KR101873024B1 - 원단교정기에서의 원단패턴 정밀 검출장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원단교정기에 있어 생산성 향상에 따른 원단 변형 검출특성을 향상시키고 광원의 영향을 적게 받아 패턴 이미지 검출능력을 향상시키는 원단검출 카메라부 개발과 이를 위한 영상처리 알고리즘 개발을 통해 사행되거나 만곡된 원단을 정밀하게 검출하기 위한 장치를 구현하며, 이를 통해 원단교정기에서의 원단 교정이 정밀하게 이루어지게 한 것이다.

Description

원단교정기에서의 원단패턴 정밀 검출장치{APPARATUS FOR ACCURATELY DETECTING FABRIC PATTERN IN WEFT STRAIGHTENER}

본 발명은 원단교정기에 관한 것으로, 원단교정기에서의 사행(skewing)이나 만곡(bowing)된 원단을 정밀하게 검출하기 위해 원단변형 검출특성을 향상시키고 광원의 영항을 적게 받아 패턴 이미지 검출능력을 향상시키는 원단패턴 정밀 검출장치에 관한 것이다.

일반적으로 원단교정기(weft straightener)는 염색 가공공정 중 변형된 위사(weft)를 원래의 형태로 교정시켜 주는 기계장치로서, 원단의 최종 품질을 결정하는데 중요한 역할을 한다.

염색가공공정을 거친 직물은 그 형태를 고정시키기 위해 통상 텐터기(tenter)를 이용한 열처리를 하게 되는데, 이때 위사와 경사(wrap)가 직각으로 교차되어 있지 않은 상태로 열처리가 이루어지면 품질 불량의 원인이 된다.

그러므로 텐터기의 앞 부분에는 원단교정기가 설치되어서 원단을 교정하여 준다. 제직된 원단의 경사와 위사의 직교패턴이 제작 공정상에 뒤틀리게 되면서 경사지게 변형되는 사행(skew)현상이나 활처럼 휘어지는 만곡(bow)현상이 일어나는데 이를 교정하기 위해 여러 가지 방법이 연구되어 왔으며, 변형된 원단의 검출을 위해 기존에는 포토센서를 이용한 방법이 일반적이었다.

그런데 최근에는 고급원단과 특수원단의 수요가 늘어나면서 원단교정기에서의 변형된 원단 검출방식이 기술적 한계에 다다르고 있다.

원단교정기는 유수의 외국업체들 예를 들어, 이탈리아의 BIANCO, 독일의 EL과 MAHLO, 스위스의 pleva 등에 의하여 개발 및 생산되고 있다. BIANCO사는 고감도의 광센서를 채용하여 원단의 왜곡을 검출하는 방식을 채용하였으며, EL사는 매트릭스 카메라를 사용하여 제직물(woven)과 니트 등의 다양한 직물의 검출이 가능하도록 구현하였으며, MAHLO사는 전통적인 원단교정기와 제어 및 교정이 동시에 이루어지는 원단교정기를 구현하되 카메라를 이용하여 패턴을 인식하고 교정하는 방식을 취하고 있다. PLEVA사는 고분해능 CCD 카메라를 이용하여 원단의 뒤틀림을 측정하며 스캐닝 방식을 이용하여 넓은 영역의 이미지를 획득하여 사용하는 방식을 채용하고 있다.

이러한 회사들이 개발한 원단교정기와 그 부가장치가 높은 성능과 고급기술이 적용된 기계시스템으로 알려져 있으며, 제작사에 따라 원단교정기의 기능은 다르지만 주요한 공통점은 이미지의 검출을 위하여 다수의 카메라를 채용하며 이미지 검출 기능과 시스템의 자동제어 및 모니터링 시스템을 구축하고 있는 것이다.

기존의 원단교정기에서 널리 사용되는 일반적인 방법은 일정한 간격을 가진 슬릿과 포토센서를 이용하여 원단의 변형을 검출하는 방식이다. 이 방식은 조명에 의하여 원단을 지난 빛이 슬릿에 통과하여 포터센서에 도달하였을 때 분포를 통하여 원단의 비틀림을 검출한다.

그러나 기존의 카메라를 이용한 원단교정기는 범위 스캔(area scan)을 이용하여 검출하여 무늬가 들어간 원단에서의 위사 및 경사 검출이 용이하다는 장점이 있으나, 지나가는 원단 전체를 촬영할 수 없으므로, 정확한 밀도 측정이 불가능하다. 이는 상대적으로 긴 보정시간을 가지게 된다는 단점이 있다.

등록실용신안공보 제20-0197129호 "C.C.D를 이용한 자동포목교정기용 위사감지장치" 미합중국특허공보 제US 6,920,235호 "METHOD AND INSTRUMENT FOR DETERMINING THE DISTORTION ANGLES IN TEXTILE FABRICS OR SIMILAR, WHETHER FILXED OR MOVEMENT}

따라서 본 발명의 목적은 원단교정기에서의 사행(skewing)이나 만곡(bowing)된 원단을 정밀하게 검출하기 위해 원단변형 검출특성을 향상시키고 광원의 영항을 적게 받아 패턴 이미지 검출능력을 향상시키는 원단패턴 정밀 검출장치를 제공함에 있다.

