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织物疵点自动检验系统发展和展望

    摘要:
    总结织物疵点自动检验系统的发展概况。指出了传统人工验布存在的主要问题;回顾了国内外自动验布技术的发展概况;对织物疵点的分类和检测要求进行了介绍;探讨了自动验布系统的功能和相关技术,并展望了自动验布技术的前景。认为:使用自动验布机,可提高劳动生产率;自动验布机是纺织产业升级、摆脱劳动密集型的重要措施,是今后发展的必然趋势。
    关键词: 织物疵点;验布机;检验速度;检出率;人工验布
    织物疵点的检验是织物评定质量优劣、评定等级的主要依据,通常按疵点的影响程度、大小、对后加工要求评定分数,并进行疵点的清除、修复或开剪,保证后加工产品的正品率,对纺织生产企业具有重要的经济意义。传统纺织企业设有整理车间,负责对织物检验、复查、修复,同时配置相应的设备;也有在织物预缩、拉幅整理等工序后设置织物疵点检测。
    1 人工验布存在的问题
    传统的人工验布速度不快,产量低、效率差。人工验布对检验工有一定技术要求和视力要求。长期视力集中,容易导致眼疲劳,患职业病,且劳动强度不低。检验工一般每小时只能检测到200个疵点左右,超过此范围,容易产生漏验和误判。当今功能性、高性能纤维的织物大量用于航天、航空、军工、航海等领域,对织物要求零疵点,零漏验,人工验布很难实现。人工验布受检验员主观意识、性格、环境、认知等因素的限制,检测结果很难一致,差异较大,重现性、一致性较差。人工检测需配置较多的劳动力。有关资料表明:一般传统织机500台三班制需配置2.5名验布工,2.8名修布工,还要配上相应的抽验人员和其他辅助人员,同时配备相应的验布机和器材。传统验布机幅宽较小,不适合现代织机宽幅要求,如果扩幅改造,势必要降低车速,增加验布工负荷。总之,人工验布对工人而言工作强度大,生产力落后,且存在漏验率高等问题,已跟不上织机生产速度的提高与织物幅宽的不断加大。
    提高织物疵点的检出率、准确率和检验速度已成为当前发展瓶颈,于是织物疵点的自动检验技术应运而生,成为织造工序智能化、自动化的范例之一。
    2 自动验布技术的发展概况
    自动验布有一定的难度,多年前国外就已有相关的研究,但迄今为止,未见大面积推广使用的报道。国内关于自动验布技术的研究起步较晚,需抓紧时机,创新驱动,迎头赶上。
    2.1 USTER 公司的VISOTER 自动验布系统
    1983年USTER 公司开始研发自动验布系统,1987年USTERVISOTER在巴黎问世,称已有4台成功使用,但因价格昂贵,未能批量化生产。随后研制以神经网格为基础的成像系统,开发了独特的FABRISCAN 织物扫描鉴别纱疵装置和织物质量评定装置,可对织物纱疵评分、定级、定位。系统硬件和软件的成本也有所降低,产品可取代人工验布,但近年来的发展进展不快,市场占有率不高。
    2.2 EVS公司的自动验布系统
    以色列EVS公司属以色列军工集团,是全球第一家纺织视觉检测专业公司,已有20多年的历史。全球已有二十多个国家使用其自动验布系统,数量近千台,国内也有多个企业与其合作,如广东溢达、北江纺织、常州黑牡丹、山东德棉等。
    第一代产品I-TEX100,采用计算机观察检验系统,能自动检测纱疵,保存、定位、评估,最大检测织物幅宽330cm,运行速度300m/min,检测最小疵点0.5mm。第二代产品I-TEX200,主要适用单色染色织物的检验。第三代产品I-TEX2000,可检验各类织物,包括牛仔布和工艺布,检测速度300 m/min,检测织物幅宽达600cm。最新产品IQ-TEX4,较以往产品有较多改进,检测速度最高达1000m/min,且可实现自动换卷,该产品已被列入玻璃纤维测试标准内容。
    2.3 Barco公司的织机疵点在线检测系统
    Barco公司的Cyclops织机疵点在线检测系统是一家总部设在比利时的跨国企业的产品。织物疵点监控系统安装于落布罗拉输出处,可扫描织物经纱和布面疵点,发出停机或警报信号,同时将信息输入数据库,制作疵点分布图等。织机在线检测具有实用价值,但每台需要装一套,成本偏高。此外,该公司还有针织厂实时监控检测系统,可实时检测针织毛圈密度与设定值,偏差超过规定可报警或停机处理。
    笔者认为织物某些疵点,对特定产品而言容易产生、危害较大的,可设计该疵点专设在线自动检测装置,便于清除或及时修复,这是一种多快好省的办法。如工业用过滤布,织物中纱线空隙要求一致,即目孔大小一致,可采用专设控制传感器进行检验、监控处理。
    2.4 FS200型光电自动验布机
    FS200型光电自动验布机是我国近期创新开发的自动验布设备,其原理与国外相似,可以设30m/min、60 m/min二挡验布速度。采用一组高分辨CCD相机,检测疵点较齐全,正验率较高,误判率较低。织物检测幅宽低于2.2m。该机设计平稳,自带清洁的布面牵引系统,颇具特
