一是在檢測點(diǎn)上有新的創(chuàng)意,采用了直接從印花布面上在線檢測花位誤差的方法。當(dāng)存在誤差時(shí),系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)校正圓網(wǎng)位置,形成真正的花位閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)。二是該系統(tǒng)利用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、圖像處理技術(shù)與軟件識(shí)別的方法,從初始定位到全程動(dòng)態(tài)對花,實(shí)現(xiàn)了智能式檢測與控制。