상기한 목적에 따른 본 발명은, 원단교정기에서의 사행(skewing)이나 만곡(bowing)된 원단을 정밀하게 검출하기 위해 원단교정기내를 통과하는 원단을 촬영하는 원단검출 카메라부를 구비하되,

상기 원단검출 카메라부내에는 원단의 원사 올단위에 대응된 촬영이 가능하도록 라인단위 촬영범위로 이미지 독취하는 라인스캔 이미지센서부와,

원단종류에 무관하게 원단의 변형을 정밀하게 측정하도록, 라인단위 스캔이미지의 화소평균값과 라인단위 스캔이미지를 이용하여 얻은 이치화상이미지를 어레이필터를 이용하여 원단의 각도와 밀도를 검출하는 라인방식 검출모듈과 라인단위 스캔이미지를 분할하고 어레이필터를 이용해 중심점과 원둘레 간의 기울기를 구하고 기울기를 바탕으로 원단의 위사각도를 검출하는 써클방식 검출모듈과 라인단위 스캔이미지를 푸리에 변환하고 변환에 따른 주파수와 위상 및 크기를 이용한 주파수 스펙트럼을 분석하여 원단의 위사각도와 위사밀도를 검출하는 이산푸리에변환방식 검출모듈을 함께 이용하여 원단교정에 필요한 원단의 위사각도 및 위사밀도, 원단종류값을 제공하는 영상처리부로 구성함을 특징으로 하는 원단교정기에서의 원단패턴 정밀 검출장치이다.

상기의 라인방식 검출모듈은, 상기 라인단위 스캔이미지의 화소라인데이터를 누적하여 총 화소들의 레벨 평균값을 계산하여 화소평균값을 제공하는 화소평균값 계산부와, 상기 화소평균값에 의거하여 라인단위 스캔이미지의 화소라인데이터의 화소들을 이치화시키는 스레스홀더와, 상기 스레스홀더에서 출력된 이치화된 화소라인데이터를 누적하여 라인단위 이치화상이미지를 저장하는 이치화상저장램과, 상기 라인단위 이치화상이미지를 어레이필터를 이용해서 이치화된 위사라인을 추적하여 위사라인 각도값을 출력하는 라인추적기와, 상기 이치화된 위사라인 각도값을 입력으로 각도변환 테이블을 이용하여 원단의 위사각도를 제공하는 위사각도 검출기와, 상기 라인단위 이치화상이미지를 어레이필터를 이용하여 y축방향으로 이동하며 위사라인을 카운트한 값을 이용하여 위사의 밀도를 제공하는 위사밀도 검출기로 구성함을 특징으로 한다.

상기의 써클방식 검출모듈은, 라인단위 스캔이미지를 분할하고 어레이 필터를 이용해 어두운 부분과 밝은 부분의 중심점을 검출하는 중심점 검출기와, 상기 라인단위 스캔이미지의 크기와 상기 중심점의 차를 이용하여 원둘레상의 좌표를 검출하는 원호검출기와, y=ax(a= 기울기)가 되는 1차방정식의 방사상 직선데이터의 좌표화소값 합산데이터를 구하여 0°~45°에 대한 방사상 직선데이터에 대응된 기울기들을 구하는 데이터 수집기와, 상기 데이터 수집기에서의 가장 밝은 직선기울기와 가장 어두운 직선데이터를 이용하여 윈사의 위사 각도를 검출하는 위사각도 검출기로 구성함을 특징으로 한다.

상기의 이산푸리에변환방식 검출모듈은, 라인단위 스캔이미지의 화소라인데이터에 대해서 이산푸리에변환을 수행하고 주파수 및 위상, 크기를 얻을 수 있는 변환결과값을 출력하는 이산푸리에변환 실행기와, 상기 변환결과값의 주파수 스펙트럼을 크기로 분석하여 획득하는 이산푸리에 변환 분석기와, 상기 이산푸리에변환 분석기에서 얻은 위상에 관련된 데이터를 바탕으로 원단의 위사각도를 검출하는 위사각도 검출기와, 상기 이산푸리에변환 분석기에서 얻은 주파수에 관련된 데이터를 바탕으로 원단의 위사밀도를 검출하는 위사밀도 검출기로 구성함을 특징으로 한다.

그리고 본 발명에서 상기 라인단위 촬영범위는 1인치단위 촬영범위이고, 상기 영상처리부는 FPGA로 구성함을 특징으로 한다.