色。笔者认为该产品发展潜力很大,值得点赞,应继续创新发展。
    3 自动验布织物疵点分类和检测要求
    织物疵点十分复杂,包括纺纱疵点、织造疵点、印染疵点等。本文仅对涉及的纺纱和织布形成的织物疵点进行以下分析。
    纺纱形成的织物疵点包括条干不匀、粗经、错纬、双纱、脱纬、弱捻、强捻、异纤、黄白纱、色经、色纬、油污纱、煤灰纱、结头纱、裙子皱等。由于络筒机已普遍采用新型电子清纱器,能去除大部分纱疵,如长粗节、短粗节、细节、双纱、结头、异纱、色纱等,但总的清除效率只能达到70%~80%,仍有疵点被漏掉,如长片段的粗经一旦被漏切,就会造成连续性多匹,甚至几十匹的疵布,对自动验布提出了更高的要求。
    织造形成的疵点显然是自动验布的重点,主要包括横档、稀密路、双纱、脱纬、稀纬、跳花(跳纱、跳花、星跳)、经缩、纬缩、百脚(指斜纹布)、边不良、边撑疵、断经、破洞、异物织入、油渍、拖纱、异纤、棉球、布开花、竹节纱等,一般拖纱、棉球、布开花、纬缩、毛边、零星竹节、异物织入等7项疵点常被列为小疵点,可在人工检测时随检清除,主要疵点自动验布时应作出标记,随后修理或开剪。织疵中应重点控制横档、稀密路、双纱、跳花、断经、百脚破洞等疵点。一旦出现上述疵点,应分别分类纪录标出,并评分考核;如连续或重复多次出现,则必须发出警报,及时停机处理。
    4 自动验布系统的功能和有关技术探讨
    4.1 自动验布系统的功能
    自动验布的功能是在在线或离线的条件下检测织物疵点,确定疵点存在位置,按疵点大小、危害性、影响程度分类及评分,对严重疵点发出警报或实现停机或开剪等措施。目前检测织物包括常用基本组织和变化组织,织物原料包括棉、麻、丝、毛、化纤及混纺纱线织物等,目前主要应用于机织物。自动验布系统设备的生产量应显著高于人工验布的产量,甚至高出数倍以上,自动验布的正检率应大于人工验布,漏检率及误判率应大大低于人工验布。
    4.2 自动验布有关技术的探讨
    4.2.1 速度配置
    自动验布生产速度一般可达120m/min以上,最高可达300m/min,检验速度与机幅和疵点多少有关,检测速度应可以调节。
    4.2.2 照明系统
    照明系统需保证能清晰发现织物疵点,一般选用亮度较强的透射光源或反射光源的LED高效光源,也可使用红外线、紫光线、超声波、激光、偏振光等特殊光源来分辨异纤等特殊纱疵。
    4.2.3 织物纱疵图像扫描系统
    织物纱疵图像扫描系统是验布机的心脏。早期运用高分辨的照相机,目前广泛应用电荷偶合摄像机与织物同步扫描获得织疵图像信号,传输到计算机数字化处理分析。USTER FAB-RISCAN 近年采用神经网络系统,处理能力相当于500台个人计算机,可以保证精准地检验纱疵。为了保证织物疵点全部检验无漏,USTERFAB-RISCAN 选用2台至8台扫描摄像机。EVSIQ-Tex4则配置了3条检测线12台摄像机。
    4.2.4 自动验布纱疵的纪录、定位、报警、分析
    自动检测的纱疵需分门别类由计算机计算评分或分等纪录,同时在织物上定位,打印作出标记,便于追踪处理,严重的需停机开剪、降等并发出警报。自动验布系统采用精确的米长换制器。疵点检出不能用手工穿纸的定位方法,常用布边打印黏胶标签、显隐油墨标签、紫外线可见墨渍打印等新方法。计算机纱疵数据可长期保存并绘图统计分析,并与计算机控制中心联网。
    5 自动验布技术的发展展望
    随着人工智能等新技术飞速发展,模仿人类的逻辑思维,模仿视觉、听觉、触觉感知,模仿人类肢体动作,实现自动验布,技术上、管理上已经成熟。自动验布发展符合我国人工智能的发展方向。使用自动验布机,可减少织物疵点检测有关人员,提高劳动生产率,降低成本,减轻工人劳动强度;同时依靠检测数据指导减少织疵。自动验布机是纺织产业升级、摆脱劳动密集型的重要措施,是今后发展的必然趋势。研发自动验布机的人员必须努力学习,博采众长,消化吸收国外先进经验,创造更适合我国国情的、性价比更高的自动验布设备。
    6 结语
    织物疵点检测设备的运行产量与织物幅宽、疵点数量、检测速度有关。在同样织物幅宽下,自
    动检测速度显著高于人工检测。织物疵点检测的正确率应达到95%以上,漏检率应小于5%,以确保国家标准评分4分以上纱疵横档、稀密路、双纱、跳花、断经、百脚破洞等疵点的检出。自动验布应实时显示疵点的位置,并记录、分类或评分,检测精度应达0.05mm,对严重的疵点应及时报警、停机。自动验布检测的疵点分类数据,可为前工序减少疵点的提供科学依据。

    来源:棉纺织技术

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