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文献综述（或调研报告）： 1.1纺织行业背景 纺织行业是我国的一项传统支柱行业，行业水平的高低与人民的生活质量水平息息相关。十三五规划指出，“制造业是我们的优势产业。要实施lsquo;中国制造2025rsquo;，建立中国版工业4.0，现代工业应当致力于发展智能制造，并将其作为主攻和发展方向。纺织行业是我国一项非常传统的劳动密集型产业，行业的整体水平随着科技的发展也在不断进步。作为一个纺织业生产大国，我国的纺织业中仍由大量的人力参与生产之中。虽然生产能力居于世界前列，但自动化生产水平仍旧较低。自小农经济时的男耕女织以来，纺织行业始终在我国的国民经济发展中占有重要地位，不仅为服装等民生日用产品提供了主要原料，同时对我国经济的平稳运行和维持物价稳定有着重要的意义。因而推动纺织产业的进一步升级、设备的进一步更新换代是纺织行业目前的当务之急。 随着人口红利的不断减弱，刘易斯拐点的影响逐步显现，我国的纺织行业目前面临着发达国家高端回流和发展中国家低端吸纳的前后夹击，在人均雇佣成本不断上升的今天，针对我国劳动力结构的变化改变行业的生产方式迫在眉睫，大规模批量生产的产品质量要求也越来越严格。随着生产规模的不断扩大，使用自动化生产设备代替低生产效率的人工操作势在必行[3]。利用自动化生产线对车间进行合理分配，能够大大地提高资源的利用效率[4]。实现筒子纱的自动化称重及剔除也有利于使我国的纺织产业向着智能化、信息化发展，向着工业4.0迈进步伐。 1.2国内外研究现状 我国棉纺织产业近80年来蓬勃发展。由1936年200万锭，发展至今1.2亿锭，纤维加工量由80万吨／年发展到现在1300万吨／年，但是当前我国棉纺织产业面临着新的困境[5]。十九大确立了我国现阶段的主要矛盾是人民日益增长的美好生活需要与不平衡不充分的发展之间的矛盾，意味着当下行业进行供给侧改革势在必行。与此同时，当今社会的社会需求发生了变革，多功能需求以及“多品种，小批量，快交货”成为主流。 近年来，我国的纺织行业有了非常大的发展，但是大多数企业仍处于仿制阶段，创新能力较低。中国台湾的珲业公司研发了一款筒子纱半自动包装机，针对于单纱封塑包装和筒子纱装袋已经基本实现自动化操作[6]，但在上料和配重方面仍需要人工的参与。目前山东泰安康平纳集团联合山东大学对筒纱自动包装机进行了研制，部分地提高了生产效率，但是还是需要人工的辅助参与，在一定程度上减少了用工数量和劳动效率，但仍是实验室制品，不适合推向市场进行批量化应用[7]。 与此同时，国外的公司在大力研发纱线纤维的自动化称重、包装及运输，形成一个全自动信息化，智能化的机械系统。譬如德国的Neuenhauser-maschinenbau GmbH公司研制出自动送料系统，将筒子纱从自动络筒车间自动运输至筒子纱包装车间，减少了人工上料的重复劳作问题。该公司同时也实现了自动化包装生产流程。然而其所研发的自动包装线使用托盘对筒子纱进行包装，与我国纺织业企业使用的编织袋包装大不相同[8]。 针对我国纺织产业的具体生产需求，如何系统地解决筒子纱上料、生产、配重、剔除及包装成为亟需解决的问题。近年来针对筒子纱的自动传输问题国内许多学者也做了一部分研究工作。山东大学的王金晨[9]针对筒子纱的装袋、封口等包装工序进行了研究与分析，但整体设备的自动化程度较低，上料仍然需要雇佣工人进行人工上纱。山东大学的秦岭[10]则主要研制了一种新式的筒子纱自动输送方式，为此设计了多品种筒子纱的分选装置。然而美中不足的是该系统也是没有针对筒子纱单包称重，多包配重方面的研究与设计。 据统计，我国纺纱行业中，具有中等规模以上的纺纱厂约有4000家[11]，倘若能够进行全面化的产业升级，改用制造精良，技术成熟的自动化生产线流水工艺，定然能够大力推动我 国纺纱行业的大变革大发展，为我国国民经济的发展添砖加瓦，在新的产业转型中引领风潮。 1.3 检测设计方案 筒子纱在纺纱厂经过纱线络筒后，由于受环境因素的影响，设备清洁不够到位、环境湿度过高、纱线张力过大等种种原因，可能造成筒纱的少纱，落灰缺陷，断纱缺陷，出现不光滑纱线以及损伤。