본 발명은 라인스캔방법을 선택하고 각도검출이나 밀도 검출하는 원단검출 알고리즘을 이용하여서 원단변형 검출특성을 향상시킴과 아울러 광원의 영항을 적게 받으며 원단패턴 이미지 검출능력이 향상되게 함으로써 원단교정기에서의 사행(skewing)이나 만곡(bowing)된 원단을 정밀하게 검출하는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따라 원단패턴 정밀 검출장치가 포함된 원단교정기의 개략 구성도,
도 2는 본 발명의 원단패턴 정밀 검출장치가 내장된 원단검출 카메라부의 구체 블록 구성도,
도 3은 본 발명의 원단검출 카메라부의 배치 구성도,
도 4는 본 발명에 따라 FPGA로 구현된 영상처리부에서 라인방식 검출모듈, 써클방식 검출모듈, DFT방식 검출모듈의 상세 블록 구성도,
도 5는 라인스캔 이미지센서부에 의해 독취된 1인치 라인스캔이미지 화면 구성도(a) 및 화소라인데이터 구성도(b),
도 6은 본 발명에서의 라인방식 검출모듈에서 화소평균값을 이용하여 이치화된 화소라인데이터를 생성하는 개념 구성도,
도 7은 본 발명의 1인치 라인스캔이미지 화면 구성도(a) 및 이치화된 1인치 라인스캔이미지 화면 구성도(b).

이하 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따라 원단패턴 정밀 검출장치가 포함된 원단교정기(2)의 개략 구성도로서, 보우롤러(4)와 스큐롤러(6)를 포함하는 교정유닛(8)과, 보우롤러(4)와 스큐롤러(6)를 통해 이송되는 원단(10)의 위사의 사행과 만곡정도를 정밀 측정하여 하여 그 측정값을 제공하는 감지유닛(12)과, 감지유닛(12)의 사행도 측정값을 이용한 교정값에 의거하여 교정유닛(8)의 스큐롤러(4) 및 보우롤러(6)에 대응된 각 구동모터를 구동제어하여 원단(10)의 위사각도를 교정하는 컨트롤유닛(14)을 포함한다.

본 발명에 따른 감지유닛(12)은 스큐롤러(4)와 보우롤러(6)를 지나 가이드롤러(16a)(16b)를 통해 이송되는 원단(10)에 빛을 조사하는 광원램프(18)와, 본 발명에 따른 원단패턴 정밀검출장치가 포함된 원단검출 카메라부(20)로 구성한다.

본 발명에 따른 원단패턴 정밀검출을 위해서, 광원(18)과 컨트롤 유닛(14) 사이에 위치하여 원단(10)의 패턴을 정밀검출하는 원단검출 카메라부(20)를 구비한다.

본 발명에 따른 원단검출 카메라부(20)는 도 2에 도시된 바와 같이, 원단을 라인 스캔하는 라인스캔 이미지센서부(30)와 FPGA(field-programmable gate array)로 바람직하게 구현되는 영상처리부(40)로 구성한다.

기존의 카메라를 이용한 원단교정기는 범위 스캔(area scan)을 이용하여 검출하여 무늬가 들어간 원단에서의 위·경사 검출이 용이하다는 장점이 있으나 지나가는 원단 전체를 촬영할 수 없으므로 정확한 밀도 측정이 불가능하다. 이는 상대적으로 긴 보정시간을 가지게 된다는 단점이 있다.

그래서 본 발명에서의 원단 교정기는 정확한 밀도 측정이 되어야 하므로 라인 스캔(line scan) 방법을 선택한다. 즉 본 발명의 원단검출 카메라부(20)에서는 라인스캔 이미지센서부(30)를 이용하여 원단의 원사 한 올마다 촬영을 할 수 있도록 라인단위 촬영범위 바람직하게는 1인치 촬영범위로 라인스캔을 수행한다.

본 발명의 원단검출 카메라부(20)에서 라인스캔 이미지센서부(30)를 이용한 라인 스캔의 이점은 두 가지로 정리할 수 있다. 첫째는, 원사를 한 올에 대해 검출을 진행할 수 있기에 정밀한 위사밀도 측정이 가능하다. 둘째, 각 라인마다 알고리즘을 동작시킬 수 있기에 기존의 범위 스캔보다 빠른 응답속도를 지닌다는 것이다.

원단의 밀도 측정을 위해 원단 전체의 데이터를 이용하는데 카메라 당 약 5 Gbps, 총 20 Gbps의 대용량 데이터가 들어오게 된다. 일반적인 영상처리의 경우에 컴퓨터를 이용하여 알고리즘을 동작시킬 경우 프레임 그레버(frame grabber)와 카메라 링크(camera link)를 통상적으로 사용된다.

그러나 사용 환경의 특성을 고려할 때 원가, 잡음(noise), 정지(system down)의 위험에 있어 적합하지 않아 본 발명에서는 라인스캔 이미지센서부(30)에서의 데이터를 처리하는 영상처리부(40)를 FPGA(field-programmable gate array)로 임베디드화 한다.

도 3에서는 본 발명에 따른 FPGA로 구현된 영상처리부(40)가 탑재된 원단검출 카메라부(20)의 원단(10)에 관련된 배치 구성을 보여주고 있다.

