機(jī)器識別的全自動服裝模板縫紉技術(shù)的若干思考

肖春建

機(jī)器識別的全自動服裝模板縫紉技術(shù)的若干思考

肖春建

（江西服裝學(xué)院，江西南昌 330201）

本文主要在智能視覺技術(shù)的基礎(chǔ)上對全自動服裝模板縫紉技術(shù)進(jìn)行了一番探討，以促進(jìn)流程繁復(fù)的流水線作業(yè)，摒棄傳統(tǒng)的服裝作業(yè)步驟，全面實現(xiàn)流水化、規(guī)范化的服裝工藝模板，從而強(qiáng)化服裝整體生產(chǎn)水平。

機(jī)器識別；全自動服裝模板；縫紉技術(shù)

當(dāng)前，我國對服裝生產(chǎn)工藝模板技術(shù)的關(guān)注度越來越高，但目前還缺乏一套完善的服裝加工工藝模板方面的理論，關(guān)于模板的研發(fā)還在嘗試階段，更別說全自動模板縫紉機(jī)的研發(fā)了。

1 機(jī)器視覺技術(shù)

1.1 復(fù)雜機(jī)械本體

主要是設(shè)計全自動的裁剪、制模、縫紉作業(yè)，采用的機(jī)械設(shè)施有裁割機(jī)、模板機(jī)、機(jī)械手、自動縫紉機(jī)。致力于實現(xiàn)一個能夠自由向X/Y/Z三個方向運(yùn)動的機(jī)械本體與機(jī)頭，具體涵蓋了作業(yè)臺面、X/Y/Z導(dǎo)軌、真空吸附系統(tǒng)、機(jī)械傳動、落刀機(jī)構(gòu)、走/緊模機(jī)構(gòu)及其他輔助設(shè)備，將輪刀、銑刀等各類設(shè)備安裝于Y橫梁上，這樣就能順利的對各類材料如面料、皮革等進(jìn)行裁剪或者制模，并且提高上下料與模機(jī)械手的自動化程度，所有面料都要置于配套的模板中，實現(xiàn)開/合模的自動化，經(jīng)過合模后的模板應(yīng)及時送至自動縫紉機(jī)中，然后利用電機(jī)驅(qū)動由自動縫紉機(jī)將模板推送至事先設(shè)置好的位置中，這樣就實現(xiàn)了全自動縫紉，同時可及時檢測機(jī)器斷線問題以及正確設(shè)置針距，除了要實現(xiàn)精準(zhǔn)的機(jī)械傳動過程外，還應(yīng)根據(jù)具體的工況現(xiàn)狀，分析載荷作用下，應(yīng)力、慣性、阻尼等產(chǎn)生的影響程度，科學(xué)合理地預(yù)測機(jī)械手結(jié)構(gòu)內(nèi)部具有的持續(xù)動力學(xué)性質(zhì)，對機(jī)械結(jié)構(gòu)存在的固有頻率及振型進(jìn)行準(zhǔn)確無誤的計算，從而防止發(fā)生機(jī)械共振、疲勞等問題，規(guī)避不良后果。

1.2 智能視覺技術(shù)軟件

1.2.1 對圖形處理的智能化

圖形處理的智能化軟件主要利用工業(yè)攝像頭搜集原料、樣片的圖像，同時基于圖像處理技術(shù)有針對性的提取邊緣識別、輪廓，進(jìn)而自動產(chǎn)生原料及樣片的外框，并對原料的不完善之處及時準(zhǔn)確的識別，在原料外框、樣片和不完善之處的基礎(chǔ)上自動完成排料，為服裝設(shè)計者的設(shè)計與修改提供相應(yīng)的幫助。首先，邊緣識別，將紙樣邊緣線提取出來，通過輪廓提取算法，也就是掏空外部點，逐行掃描像素點，倘若掃描出原圖中有一點是黑色時，同時其附近8個點均為黑色，那么該點就是圖像外部點，應(yīng)予以刪除，反之是圖像邊緣點，由黑色改成紅色。在進(jìn)行Sobel邊緣算子時，要求圖像的各個像素點必須與這兩種矩陣作卷積，第一個矩陣在垂直邊緣中產(chǎn)生了巨大的響應(yīng)，第二個矩陣則在水平邊緣中產(chǎn)生巨大的響應(yīng)，該點以兩個卷積具有的最高值為剃度值，并輸出，通過門限的控制作用，各剃度值生成了相應(yīng)的輪廓圖。其次，輪廓提取，在提取二值圖像輪廓時只要將內(nèi)部像素點全部挖空就算完成，如果亮點附近8個像素點都是亮點，那么該點就可以認(rèn)定為內(nèi)部點，反之則是輪廓點，那么就要將各內(nèi)部點當(dāng)做背景點，進(jìn)而順利提取輪廓。

