一种铺料平整度在线视觉检测方法
【专利摘要】本发明涉及一种铺料平整度在线视觉检测方法，分为离线阶段和在线阶段两个过程，具体包括：离线阶段：获取铺料样本图像；根据获取的铺料样本图像分别求取铺料样本图像水平方向的花型周期和垂直方向的花型周期；在线阶段：实时获取铺料图像；根据获取的铺料图像分别求取实时铺料图像水平方向的花型周期和垂直方向的花型周期；将在线获取的实时铺料图像的花型周期与离线阶段的铺料样本图像的花型周期进行对比，并判断平整度是否满足要求。本发明实时性强，准确度高，克服了图案布料种类丰富及光强等因素导致的铺料平整度难以检测的问题。
【专利说明】
一种铺料平整度在线视觉检测方法
技术领域
[0001] 本发明涉及铺料在线检测技术领域，特别是涉及一种铺料平整度在线视觉检测方 法。
【背景技术】
[0002] 服装的四大生产工序分别是准备、裁剪、缝制和整理。裁剪作为服装生产的重要环 节，其质量的好坏直接影响服装的尺寸规格和服装产品的质量。因此，服装生产行业必须高 度重视裁剪环节。而工业铺布机的铺布系统作为裁剪的前道工序，其铺布质量的好坏和精 度直接影响了裁片的质量以及用料的利用率。此外，铺布质量导致的服装产品质量问题一 般是成批出现，对企业的生产成本也会造成严重的影响。
[0003] 工业铺布机在服装生产行业已经存在了多年，但过去的表现一直不尽如人意，主 要表现为以下几个方面的缺点：
[0004] 工业铺布机的送布装置和展布装置分别是由独立的电动机进行驱动，从而造成两 者的运行速度很难达到同步，如果送布装置的运行速度大于展布装置的运行速度，那么就 会出现布料堆叠现象;如果送布装置的速度小于展布装置的速度，那么就会出现布料拉扯 现象;不管出现堆叠现象还是拉扯现象，都会影响后期布料的裁剪和拼接。
[0005] 由于布料是柔性材料，工业铺布机在来回铺布时，铺料两端无法将布料折叠压住， 铺料折叠的部位容易隆起，就会发生布料滑动现象，使得所铺的布料不平整，在后期裁剪 时，由于布料不平整的影响，将会导致裁剪出的布料边缘不平整。
[0006] 布料经过压布辊进行展布动作，布料比较不平整，常常会出现褶皱现象，而在后期 裁剪时，由于褶皱的影响，导致裁剪出来的布料边缘不平整，而且在布料拼接时，图案等也 会因此出现无法对齐的情况。
[0007] 中国专利201210090696.2公开了一种用于自动铺布机的固定式压布装置，包括固 折器机构和双拉机构，机头连接双拉机构的连接固定板驱动双拉机构往复直线运动铺布， 带动固折器机构的直线滑座直线上升、下降滑动，联动固折器机构的压布连接杆和压布砧 板达到固定面料效果。该装置具有结构简单、实现无张力折叠式多层压布、方便自由翻转取 出面料等优点。
[0008] 中国专利201410381389.9公开了一种全自动铺布机双级对边系统，采用两级的对 边系统，后面的摇篮进行粗对边，使参差不齐的布边保持在很小的范围以内，再经过前面的 摇篮进行精细对边。该系统对于卷布或者坯布在特别参差不齐的情况下，可实现最大限度 的对齐布边。
[0009] 中国专利201510277906.2公开了一种自动拉布机，由工作台、拉布装置、铺布装 置、左压布装置、吸附装置和右压布装置组成。该拉布机可实现布料的拉出并且平整无褶 皱、层层紧贴的铺叠在铺布平台上；每完成一层铺布工作，无需断布即可进行往复拉布铺 布;节约了人力，提高了铺布的效率和品质。
[0010]由此可见，现有的改进装置和研究方法大部分是基于硬件结构进行改进，实施起 来相对复杂，如何充分借助机器视觉的方法，对工业铺布机铺料平整度进行在线视觉检测， 以适应于工业现场的实际应用需求是一个亟待解决的问题。
【发明内容】
[0011] 本发明所要解决的技术问题是提供一种工业铺布机铺料平整度在线视觉检测方 法，可以适应于工业现场高实时性、高精度、布料种类丰富的要求。
[0012] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种铺料平整度在线视觉检测 方法，分为离线阶段和在线阶段两个过程，具体包括：
[0013] 离线阶段:获取铺料样本图像;根据获取的铺料样本图像分别求取铺料样本图像 水平方向的花型周期和垂直方向的花型周期；
[0014] 在线阶段:实时获取铺料图像;根据获取的铺料图像分别求取实时铺料图像水平 方向的花型周期和垂直方向的花型周期;将在线获取的实时铺料图像的花型周期与离线阶 段的铺料样本图像的花型周期进行对比，并判断平整度是否满足要求。
[0015] 所述花型周期的求取方法包括以下步骤：
[0016] (1)构建图像距离匹配度方程，分别求取水平方向和垂直方向的累加距离匹配度 函数；