도 3을 참조하면, FPGA로 구현된 영상처리부(40)를 내장한 다수의 원단검출 카메라부(20)들이 원단(10)의 폭방향으로 배열 설치된다. 도 3의 예시에서는 원단검출 카메라부(20) 4개로 설치된 것을 보여주고 있다.

본 발명에서는 사행도 및 정밀 위사밀도 분석을 위한 기능과 기존의 이미지센서 카메라 제어기능이 합체된 영상처리부(40)가 FPGA로 구현되고 기존의 카메라부와 동일한 곳에 FPGA칩이 탑재되었기에 위사각도나 위사밀도의 초정밀 계측을 위해 마련되어야 했던 원단교정기의 하우징내 협소한 설치장소 문제가 해소되고, 기존의 고가장비나 고가 부속품인 프레임 그래버, 컴퓨팅유닛, 카메라링크케이블 등을 사용하지 않아도 된다.

본 발명에서 원단검출 카메라부(20)의 영상처리부(40)에 구현된 원단 검출 알고리즘은 원단의 진행속도에 대응된 라인속도(line speed), 원단의 종류가 변경되어도 사용자의 조작 없이 스스로 판단하여 동작하도록 설계되어 있으며, 최대 라인 속도 180 m/ min, 원단밀도 300 T까지 사용 가능하다.

본 발명에 따른 원단 검출 알고리즘은 다음과 같은 사항을 고려하여 개발되었다.

1) 정밀한 밀도검출 가능

2) 일반 원단뿐 아니라 특수원단 교정 가능

3) 라인 속도나 원단 밀도가 변화해도 사용자의 조작 없이 스스로 판단하여 수정

4) 빠른 응답속도

본 발명의 영상처리부(40)가 포함된 원단검출 카메라부(20)에서는 화상처리 알고리즘으로 모든 원단에 적용가능하게 구현함과 동시에 FPGA의 용량을 고려하여서 영상처리 알고리즘을 구현한다.

또한 본 발명에서는 평직원단이나 평직이 아닌 기타 특수직 원단이라도 위사 각도와 위사밀도를 쉽게 검출할 수 있도록 구현된다.

이를 위해 본 발명에서는 3가지 방식의 검출기법(라인방식 검출모듈, 써클방식 검출모듈, DFT방식 검출모듈)을 함께 사용하며 3가지 검출기법들의 결과값을 취합 및 비교하여서 원단종류와 최종 원단의 위사각도 및 위사밀도 값을 원단검출 카메라부(20)에서 얻게 되고, 이를 통신인터페이스(도 2의 38)를 통해서 도 1의 컨트롤유닛(14)으로 제공한다.

도 2는 본 발명의 원단패턴 정밀 검출장치가 내장된 원단검출 카메라부(20)의 구체 블록 구성도로서, 라인스캔 이미지센서부(30), FPGA로 구현된 영상처리부(40)로 구성한다.

도 2에서 원단검출 카메라부(20)의 라인스캔 이미지센서부(30)는 원단(10)의 영상촬영을 위한 고속 이미지센서칩으로서 본 발명에 따라 가격이 저렴하고 전력소모가 적은 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor Image Sensor) 이미지 센서를 채택하는 것이 바람직하다. 특히 본 발명에서는 이미지센서부(30)의 출력을 구성함에 있어 출력 라인 당 10~20개의 탭(tap) 바람직하게는 16개의 탭(tap)을 가지게 구성하여서 독취된 원단 이미지의 출력이 신속하게 이루어지게 한다.

그리고 도 2의 원단검출 카메라부(20)내 FPGA로 구현된 영상처리부(40)는, 카메라제어부(31), 라인방식 검출모듈(32), 써클방식 검출모듈(34), DFT(Discrete Fourier Transform)방식 검출모듈(36), 원단종류 및 원단패턴 판정부(37), 및 통신인터페이스(38)로 구성한다.

라인방식 검출모듈(32)과 써클방식 검출모듈(34)과 DFT방식 검출모듈(36)은 본 발명에서 각종 원단의 위사각도 및 위사밀도를 각각의 영상처리 알고리즘을 통해 신속하게 검출하기 위한 알고리즘 기능부이며, 원단종류 및 원단패턴 판정부(37)는 3가지 방식의 검출모듈(32)(34)(36)의 출력값에 근거하여 원단종류와 그 원단(10)의 정확한 위사각도 및 위사밀도를 최종 판정하는 알고리즘 기능부이다.