1.2.2 智能設(shè)計系統(tǒng)

對于CAD這一款式設(shè)計系統(tǒng)，涉及了推板、排料、修改等各種不同的工藝環(huán)節(jié)及流程，采用了計算機(jī)繪圖、顏色處理、優(yōu)化排版等自動化設(shè)備，能夠有效改善成品的效果圖，從而產(chǎn)生一種電子效果圖文檔。

2 落實全自動縫紉技術(shù)

2.1 實現(xiàn)裁剪與縫紉的自動化

現(xiàn)階段，普通尖刀是我國最常見的一種工具，通過電磁鐵或者電機(jī)落刀來完成切割任務(wù)，該工具只能在一些硬質(zhì)紙樣如牛卡紙等中使用，難以完成軟性材料如對布料等的切割，切割的最大厚度為1mm，僅在樣版房中適用，本次設(shè)計新添了頻率大的震動刀，以運(yùn)轉(zhuǎn)速度每分鐘25000r的瑞士進(jìn)口伺服電機(jī)為中心，能夠?qū)Ψ涓C板、膠片、皮料、布料等各類不同的材料進(jìn)行切割，切割厚度最大為20mm，布置氣動輪刀，這樣就能利用氣壓優(yōu)化調(diào)節(jié)切割的壓力，充分發(fā)揮控制系統(tǒng)與壓力傳感器的作用，實現(xiàn)切割壓力的自動化調(diào)節(jié)，有效處理平面凹凸不平的情況。通過對轉(zhuǎn)刀電機(jī)的控制來完成主動轉(zhuǎn)刀目的，防止切割設(shè)備給材料帶來巨大的壓力，做到順利切割棉布、合成革等單層織物。真空與靜電吸附臺面，有效處理漏氣面料無法固定的情況。該模板采用自動縫紉工藝技術(shù)，操作人員只需將布料置于模板中，就能達(dá)到自動縫紉的目的，不再依賴于高級縫紉師，人工成本得到了大大節(jié)約。

2.2 實現(xiàn)圖形處理的數(shù)字化

對于一些天然材料如真皮等原料，由于其存在破損、結(jié)巴等問題，所以布料應(yīng)對其紋理、光條等進(jìn)行準(zhǔn)確識別，避免出現(xiàn)倒排、斜排現(xiàn)象，筆者通過工業(yè)數(shù)字相機(jī)將樣片或者樣衣完整的拍攝下來，對系統(tǒng)采集到的需要裁剪、切割的原料圖像信息進(jìn)行濾波、邊緣檢測等處理。通過計算機(jī)智能圖像處理技術(shù)對樣片或者皮革的外部輪廓形狀、大小進(jìn)行自動化標(biāo)示，將皮革的破損、結(jié)巴以及布料的紋理、光條等信息，形成數(shù)字圖像，緊接著完成曲線擬合與矢量化任務(wù)，從而產(chǎn)生能夠被CAD讀取的文件格式，為服裝設(shè)計者的修改和確認(rèn)工作提供保障。通過使用曲線擬合、矢量化、工藝優(yōu)化算法，促進(jìn)了工藝數(shù)據(jù)的自動形成，為切割、制模、縫紉作業(yè)提供有力的數(shù)據(jù)依據(jù)，完成仿形裁剪及縫紉目的，從而使樣衣或樣片自動轉(zhuǎn)化為成品。

