TWI541499B

TWI541499B - Fabric monitoring methods and systems

Info

Publication number: TWI541499B
Application number: TW103137842A
Authority: TW
Inventors: Meu Jin Wang; Yuan Tsung Chen; Der Min Tsai; Po Kuei Wang
Original assignee: Univ Kun Shan
Priority date: 2014-10-31
Filing date: 2014-10-31
Publication date: 2016-07-11
Also published as: TW201616122A

Description

布料監測方法及系統

本發明係有關於一種布料監測方法及系統，尤指藉由影像分析分析布料品質、捲布機運作狀況及捲布長度的方法及系統。

為精簡驗布所需人力，目前有業者研發如中華民國專利公告號M371235之「布料缺陷自動檢測裝置」。主要係由輸送台、檢測臂所組成，其中，該輸送台具有多個輸送滾輪以供待測布料置放並輸送。該檢測臂係設於輸送台之上方與下方兩處，其包含有LED正光、LED背光、上白熱燈、下白熱燈、CCD鏡頭。該電腦內含有缺陷資料庫與缺陷標準規範，並將每一批受測布料記錄品質，在何段、何位置有何缺陷，而個別記錄於電腦。

但上述前案仍有不足處有待改進，主要原因在於：

1.上述檢測裝置僅檢驗布料，並未監控布料的輸送、捲收運作狀況，難以及早發現布料輸送的異常問題。此外，也無法計算捲布長度，因此實用性較為不足。

2.布料缺陷的異常資料僅單純紀錄於電腦，資料的安全性較為不足，被竄改的可能性較高。

爰此，為增進布料監測的精確性及便利性，本發明人致力於研究，提出一種布料監測方法，包含下列步驟：A.以一捲動件捲動一布料，並在該捲動件上設有一發光件；B.以一影像擷取單元擷取該捲動件、布料及發光件的一影像；C.由該影像中分析該布料的一捲動長度數據及一品質變化數據，該捲動長度數據係以該發光件第一次出現在該影像中的位置作為一初始位置，在該捲動件捲動的過程中，運算該發光件重複出現在該影像中的初始位置的次數，以依據該次數運算該捲動長度數據；再以該布面在該影像中的色差值計算該品質變化數據。

進一步，該捲動長度數據的運算公式為：；其中R為捲動件半徑尺寸； t為布料厚度；T為發光件位移至初始位置的次數。

進一步，在前述布料品質數據的色差值大於預設的一設定值時，產生一通報訊息至一監控端。

進一步，該通報訊息先經一加密模組加密，再傳送至該監控端。

在步驟C中進一步分析該布料的一捲動方向數據，該捲動方向數據係由該發光件在該影像中的位置變化順序所得。

在步驟C中進一步分析該布料的一轉速變化數據，該轉速變化數據係由該發光件在該影像中連續出現的間隔計算該捲動件的轉速所得到，並在前述轉速變化數據大於一預設值時，將含有前述轉速變化數據的一通報訊息至一監控端。

本發明亦為一種布料監測系統，包含：一捲動件，用於捲動一布料；一發光件，設置在該捲動件上；一影像擷取單元，用以擷取該捲動件、布料及發光件的一影像；及一分析子系統，訊號連接該影像擷取單元，該分析子系統包含一捲動長度分析模組及一品質變化分析模組，該捲動長度分析模組係以該發光件第一次出現在該影像中的位置作為一初始位置，在該捲動件捲動的過程中，運算該發光件重複出現在該影像中的初始位置的次數，以依據該次數運算該捲動長度數據；該布料品質分析模組再以該布面在該影像中的色差值計算該品質變化數據。

進一步，該布料品質分析模組係在前述布料品質數據的色差值大於預設的一設定值時，產生一通報訊息至一監控端，更包括一加密模組，該加密模組連接該分析子系統，用以加密該通報訊息。

進一步，該分析子系統更包括一捲動方向分析模組，該捲動方向分析模組係由該發光件在該影像中的位置變化順序分析得一捲動方向數據。

進一步，該分析子系統更包括一轉速分析模組，該轉速分析模組係由該發光件在該影像中連續出現的間隔計算該捲動件的轉速，並在前述轉速變化數據大於一預設值時，將含有前述轉速變化數據的一通報訊息至一監控端，更包括一加密模組，該加密模組連接該分析子系統，用以加密該通報訊息。