[0017] (2)在区间[K-Pn+1，K-1]上，计算水平方向或垂直方向的累加距离匹配度函数一 阶前向差分的最大值和最小值，并将与最小值相对应的像素值记为Ρη，不断迭代，直到满足 条件Κ-Ρη+1彡Κ-1，其中，Κ为水平方向或垂直方向上的像素总数；
[0018] (3)计算相邻最大值之间的距离和相邻最小值之间的距离，取两者中出现次数最 多的距离作为水平方向或垂直方向的织物花型周期。
[0019] 在将实时铺料图像的花型周期与离线阶段的铺料样本图像的花型周期进行对比 时，当两者的误差小于阈值时，则表示满足平整度要求。
[0020] 采用CCD相机获取铺料样本图像和铺料图像。
[0021]有益效果
[0022] 由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效 果:本发明通过铺料花型周期的变化检测工业铺布机铺料的平整度，将在线检测与离线过 程相结合，检测方法的实时性强，准确度高，克服了图案布料种类丰富及光强等因素导致的 铺料平整度难以检测的问题，可推广到相应织布机、卷布机等相关领域的图案布料平整度 检测。
【附图说明】
[0023] 图1是本发明的流程图；
[0024]图2是实施例的系统构建图；
[0025]图3是实施例的离线样本图；
[0026] 图4是累加距离匹配度函数仿真图，其中，（a)为水平方向，（b)为垂直方向；
[0027] 图5是累加距离匹配度函数的前向一阶差分仿真图，其中，（a)为水平方向，（b)为 垂直方向；
[0028] 图6是实施例的实时铺料图像，其中，（a)~（d)为满足平整度要求的铺料，（e)~ (h)为不满足平整度要求的铺料。
【具体实施方式】
[0029] 下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明 而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人 员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定 的范围。
[0030] 本发明的实施方式涉及一种铺料平整度在线视觉检测方法，如图1所示，分为离线 阶段和在线阶段两个过程，具体包括：
[0031] 离线阶段：
[0032] (1)在距离工业铺布机摆布装置约5cm处调整(XD相机镜头光圈、焦距等机械参数， 在布料出口下方安装大功率条形光源，拍摄图片，获取铺料样本的图像序列。
[0033] (2)根据获取的铺料样本图像分别求取铺料图像水平方向的花型周期和垂直方向 的花型周期
[0034] (2.1)构建图像距离匹配度方程，分别求取水平方向和垂直方向的累加距离匹配 度函数。
[0035] (2.2)以水平方向为例，垂直方向可类似步骤求得。计算水平方向的累加距离匹配 度函数的一阶前向差分;在区间[0，Μ-1]上，将一阶前向差分的最大值记为X(l)，最小值记 为X(2);同时，将与X(2)相对应的像素值记为P0;
[0036] (2.3)对于任意的正整数11，在区间[1-?11+1，-1]上，计算水平方向的累加距离匹 配度函数一阶前向差分的最大值和最小值，分别记为X(2n+1)和X(2n)，也就相当于X(2n+1) 记录了累加距离匹配度函数一阶前向微分的峰值，X(2n)记录了累加距离匹配度函数一阶 前向微分的谷值，其中，与X(2n)相对应的像素值记为P n，不断迭代，直到满足条件M-Pn+1 < M-1，M为水平方向的像素数；
[0037] (2.4)计算di = X(2n+l)-X(2n_l)，d2 = X(2n+l)-X(2n_l)，其中，di记录了相邻最大 值之间的距离，办记录了相邻最小值之间的距离，取两者当中出现次数最多的距离作为水 平方向的织物花型周期m;同样地，可以计算垂直方向的织物花型周期η。
[0038] 在线阶段：
[0039] (1)在距离工业铺布机摆布装置约5cm处拍摄图片，实时获取工业铺布机铺料图 像。
[0040] (2)采用与离线阶段花型周期求取相同的步骤获取实时的铺料花型周期。
[0041] (3)将在线获取的实时铺料花型周期与离线阶段的样本花型周期进行对比，如果 二者周期误差小于3%，那么，铺料的平整度满足工艺要求，工业铺布机正常工作；否则，铺 料平整度不满足工艺要求，工业铺布机继续工作会影响铺料效果，必须停机进行调整检查。
[0042] 下面以工业铺布机为例进一步说明本发明，其中，CCD相机安装方式如图1所示。 [0043]离线阶段的具体实施步骤为：
[0044] 步骤一:图像序列获取
[0045] (1.1)根据在线检测精度的要求，在距离工业铺布机摆布装置约5cm处，连续采集 铺料样本图像序列。