诸如此类的次品产品若不进行剔除，将对企业的生产效益以及产品质量的名誉产生很大的影响。 目前，我国纺织业针对于这一系列筒子纱缺陷的解决方案仍是依靠人工检测为主，自动化设备检测与相关的检测仪器仍需要人工操作，只是单纯的起到辅助的作用。而由人工进行检测往往受工龄以及熟练度的影响，检测误差较大，产品质量难以保证，同时每日高的强度的工作以及不断的重复性劳作也对生产线工人提出了较高的要求。现如今机器视觉已经有了很大的发展，在定光源的情况有着极高的成功率[12]，在自动化生产中使用机器视觉的控制模型也获得了很大的成功[13]。使用自动化检测剔除装置将可以大大提高检测的精度，保证产品质量，同时还可以显著地降低人工检测的成本，减少培训的时间，降低工人的工作强度[14]。 常见的筒子纱检测仪器通常使用机械方法和传感器反馈相结合的方式，譬如使用密度计以及硬度计和称重仪检测筒子纱纱线密度与硬度是否达标，筒子纱重量是否合格；使用光电传感器对是否断纱进行检测等等。然而当遇到筒子纱落灰以及网纱多层台等缺陷时，使用机械方法与传感器方法上难以检测，选题便试想将传感器反馈和机器视觉[15]相结合。此类筒子纱缺陷在视觉上表现明显，使用机器视觉进行检测剔除将有很好的检测效果。针对筒子纱的上述几种常见缺陷，选题内提出了相应的缺陷检测算法，同时设计了一类基于机器视觉的筒子纱缺陷检测称重剔除系统。 参考文献 [1] 管彦诏.筒子纱智能生产物流及编织袋包装系统的研究与设计[D]. 济南：山东大学TS103.7 [2] 刘志华．纺织企业织机控制管理系统的设计与实现[D]．青岛：中国海洋大学，2014． [3] Stylios G K.7-Intelligent sewing systems for garment automation and robotics[J].Joining Textiles，2013:208-222． [4] Jianliang Peng.Optimization on the improvement schemes of production logistics system based on Flexsim simulation.Advanced Materials Research Vols 225-226 (2011) pp 852-856. [5] 姚穆.对当前我国棉纺织产业发展的几点建议[J].棉纺织技术2017.2 [6] 胡志鹏.热收缩包装的优势及生产应用情况[J]. 湖南包装,2008,(01):24-28. [7] 张华龙.全自动筒纱包装生产线的设计与实现[D].济南：山东大学.2015. [8] 李玉亚. 宝塔线全自动包装生产线设计与实现[D].南京：东南大学,2015. [9] 王金晨.筒子纱自动包装系统的设计与研究[D].济南：山东大学,2013. [10] 秦岭. 筒子纱自动输送系统的设计与开发[D].济南：山东大学,2016. [11] 杨江利.纺纱厂生产线末端自动化包装解决方案的研究与设计[D].济南：山东大学.2016. [12] M.J.Swain, D.H.Ballard. Color indexing. International Journal of Computer Vision, vol.7, no.1, pp.11-32,1991. [13] A. Jahedsaravani a, M.Massinaei b,⁎, M.H. Marhaban a. Development of a machine vision system for real-time monitoring and control of batch flotation process. International Journal of Mineral Processing 167 (2017) 16–26. [14] 牟新刚等.基于机器视觉的筒子纱缺陷在线检测系统[J].纺织学报.2017. [15] 刘曙光，屈萍鸽，费佩燕．机器视觉在纺织检测中的应用[J]．纺织学报，2003 资料编号：[177464] |
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