카메라 제어부(32)는 원단(10)과 라인스캔 이미지센서부(30)에 관련된 렌즈 포커싱, 셔터속도 등 카메라 작동을 위한 전반적인 제어를 수행하며, 또 원단(10)에 대한 라인단위 이미지 스캐닝을 위한 제어, 2개 내지 3가지 종류, 바람직하게는 3가지 종류의 영상처리 알고리즘에 대응된 검출모듈(32)(34)(36)들로부터 출력되는 원단의 위사각도 및 위사밀도를 취합 및 서로 비교하여서 얻은 최종의 원단 위사각도 및 위사밀도에 관련된 데이터를 통신인터페이스(38)를 매개로 도 1에 도시된 컨트롤유닛(14)으로 전송한다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 원단검출 카메라부(20)의 영상처리부(40)내에 구성된 3가지의 영상처리 알고리즘에 대응된 기능부 즉 라인방식 검출모듈(32), 써클방식 검출모듈(34), DFT방식 검출모듈(36)의 상세 블록 구성도이다.

본 발명에서는 라인방식 검출모듈(32), 써클방식 검출모듈(34), DFT방식 검출모듈(36)을 이용하여 평직뿐만 아니라 기타 제직물이나 편직물, 자캬드와 같은 특수직물에 대해서도 위사각도나 위사밀도를 신속하게 검출하고, 뿐만 아니라 원단(10)의 종류까지도 구별한다.

라인방식 검출모듈(32)은 평직물의 위사각도나 위사밀도 검출에 유용하게 작용하고, 써클방식 검출모듈(34)은 특수직이나 니트와 같은 편직물의 위사각도 검출에 유용하게 작용하며, DFT방식 검출모듈(36)은 평직물이나 자캬드 직물과 같은 원단에 대한 위사각도나 위사밀도 검출에 유용하게 작용한다.

각 검출모듈(32)(34)(36)에 대해서 보다 구체적으로 설명하면 하기와 같다.

라인방식 검출모듈(32)

먼저 라인방식 검출모듈(32)에 대해서 설명하면 다음과 같다.

라인방식 검출모듈(32)은 화소평균값 계산부(52), 영역적분기(54), 스레스홀더(56), 이치화상 저장램(58), 라인추적기(60), 위사각도 검출기(62), 및 위사밀도검출기(64)로 구성한다.

라인방식 검출모듈(32)에서의 구성 특징은, 영상의 평균값 검출과 이차화이다. 라인스캔 이미지센서부(30)에서 들어오는 8비트(bit) 데이터를 전부 저장하는 것은 많은 메모리를 필요로 한다. 때문에 본 발명에서는 영상의 평균값을 이용해 이치화를 진행하여 이미지 용량을 줄인 후 각도 검출을 진행할 수 있게 한다.

도 2의 라인스캔 이미지센서부(30)에서 독취된 1인치 라인스캔 이미지화면은 도 5의 (a)와 같으며 화소라인 이미지램(50)에 도 5의 (b)에서와 같이 화소라인데이터 단위로 선입선출방식으로 차례대로 임시저장된다.

화소평균값 계산부(52)에서는 1인치 라인스캔이미지 화면의 화소라인데이터를 차례로 읽어들여 누적하면서 1인치 라인스캔이미지화면에 있는 총 화소들의 레벨 평균값을 계산하여 스레스홀더(56)로 도 6의 (a)와 같이 예시된 레벨을 갖는 화소평균값(Pavg)을 제공한다.

영역적분기(54)에서는 화소라인이미지램(50)에서 화소라인데이터를 일정 영역단위로 적분을 함으로써 노이즈필터링을 행한 후 노이즈제거된 화소라인데이터를 스레스홀더(56)로 인가한다.

스레스홀더(theshold)(56)는 영역적분기(54)에서 출력된 화소라인데이터를 화소평균값 계산부(52)에서 제공된 도 6의 (a)와 같은 화소평균값(Pavg)에 근거하여 도 6의 (b)에서와 같은 방식으로 이치화하여서 이치화된 화소라인데이터를 누적하여서 이치화된 1인치 이치화상이미지를 이치화상저장램(58)에 저장한다.

예컨대, 화소 P1,P2,P3,P4,P5의 화소값들에서 화소 P1,P2,P3처럼 화소평균값(Pavg)보다 더 진하면 검은색(이진논리 "0")으로, 화소 P4,P5,P6처럼 화소평균값(Pavg)보다 덜 진하면 흰색(이진논리 "1")으로 이치화시키는 것이다.

도 7에서는 라인스캔 이미지센서부(30)에 의해 독취된 1인치 라인스캔이미지 화면 구성(a) 및 이치화된 1인치 라인스캔이미지 화면 구성(b)을 보여주고 있다. 이치화상저장램(58)에는 도 7의 (b)와 같은 이치화된 1인치 라인스캔이미지 화면이 저장된다.

라인추척기(Line Tracer)(60)는 이치화상저장램(58)으로부터 이치화된 1인치 라인스캔이미지를 바탕으로 위사의 기울기를 찾아낸다.

라인추척기(60)에서의 위사 기울기를 찾는 방법을 설명하면 아래와 같다.

라인추적기(60)는 도 7의 (b)에서와 같은 이치화된 1인치 라인스캔 이미지영역의 상단모서리의 x축 양끝에서 검은색선을 따라 추적하는 기능을 수행한다.

