机器视觉在纺织智能化中的应用进展

王蕾 潘如如 周建 高卫东

（江南大学，江苏无锡，214122）

机器视觉是以计算机模拟人的视觉功能，从客观事物的图像中提取信息，进行处理并加以理解，最终用于实际检测、测量和控制。纺织行业为提高自身竞争力、降低生产成本，对设备自动化、智能化的需求越来越迫切。将机器视觉与纺织生产结合，可以大大降低纺织企业依赖人工操作导致的稳定性差、主观性强等缺点，减少用工成本，有效提升纺织生产装备自动化和智能化水平，为稳定生产高品质产品提供必要条件［1］。2020中国国际纺织机械展览会暨ITMA亚洲展览会（以下简称纺机展）已落下帷幕，来自中国、德国、意大利、日本以及瑞士等国家和地区的1 200余家展商携新品精品共同亮相。本研究结合纺机展参展情况对机器视觉在纺织关键加工流程中的应用现状及技术特点进行总结评述。

1 棉花异纤清除处理

棉花异纤清除机是一种在线自动检测清除原棉中混入的异纤、异物的设备，针对不同生产线设备状况和用户要求，可串联安装在清梳联、清棉成卷线中。为解决传统纺织业中人工挑拣杂质异纤带来的效率低、成本高等问题，借助机器视觉技术，棉花异纤清除机可以高速采集棉花图像，结合不同的异纤识别模块，提高棉花异纤的识别率与清除率。

北京大恒图像视觉有限公司展出了A系列异性纤维分拣机、棉籽异纤机、讯洁系列羊绒异纤机等。其中，A系列异性纤维分拣机检出率比V系列提高10%以上，对去除白色和青灰色编织线有重大突破，误检喷花量降低20%，可翻转灯箱管道，便于维护，设备占地面积小，安装方便。讯洁系列羊绒异纤机采用多台高分辨率相机同时进行检测分析，可以识别直径20μm以下的异色羊绒，自动将羊绒原料中的异纤、异色羊绒清除，提高羊绒产品的品级，节省大量人工，并且喷阀间距小，可以确保最少的原料损失，安装方便，可以嵌入梳绒流程中进行异纤清除。

陕西长岭纺织机电科技有限公司展示了最新的CS810型棉花异纤清除机。该机器可实现信息可视化，配合特殊设计不同频谱高频光源进行光电检测，在识别软件的控制下自动检测棉花中的各类“三丝”，综合清除率大于80%。

2 自动络筒机人工智能投送

传统的自动络筒机上需要人工补充纱管，不但影响运行效率还增加了用工量。为降低络筒工序用工，减轻工人劳动强度，节约企业用工成本，展会上多家企业推出了络筒机自动投纱系统，提高了纺纱设备的智能化、自动化、数字化。

深圳市微埃智能科技有限公司展出了人工智能捡纱投纱平台，如图1所示。该平台结合了机器视觉技术、机械臂、AGV一体化，可以模拟工人进行车间投纱捡纱工作，能够在无需任何改造的情况下实现一整条自动化络筒生产线（多达72锭），投纱效率为1 500管/h，有效提升投纱效率。

图1 人工智能捡纱投纱平台

上海天孚实业有限公司展出了TF-CSJ60A型智能插纱机器人，具体如图2所示。该设备采用机器视觉技术自动识别纱管进行抓取，自动找头，自动完成插纱的全套动作；自动识别颜色，防止错号混纺；还可实现远程数据升级，智能化管理，可完全代替人工进行络筒工序的生产。

图2 TF-CSJ60A型智能插纱机器人（双机高速版）

3 自动打包技术

筒纱是络筒工序制成的产品，筒纱的配重、包装及运送原本由人工实现或机器代替部分环节实现。为解决人工操作劳动强度大、效率低等问题，国内的筒纱自动打包技术日渐成熟，已拥有实现集自动输送、配重、套袋、打包于一体的筒纱包装自动化生产线，大大提高了生产效率，促进了智能化生产。

赛特环球机械（青岛）有限公司展出了HTBW智能筒纱包装物流系统，具体如图3所示。该系统采用视觉识别技术进行筒纱质量监控，对不合格筒纱自动剔除，并可实现筒纱品种自动识别和跟踪。该系统也可以根据用户不同包装要求进行个性化设计。