2.3 實現(xiàn)排料技術(shù)的全自動

通過計算機(jī)圖形學(xué)優(yōu)化技術(shù)能夠很好地實現(xiàn)材料外框和樣片外框的全自動排料，保證原料的高效使用。以前進(jìn)行排料時通常按照排版師的個人經(jīng)驗來完成，排料的工作量大、失誤率大、效率差，達(dá)不到預(yù)期的排料效果。而利用先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)排料主要從數(shù)學(xué)優(yōu)化原理的角度，使傳統(tǒng)排料過程實現(xiàn)計算機(jī)化，在考慮排料師豐富的作業(yè)經(jīng)驗的同時，還發(fā)揮了計算機(jī)的靈活性、便捷性等優(yōu)勢，有效保證了材料的高效使用。計算機(jī)排料能夠滿足多次試排要求，并對所有排料圖的具體用料量進(jìn)行準(zhǔn)確合理地計算，明確理想的樣片組合方式，促使面料有效使用。按照要求對面料的質(zhì)量進(jìn)行自動化分區(qū)，最多能夠分為4個區(qū)域。計算機(jī)讀取布料信息后會在屏幕上自動顯示出來，使用者按照計算機(jī)提供的面料信息完成自動化或者手工排料。完成排料作業(yè)后通過模板縫紉工藝優(yōu)化軟件進(jìn)行準(zhǔn)確合理地計算，最后產(chǎn)生切割、制模、縫紉幾種技術(shù)的數(shù)據(jù)信息，直接將該信息輸送至嵌入式控制平臺，進(jìn)而實現(xiàn)流水線作業(yè)。

2.4 嵌入式控制平臺

該平臺主要將ARM9（S3c2440）芯片作為人機(jī)界面，其內(nèi)部設(shè)置有WINCE操作系統(tǒng)，配置了7寸觸摸屏、鍵盤以及容量富余的FLASH存儲設(shè)備等，可采用工業(yè)相機(jī)圖像完成顯示和設(shè)置等工作。

并且涉及了網(wǎng)絡(luò)接口、USB接口、SD卡接口等眾多的通訊端口，適應(yīng)于TCP/IP協(xié)議，從以太網(wǎng)接口實現(xiàn)和計算機(jī)的連接，對線路進(jìn)行優(yōu)化、對運(yùn)動過程進(jìn)行深入解析，充分發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)的作用，實施設(shè)備的遠(yuǎn)程管理、自行檢測故障以及信息在各個區(qū)域中的及時有效傳遞。

嵌入式控制平臺采用的運(yùn)動控制器為DSP+FPGA，可以進(jìn)行浮點運(yùn)算作業(yè)，主要以實時多任務(wù)控制技術(shù)及硬件插補(bǔ)技術(shù)等為主要手段。將人機(jī)界面中的指令傳達(dá)給控制中心，由控制中心利用電機(jī)控制、閉環(huán)運(yùn)動軌跡控制、其他輔助信號的檢測及控制等方式，確保機(jī)器高效率的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

應(yīng)高度重視前期采用的圖像處理技術(shù)，處理技術(shù)是否精確可靠直接影響了機(jī)器裁剪與自動縫紉的精準(zhǔn)可靠性，隨著嵌入式系統(tǒng)的生成與實際使用，為機(jī)器裁剪與自動縫紉設(shè)備的穩(wěn)定性提供了保障，真正向智能化方向快速發(fā)展。

3 結(jié)論

綜上所述可知，將全自動模板縫紉技術(shù)應(yīng)用于

服裝領(lǐng)域中，有效實現(xiàn)了智能化與人性化的目標(biāo)，服裝生產(chǎn)量大大增強(qiáng)。同時，該項技術(shù)的使用，加快了服裝業(yè)的自動化發(fā)展進(jìn)程，使國外一些關(guān)聯(lián)的自動設(shè)備銷售價格進(jìn)一步下降，有效補(bǔ)充了我國在高端裁床與模板縫紉方面的不足，促進(jìn)了有關(guān)行業(yè)的市場發(fā)展步伐，突出了自動裁縫核心技術(shù)的重要地位。

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Machine automatic sewing clothing template technology of thinking

XIAO Chun-jian
(Jiangxi Institute of Fashion Technology, Jiangxi Nanchang 330201,China)

This paper mainly on the basis of intelligent vision technology for full automatic clothing template discussed a sewing technology, to promote the process of the assembly line of heavy and complicated, instead of the traditional clothing job step, streamline the comprehensive implementation, standardization of garment process templates, so as to strengthen the overall production level of costume.

MSET；machine identification; automatic clothing template; sewing technology

J523.5

A

投稿日期：2017-04-20

肖春建（1976—），男，高校助理教師，研究方向：機(jī)電設(shè)備維修與管理。