1) y축으로 이동하는 어레이필터(array filter)를 이용해 얻어지는 값이 1(흰색) → 0(검은색) → 1(흰색)로 변화할 때까지 y축 방향으로 어레이필터를 이동한다.

2) 1(흰색) → 0(검은색) → 1(흰색)으로 변화되는 부분에서 "0"(검은색)의 값을 가지는 지점이 시작점으로 정한다.

3) 어레이필터를 x축 방향으로 이동하며 미리 설정된 검은색 기준값(예컨대 검은색 70%) 이상으로 검출하게 되면 어레이필터의 값이 "0"(검은색 100%)이 되는 지점까지 y축 방향으로 어레이필터를 이동시킨다.

4) 3)을 반복하여 x축의 끝까지 도달할 경우, 도달한 y좌표의 위와 아래로 0(검은색) → 1(흰색)로 변화하는 부분을 검출하여 0(검은색) 지점을 찾고 이 점을 도착점으로 정한다. 이렇게 정해진 출발점과 도착점을 이용하여 하나의 위사 라인의 각도를 검출할 수 있다.

5) 이치화된 1인치 라인스캔 이미지영역의 모든 위사라인에 대해서 1)~4)를 반복하여서 위사 라인의 각도값들의 평균을 구한다.

이렇게 구한 라인추적기(60)의 결과값은 위사각도 검출기(62)와 위사밀도 검출기(64)로 인가된다.

위사각도 검출기(62)는 먼저 라인추적기(60)에서 받은 결과값에 대하여 차이가 미리 설정된 편차 임계치보다 큰 값은 제외한다. 그리고 상기 결과값 데이터를 미리 맵핑된 각도변환 테이블 즉 아크탄젠트(atan) 테이블을 이용하여 각도로 변환하여 평균한 값을 원단의 위사각도로 출력한다.

그리고, 라인방식 검출모듈(32)에서의 위사밀도 검출기(64)에 대해서 설명하면 하기와 같다.

1) 위사밀도 검출기(64)에서는 이치화상 저장램(58)에 저장된 이치화된 1인치 라인스캔 이미지영역을 읽어와 y축 방향으로 블록 연장되게 분할하여 여러 구획블록으로 나눈다.

2) 어레이필터를 이용하여 구획블록들 각각에 대해서 y축으로 이동하며 1(흰색) → 0(검은색) → 1(흰색)로 변화하는 부분을 업카운트 한다.

3) 어레이 필터가 각 구획블록의 y축 끝까지 이동하면 각 구획블록별 카운트 값을 평균함으로써 위사의 밀도를 구한다.

써클방식 검출모듈(34)

도 4로 돌아가서, 써클방식 검출모듈(34)의 구성 및 상세설명은 아래와 같다.

써클방식 검출모듈(34)은 중심점 검출기(66), 원호검출기(68), 직선데이터 수집기(70), 위사각도 검출기(72)로 구성한다.

써클방식 검출모듈(34)은 화소라인 이미지 램(50)에서 차례로 들어 읽은 도 8과 같은 1인치 라인스캔 이미지를 x축과 y축의 중앙을 기준으로 4사분면으로 4분할(1~4사분면)한 후, 2,3사분면에 대해 각각 위사각도 검출을 수행하는 것이다.

이를 구체적으로 설명하면, 먼저 중심점 검출기(66)는 x좌표축과 y좌표축을 따르는 어레이 필터를 이용하여 전체 이미지의 중앙에서 어두운 부분과 밝은 부분의 중심을 찾는다.

1) 어두운 부분의 중심점 찾기

최초의 밝은 부분 → 어두운 부분 → 밝은 부분으로 변화하는 구간을 탐색하여 어두운 부분의 길이를 카운트한 업카운트값의 반값으로 어두운 부분 중심점을 찾는다.

2) 밝은 부분의 중심점 찾기

최초의 어두운 부분 → 밝은 부분 → 어두운 부분으로 변화하는 구간을 탐색하여 밝은 부분의 길이를 카운트한 업카운트값의 반값으로 밝은 부분 중심점을 찾는다.

중심점 검출기(66)에서 각 중심점을 찾은 후 원호 검출기(68)에서는 그 중심점을 기준으로 하는 원둘레(원호)상의 좌표들을 검출한다. 원둘레의 x,y좌표는 라인스캔 이미지의 크기와 중심점의 차로 얻게 된다(각 분면별로 진행).

기울기를 구하기 위해서 직선데이터 수집기(70)에서는 y/x(x축의 최대변위값)를 기울기(a)로 하는 1차 방정식 즉 y=ax 방사상 직선데이터의 좌표화소값 합산 데이터(기울기)를 구한다. 즉 0°~ 45°에 대해서 방사상 직선데이터(기울기)를 수집하는 것이며, 합산데이터가 최대와 최소가 되는 기울기를 찾는다.