图3 HTBW智能筒纱包装物流系统

青岛双清智能科技有限公司展出了清风系列筒纱自动包装机，具体如图4所示。

图4 清风系列筒纱自动包装机

该包装机采用首创的双通道配重系统实现精准配重，每包误差最小可以达到±20 g；采用具有深度学习功能的智能识别纸管系统，可以完美识别各类花纹纸管，利用图像识别功能检查多种外形不良筒纱，杜绝人为用错纸管、不同品种混入及筒纱严重成形不良等造成质量事故的隐患；独创的码垛系统解决了传统方法存在的倒垛、歪垛风险，能兼容每层2包、3包、4包、5包、6包等形式。

4 织物疵点检测

在纺织工业中，机器故障、纱线断裂等各种不利因素易造成面料缺陷并影响产品品质，给企业造成巨大的经济损失，因此织物疵点检测是品质控制的重要环节之一［2］。在传统的生产流程中，人工检查和实验室测试都耗时费力。通过在工序中增加自动化装置，生产100%经过检验的面料，将降低生产成本并满足用户需求。基于机器视觉的织物疵点检测系统，通过工业摄像机结合补充光源实时对织物表面进行拍摄，并将获取的织物图像传送到图像采集卡进行处理和分析［3］。

在本次纺机展上USTER公司展出了USTER Q-BAR 2型织物检测系统。该系统在织物织造区域监控作业，实现快速早期检测以及织造过程全面监控，提供持续可靠的质量。USTER EVS FABRIQ VISION型织物检测仪在过程和最终检查中使用，实现在空间关键工序中无缝集成、保护敏感织物并自动分类，确保质量；USTER EVS FABRIQ SHADE型织物色差检测仪结合了横向分光光度计和复杂的信息处理功能，不需要人工色泽采样，能根据用户要求优化产量，提供最高效率的组合解决方案。

为了24 h实时对纺织面料进行全幅检测，提高检测效率，盎古（上海）科技有限公司推出了盎古视觉检测系统。该系统还可以对疵点信息，如疵点图片、经纬度坐标等进行记录，方便处理疵点。

为了检出不同形态以及不同大小的疵点，常州工图视觉科技有限公司推出了纺织瑕疵检测系统。该系统由正面检测和背面检测两工位构成，检测幅宽0.5 m～2.0 m，检测精度在0.1 mm～0.5 mm范围可选。

5 整花整纬在线监测

含有花形的纺织品在印染加工过程中会发生花形图案的畸变，为满足纺织品在高端市场中的需求，对纺织品的纬弯、纬斜以及花形都提出了更高的要求。基于机器视觉的整花整纬技术通过收集织物图像信息，对织物的花形经纬信息进行定位和收集并进行整花整纬作业，对织物纹理全幅精确检测，完成对织物图案花形的矫正。

为突破纺织品S弯、W弯、吊脚及波浪纹理整纬的难题，常州宏大科技有限公司推出了基于机器视觉整纬技术的Hawk Vision柔性智能整纬机，实现了具有图案花形特征纺织品的自动检测和花形整型，特别适合低张力、大纬斜及无规律的针织、机织品的矫正。

针对普通光电整纬机和普通图像整纬机适用范围窄、检测精度低等问题，常州弘仁智能科技有限公司研发出了HRMC-18系列智能图像整纬机。该整纬机采用先进的图像数字化技术，整理速度快、精度高、灵敏可靠，整理后织物的纬斜、纬弯指标可控制在严格的指标范围内。

6 结语

随着工业化与自动化技术的发展，机器视觉技术作为一种高效、实时、精准的检测处理技术，已经广泛地应用到纺织品的制造中。纺织品的质量是纺织企业的命脉根本，生产效率也决定着生产企业的市场优势。机器视觉技术可以应用到纺纱到织造整个生产过程，最大程度上降低产品的次品率，提高生产效率，降低人力成本。自动化、智能化的纺织技术革新是当今行业发展的必然趋势，机器视觉技术的发展也将为纺织织造行业提供强有力的技术支撑，其应用范围也将越来越广泛。