本發明的功效在於：

1.本發明利用影像分析技術，分析布料捲動的捲動長度及品質變化，以方便監控布料生產狀況，增進系統的實用性。

2.本發明並可並透過影像分析，分析捲動件的轉速是否為穩定，以即早發現布料輸送的異常問題。

3.本發明利用影像處理中的色差計算，分析布料的顏色是否因氧化而造成與原始色彩記錄不同的色差現象，甚至可進一步分析布料是否有孔洞、幅寬、皺摺等缺陷，增進布料品質監控的便利性。

4.本發明的傳輸數據可藉由加密模組加密，藉此可避免傳輸數據被竄改，增進資料的安全性。

(100)‧‧‧布料監測系統

(1)‧‧‧捲動件

(2)‧‧‧發光件

(3)‧‧‧影像擷取單元

(4)‧‧‧分析子系統

(41)‧‧‧捲動長度分析模組

(42)‧‧‧品質變化分析模組

(43)‧‧‧捲動方向分析模組

(44)‧‧‧轉速變化分析模組

(45)‧‧‧加密模組

(5)‧‧‧監控端

(A)‧‧‧布料

(F)‧‧‧參考標記圖

(G)‧‧‧連續影像

(H1)(H2)(H3)(H4)‧‧‧影像

(K1)(K2)(K3)(K4)‧‧‧影像

[第一圖]係為本發明實施例之系統架構示意圖。

[第二圖]係為本發明實施例之系統方塊示意圖。

[第三圖]係為本發明實施例之流程示意圖。

[第四圖]係為本發明實施例影像追蹤用的參考標記圖。

[第五A圖]係為本發明實施例捲動方向為正轉之初始位置影像。

[第五B圖]係為本發明實施例捲動方向為正轉之第二位置影像。

[第五C圖]係為本發明實施例捲動方向為正轉之第三位置影像。

[第五D圖]係為本發明實施例捲動方向為正轉之第四位置影像。

[第六A圖]係為本發明實施例捲動方向為反轉之初始位置影像。

[第六B圖]係為本發明實施例捲動方向為反轉之第二位置影像。

[第六C圖]係為本發明實施例捲動方向為反轉之第三位置影像。

[第六D圖]係為本發明實施例捲動方向為反轉之第四位置影像。

綜合上述技術特徵，本發明布料監測系統及方法的主要功效將可於下述實施例清楚呈現。

先請參閱第一圖及第二圖，係揭示本發明實施例布料監測系統(100)，主要包含：一捲動件(1)、一發光件(2)、一影像擷取單元(3)及一分析子系統(4)，其中：該捲動件(1)用於捲動一布料(A)。具體來說，該捲動件(1)為捲布機中用於捲布的捲軸。

該發光件(2)設置在該捲動件上。詳細來說，該發光件(2)可設置在相鄰該布料(A)的位置，用於產生一可供辨識的光源，例如紅外線。

該影像擷取單元(3)係設置在對應該布料(A)及該發光件的位置。具體來說，可配合固定件設置在捲布機，或者是配合腳架設置亦可。該影像擷取單元(3)用以在一時間軸上連續擷取複數影像，前述影像含有該布料(A)之一布面及該發光件(2)。該影像擷取單元(3)可進行高速影像擷取(每秒60fps~120fps)，並具備無線傳輸及分析處理能力。但要特別說明的是，上述雖以高速影像擷取為例，但並不以此為限，亦可為錄影。

該分析子系統(4)訊號連接該影像擷取單元(3)，該分析子系統(4)包含一捲動長度分析模組(41)、一品質變化分析模組(42)、一捲動方向分析模組(43)及一轉速變化分析模組(44)，以藉由分析前述影像而運算得出該布料(A)的一捲動長度數據、一捲動方向數據、一品質變化數據、一轉速變化數據。

該分析子系統(4)並在前述捲動長度數據、前述捲動方向數據、前述品質變化數據及前述捲動穩定度異常時，產生含有前述捲動方向數據、前述品質變化數據及前述捲動穩定度之一通報訊息回報至一監控端(5)。或者是，將前述通報訊息定時回報至該監控端(5)儲存，以作為管理布料(A)的依據。最好是，該分析子系統(4)更包括一加密模組(46)，用以加密該通報訊息再將該通報訊息回報至該監控端(5)，該加密模組(46)之加密方法採用時間為亂數種子進行哈希(Hash)加密然後傳輸。