위사각도 검출기(72)는 직선데이터 수집기(70)에서의 상기 기울기를 바탕으로 각도를 검출한다. 즉 각 기울기별 화소값 합성데이터를 비교해서 가장 밝은 직선기울기와 가장 어두운 직선데이터를 선택하여서 위사의 각도를 검출한다.

DFT 방식 검출모듈(36)

DFT실행기(74)는 영역적분기(54)에서 노이즈 제거된 화소라인데이터에 대해서 이산 푸리에 변환(DFT; Discrete Fourier Transform)을 수행하여서 주파수 및 위상, 크기를 얻을 수 있는 변환결과값(주파수 스펙트럼)을 출력한다.

DFT분석기(Analyzer)(76)는 DFT실행기(74)의 변환결과값의 주파수 스펙트럼을 크기로 분석하되 주파수 스펙트럼에서 가장 큰 값을 획득한다.

위사각도 검출기(78)는 DFT분석기(76)에서 얻은 위상에 관련된 데이터를 바탕으로 원단의 위사각도를 검출한다. 즉 데이터의 실수부와 허수부의 값을 아크탄젠트(atan)하여서 원단의 위사각도를 검출하는 것이다.

위사밀도 검출기(80)는 DFT분석기(76)에서 얻은 주파수에 관련된 데이터를 바탕으로 원단의 위사밀도를 검출한다. 즉 주파수중 가장 큰값을 이용하여 원단의 위사밀도를 검출한다.

다시 도 2로 되돌아가면, 도 4와 함께 전술한 라인방식 검출모듈(32)과 써클방식 검출모듈(34) 및 DFT방식 검출모듈(36)들로부터 출력되는 원단의 위사각도나 위사밀도는 원단종류 및 원단패턴 판정부(37)로 인가된다.

그러면 원단종류 및 원단패턴 판정부(37)는 3가지 종류의 검출모듈(32)(34)(36)으로부터 취합 및 서로 비교하여서 두가지 이상이 서로 비슷한 값을 최종의 원단 위사각도 및 위사밀도로 선정하고 또한 위사각도 및 위사밀도를 이용하여 원단종류도 함께 판단을 한 후 카메라 제어부(31)로 전송한다.

본 발명의 원단검출 카메라부(20)는 FPGA로 구현된 전술한 바와 같은 영상처리부(40)를 구비하며, 이러한 영상처리부(40)에서의 기능블록(라인방식 검출모듈, 써클방식 검출모듈, DFT방식 검출모듈)별로 수행하는 원단 검출 알고리즘은 정밀한 밀도검출을 가능케 하고, 평직과 같은 일반 원단뿐 아니라 특수원단에 대한 교정도 가능케 하며, 라인 속도나 원단 밀도가 변화해도 사용자의 조작 없이 스스로 판단하여 수정할 수 있도록 해준다. 또한, 빠른 응답속도도 보장한다.

상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위 및 그 특허청구범위와 균등한 것에 의해 정해 져야 한다.

(2)-- 원단교정기 (4)-- 보우롤러
(6)-- 스큐롤러 (8)-- 교정유닛
(10)-- 직물 (12)-- 감지유닛
(14)-- 컨트롤유닛 (16a)(16b)-- 가이드롤러
(18)-- 광원램프 (20)-- 원단검출 카메라부
(22)-- 로타리엔코더 (30)-- 라인스캔 이미지센서부
(31)-- 카메라 제어부 (32)-- 라인방식 검출모듈
(34)-- 써클방식 검출모듈 (36)-- DFT방식 검출모듈
(37)-- 원단종류 및 원단패턴 판정부
(38)-- 통신인터페이스 (40)-- 영상처리부
(50)-- 화소라인 이미지램 (52)-- 회소평균값 계산부
(54)-- 영역적분기 (56)-- 스레스홀더
(58)-- 이치화상 저장램 (60)-- 라인추적기
(62)(72)(78)-- 위사각도 검출기 (64)(80)-- 위사밀도 검출기
(66)-- 중심점 검출기 (68)-- 원호검출기
(70)-- 직선데이터 수집기 (74)-- DFT실행기
(76)-- DFT분석기

Claims (7)

1. 원단교정기에서의 사행(skewing)이나 만곡(bowing)된 원단을 정밀하게 검출하기 위해 원단교정기내를 통과하는 원단을 촬영하는 원단검출 카메라부를 구비하되,
   상기 원단검출 카메라부내에는 원단의 원사 올단위에 대응된 촬영이 가능하도록 라인단위 촬영범위로 이미지 독취하는 라인스캔 이미지센서부와,
   원단종류에 무관하게 원단의 변형을 정밀하게 측정하도록, 라인단위 스캔이미지의 화소평균값과 라인단위 스캔이미지를 이용하여 얻은 이치화상이미지를 어레이필터를 이용하여 원단의 각도와 밀도를 검출하는 라인방식 검출모듈과 라인단위 스캔이미지를 분할하고 어레이필터를 이용해 중심점과 원둘레 간의 기울기를 구하고 기울기를 바탕으로 원단의 위사각도를 검출하는 써클방식 검출모듈을 함께 이용하여 원단교정에 필요한 원단의 위사각도 및 위사밀도, 원단종류값을 제공하는 영상처리부로 구성함을 특징으로 하는 원단교정기에서의 원단패턴 정밀 검출장치.
   
