紡織企業的整理工序用于檢驗、修理織布過程中出現的各類質量問題，目前國內紡織企業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、檢驗連續性差。隨著國內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量控制，節約人力成本，也是未來紡織企業的一種發展趨勢。為了適應這一變化，長嶺紡電公司研制生產了能夠替代人工驗布的FS220自動驗布機(以下簡稱FS220)，對于提高紡織企業布匹質量水平、增進紡織企業經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、視覺系統、圖像識別系統、標記系統和控制系統組成，組成框圖見圖1。
1.2工作原理
    布面牽引系統對布面進行清潔、平整擴幅后添加一定張力使布面平穩通過檢測區，視覺系統中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據傳送到工業控制計算機中，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進行測試，具體工作原理如圖2所示。
2．布面牽引系統
    布面牽引系統用于牽引布面平穩通過檢測區，同時對布面進行平整、清潔等工作。布面牽引系統主要包括清潔裝置、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節織物速度，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
    視覺系統用于將檢測的布匹轉化為圖像，并對圖像進行傳輸、采集。視覺系統包括光源、相機、鏡頭、圖像采集卡。視覺系統采用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，整個驗布系統檢測區域2.2m，檢測精度0.134mm/pixel。線性相機采集區域可以調節，以便能獲得亮度均勻，紋理清晰的圖像。通過調整相機安裝座的旋轉角度，調整各個相機的檢測位置。每個CCD相機配有鏡頭，考慮到相機調整方便，每個相機的檢測區域放大到570mm，系統放大倍率為40.96/570=0.0719。光源系統采用高亮LED光源進行照明，光源系統為正向背光方式，光源角度在80°～85°，能夠充分顯現布面疵點特征。
    圖像采集卡選用定制的高速圖像采集卡，負責將CCD相機采集的圖像數據傳送到計算機進行處理，圖像采集卡和相機之間采用CameraLink傳輸協議，板上帶有緩存，數據傳輸率高，每個圖像采集卡可以負責一個相機圖像的傳輸。數據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據。
4．圖像識別系統
    圖像識別系統的核心內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。而疵點是由經緯紗線不規則交織形成的，其紋理明顯區別于規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學模型，采用卷積方式進行計算，通過這個模型來將圖像數據進行能量轉化，突出圖像的特征，排除掉低能量的噪聲部分。直方圖表示數字圖像中每一級灰度與出現的頻數間的統計關系，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、每個灰度級的頻數和灰度的分布、整幅圖像的亮度和平均明暗對比度等，正常織物圖像的直方圖分布應符合正態分布，出現疵點的織物圖像則不完全符合正態分布，根據這一原理根據直方圖統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。根據布面疵點，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（多緯）、跳紗、異纖、緯縮、斷經、斷緯（百腳）、稀弄（密路）、緯縮（經縮）、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，處理的數據量較大，在60m/min的速度下，相機采樣行頻達到了7.5k，每秒中處理的數據量達到了120M字節，對于每幅4096×512的圖像處理時間要求控制在67ms內。針對4個CCD相機，處理系統采用四核高性能工業控制計算機，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、統計。經過測試，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
    標記系統負責在布疵區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，墨水經過20天左右的時間會自動消失，不會對布面產生任何不好的影響。布邊標記系統，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
    控制系統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的正常工作、漫反射開關的檢測等。控制系統和計算機系統之間采用RS232通訊，接收計算機系統指令，并將布面牽引系統的狀態報告至計算機系統。由于控制系統以控制為主，計算為輔，軟件設計采用匯編語言。
7．部分軟件
    FS220監控識別軟件是整個系統的核心，包括參數設置、結果查詢、測試、自檢、幫助系統等功能。其中參數設置包括與識別相關的設定參數、速度參數、氣閥狀態及幅寬設定等。參數可以按照品種進行保存，參數的修改通過密碼進行保護，只有紡織企業工藝管理人員才能有權限進行參數的修改，而操作人員只需按照存儲的品種重取參數即可。自檢可以檢查視覺系統、通訊、標記系統等，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，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，對布面質量作出客觀有效的評價。
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