[0046] (1.2)保存所采集的图像序列，作为后续离线测试的样本。本实施例中的样本如图 3所示。
[0047]步骤二:花型周期获取
[0048] (2.1)记样本图像为以1，」），其中，1彡1^^，1彡」彡1水平方向每行的距离匹配度 函数为：
[0050] 其中，s表示像素之间的差值。
[0051] 将每一行的距离匹配度函数进行累加，得到整幅图像的水平方向的累加距离匹配 度函数为：
[0053]类似的，垂直方向的累加距离匹配度函数为：
[0055] 本实施例中为了使图像的累加函数匹配度函数更加明了，利用MATLAB将函数进行 仿真，仿真结果如图4所示。
[0056] (2.2)对水平方向和垂直方向的累加距离匹配度函数求其一阶前向差分，并将一 阶前向差分的最大值依次标记为X(2n+1 )，最小值依次标记为Χ(2η)，其中η为自然数。同样 借助MATLAB进行仿真，结果如图5所示。
[0057] (2.3)将相邻最大值之间的距离记为序列cU，相邻最小值之间的距离记为序列d2， 取两者中出现次数最多的数作为花型周期。针对本例实施中的样本，根据以上步骤可以求 得，水平方向的花型周期m为25,垂直方向的花型周期η为27。
[0058]在线阶段具体实施步骤为：
[0059]步骤一:检测图像序列的获取
[0060] (1.1)实时获取工业铺布机铺料图像，在距离摆布装置约5cm处，实时获取待检测 的铺料图像。
[0061 ] (1.2)本实施例中随机选取8幅实时采集的铺料图像，如图6所示。
[0062]步骤二:铺料花型周期获取
[0063] 与离线阶段花型周期获取方法相同，计算在线阶段实时采集的铺料图像的水平方 向的花型周期m'和铺料垂直方向的花型周期η'。
[0064] 步骤三:铺料平整度在线检测
[0065] 根据步骤二中获取的在线阶段实时采集铺料图像的花型周期(包括水平方向和垂 直方向）与离线阶段计算得到的铺料样本花型周期进行比较，如果二者周期误差小于3%， 那么铺料的平整度满足工艺要求，否则，铺料平整度不满足工艺要求，为了保证铺料效果， 必须进行停机检测。也就是说，|m-m' |/m<3%，|n-n'|/n<3%同时满足时，那么，此时铺料 满足工业铺布机铺料平整度的工艺要求，进行下一道工序，裁布;否则，工业铺布机停止铺 料，进行相应的检查调整，重新铺料。
[0066] 对于实施例中随机选取的8幅图像，测试表明，（a)-(d)均满足工业铺布机铺料平 整度的工艺要求，可以进入下一道工序，进行裁布。（e)-(h)不满足工艺要求，需要停机检查 调整，重新铺布。此外，对于实施例中的图片，处理时间为〇.5s，满足工业现场中实时性的要 求。
[0067]不难发现，通过铺料花型周期的变化检测工业铺布机铺料的平整度，将在线检测 与离线过程相结合，检测方法的实时性强，准确度高，克服了图案布料种类丰富及光强等因 素导致的铺料平整度难以检测的问题。
【主权项】
1. 一种铺料平整度在线视觉检测方法，其特征在于，分为离线阶段和在线阶段两个过 程，具体包括： 离线阶段:获取铺料样本图像;根据获取的铺料样本图像分别求取铺料样本图像水平 方向的花型周期和垂直方向的花型周期； 在线阶段:实时获取铺料图像;根据获取的铺料图像分别求取实时铺料图像水平方向 的花型周期和垂直方向的花型周期;将在线获取的实时铺料图像的花型周期与离线阶段的 铺料样本图像的花型周期进行对比，并判断平整度是否满足要求。2. 根据权利要求1所述的铺料平整度在线视觉检测方法，其特征在于，所述花型周期的 求取方法包括以下步骤： (1) 构建图像距离匹配度方程，分别求取水平方向和垂直方向的累加距离匹配度函数； (2) 在区间[K-Pn+1，K-1]上，计算水平方向或垂直方向的累加距离匹配度函数一阶前向 差分的最大值和最小值，并将与最小值相对应的像素值记为Ρ η，不断迭代，直到满足条件Κ-Ρη+1彡Κ-1，其中，Κ为水平方向或垂直方向上的像素总数； (3) 计算相邻最大值之间的距离和相邻最小值之间的距离，取两者中出现次数最多的 距离作为水平方向或垂直方向的织物花型周期。3. 根据权利要求1所述的铺料平整度在线视觉检测方法，其特征在于，在将实时铺料图 像的花型周期与离线阶段的铺料样本图像的花型周期进行对比时，当两者的误差小于阈值 时，则表示满足平整度要求。4. 根据权利要求1所述的铺料平整度在线视觉检测方法，其特征在于，采用CCD相机获 取铺料样本图像和铺料图像。
【文档编号】G01B11/30GK106091996SQ201610361581
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年5月26日
【发明人】郝矿荣, 毛祎蒙, 丁永生
【申请人】东华大学