2. 원단교정기에서의 사행(skewing)이나 만곡(bowing)된 원단을 정밀하게 검출하기 위해 원단교정기내를 통과하는 원단을 촬영하는 원단검출 카메라부를 구비하되,
   상기 원단검출 카메라부내에는 원단의 원사 올단위에 대응된 촬영이 가능하도록 라인단위 촬영범위로 이미지 독취하는 라인스캔 이미지센서부와,
   원단종류에 무관하게 원단의 변형을 정밀하게 측정하도록, 라인단위 스캔이미지의 화소평균값과 라인단위 스캔이미지를 이용하여 얻은 이치화상이미지를 어레이필터를 이용하여 원단의 각도와 밀도를 검출하는 라인방식 검출모듈과 라인단위 스캔이미지를 분할하고 어레이필터를 이용해 중심점과 원둘레 간의 기울기를 구하고 기울기를 바탕으로 원단의 위사각도를 검출하는 써클방식 검출모듈과 라인단위 스캔이미지를 푸리에 변환하고 변환에 따른 주파수와 위상 및 크기를 이용한 주파수 스펙트럼을 분석하여 원단의 위사각도와 위사밀도를 검출하는 이산푸리에변환방식 검출모듈을 함께 이용하여 원단교정에 필요한 원단의 위사각도 및 위사밀도, 원단종류값을 제공하는 영상처리부로 구성함을 특징으로 하는 원단교정기에서의 원단패턴 정밀 검출장치.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 라인방식 검출모듈은,
   상기 라인단위 스캔이미지의 화소라인데이터를 누적하여 총 화소들의 레벨 평균값을 계산하여 화소평균값을 제공하는 화소평균값 계산부와,
   상기 화소평균값에 의거하여 라인단위 스캔이미지의 화소라인데이터의 화소들을 이치화시키는 스레스홀더와,
   상기 스레스홀더에서 출력된 이치화된 화소라인데이터를 누적하여 라인단위 이치화상이미지를 저장하는 이치화상저장램과,
   상기 라인단위 이치화상이미지를 어레이필터를 이용해서 이치화된 위사라인을 추적하여 위사라인 각도값을 출력하는 라인추적기와,
   상기 이치화된 위사라인 각도값을 입력으로 각도변환 테이블을 이용하여 원단의 위사각도를 제공하는 위사각도 검출기와,
   상기 라인단위 이치화상이미지를 어레이필터를 이용하여 y축방향으로 이동하며 위사라인을 카운트한 값을 이용하여 위사의 밀도를 제공하는 위사밀도 검출기로 구성함을 특징으로 하는 원단패턴 정밀 검출장치.
   
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 써클방식 검출모듈은,
   라인단위 스캔이미지를 분할하고 어레이 필터를 이용해 어두운 부분과 밝은 부분의 중심점을 검출하는 중심점 검출기와,
   상기 라인단위 스캔이미지의 크기와 상기 중심점의 차를 이용하여 원둘레상의 좌표를 검출하는 원호검출기와,
   y=ax(a= 기울기)가 되는 1차방정식의 방사상 직선데이터의 좌표화소값 합산데이터를 구하여 0°~45°에 대한 방사상 직선데이터에 대응된 기울기들을 구하는 데이터 수집기와,
   상기 데이터 수집기에서의 가장 밝은 직선기울기와 가장 어두운 직선데이터를 이용하여 윈사의 위사 각도를 검출하는 위사각도 검출기로 구성함을 특징으로 하는 원단패턴 정밀 검출장치.
   
5. 제2항에 있어서, 상기 이산푸리에변환방식 검출모듈은,
   라인단위 스캔이미지의 화소라인데이터에 대해서 이산푸리에변환을 수행하고 주파수 및 위상, 크기를 얻을 수 있는 변환결과값을 출력하는 이산푸리에변환 실행기와,
   상기 변환결과값의 주파수 스펙트럼을 크기로 분석하여 획득하는 이산푸리에 변환 분석기와,
   상기 이산푸리에변환 분석기에서 얻은 위상에 관련된 데이터를 바탕으로 원단의 위사각도를 검출하는 위사각도 검출기와,
   상기 이산푸리에변환 분석기에서 얻은 주파수에 관련된 데이터를 바탕으로 원단의 위사밀도를 검출하는 위사밀도 검출기로 구성함을 특징으로 하는 원단패턴 정밀 검출장치.
   
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 라인단위 촬영범위는 1인치단위 촬영범위임을 특징으로 하는 원단패턴 정밀 검출장치.
   
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 영상처리부는 FPGA로 구성함을 특징으로 하는 원단교정기에서의 원단패턴 정밀 검출장치.

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