續請配合參閱第三圖及第二圖，以下，將進一步詳細敘述如何以上述布料監測系統(100)執行布料監測方法：

A.以前述捲動件(1)捲動該布料(A)，並在該捲動件(1)上設有前述發光件(2)，以產生可供辨識之光源。

B.以該影像擷取單元(3)在一時間軸上連續擷取複數影像，前述影像含有前述布料(A)之一布面及該發光件(2)。

C.該分析子系統(4)分析該布料(A)的一捲動長度數據、一品質變化數據、一捲動方向、一轉速變化數據。其中：該捲動長度分析模組(41)係以初次擷取的影像中該發光件(2)的位置作為一初始位置，並運算前述影像中發光件(2)對應該初始位置的次數，以依據該次數運算該捲動長度數據。詳細來說，該捲動長度數據的運算公式為：其中R為捲動件半徑尺寸；t為布料厚度；T為發光件位移至初始位置的次數。

該品質變化分析模組(42)係以該布面在該影像中的色差值計算該品質變化數據。前述色差值可分析得出該布料顏色的色差、孔洞、幅寬、皺摺之任一或組合。上述的色差值是透過影像處理中的LAB色差計算判斷布料是否因氧化而造成與原始色彩記錄不同的色偏現象。其中的L表示亮度，a和b表示顏色對立維度。

該轉速變化分析模組(44)係由該發光件在該影像中連續出現的間隔計算該捲動件的轉速分析轉速變化數據。而上述初始位置的判斷、轉速是配合影像追蹤用的一參考標記圖(F)來作分析。該參考標記圖(F)例如為第四圖所示，整合連續影像(G)及該參考標記圖(F)的相對位置關係，即可運算轉速及對應該初始位置的次數。

該捲動方向分析模組(43)係由該發光件在該影像中的位置變化順序分析一捲動方向數據。例如第五A圖至第五B圖為捲動件為正轉時，影像(H1)(H2)(H3)(H4)中發光件依序的位置變化。而第六A圖至第六B圖則為捲動件反轉時，影像(K1)(K2)(K3)(K4)中發光件依序的位置變化。

要補充說明的是，上述擷取之影像在分析前，最好先經由影像處理，該影像處理的流程有RGB色彩轉換及影像二值化。其中：

該RGB色彩轉換，在資料型態表示上是三維矩陣，即R、G、B三原色的二維矩陣共同建構的彩色影像，資料量非常龐大，為求快速運算通常會將色彩轉換為YCbCr色彩空間。YCbCr色彩空間中分別代表的意思是，亮度Y(luminance)和彩度Cb(blueness)、Cr(redness)，也因為其明顯對於亮度與彩度有著高分離性，所以目前廣泛被應用在影像處理中。

該影像二值化又稱為灰階值分割，將一般影像的灰階值分割成只有兩種灰度值，亦即設定一個閥值(Threshold)，凡是影像本身灰階值大於閥值，令其為亮點；而灰階值低於閥值，令其為暗點，如此可得到一個二值化的影像，也可以說是每一個像素點的灰階值變成只用0和255來表示，如此可以簡化影像為前景和背景。

綜合上述實施例之說明，當可充分瞭解本發明之操作、使用及本發明產生之功效，惟以上所述實施例僅係為本發明之較佳實施例，當不能以此限定本發明實施之範圍，即依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作簡單的等效變化與修飾，皆屬本發明涵蓋之範圍內。

(1)‧‧‧捲動件

(2)‧‧‧發光件

(3)‧‧‧影像擷取單元

(5)‧‧‧監控端

(A)‧‧‧布料

Claims

一種布料監測方法，包含下列步驟：A.以一捲動件捲動一布料，並在該捲動件上設有一發光件；B.以一影像擷取單元擷取該捲動件、布料及發光件的一影像；C.由該影像中分析該布料的一捲動長度數據、一捲動方向數據、一轉速變化數據及一品質變化數據，該捲動長度數據係以該發光件第一次出現在該影像中的位置作為一初始位置，在該捲動件捲動的過程中，運算該發光件重複出現在該影像中的初始位置的次數，以依據該次數運算該捲動長度數據；該捲動方向數據係由該發光件在該影像中的位置變化順序分析一捲動方向數據；該轉速變化數據係由該發光件在該影像中連續出現的間隔計算該捲動件的轉速分析轉速變化數據；再以該布面在該影像中的色差值計算該品質變化數據；其中上述初始位置的判斷、轉速是配合影像追蹤用的一參考標記圖來作分析，藉由整合連續影像及該參考標記圖的相對位置關係，運算轉速及對應該初始位置的次數。
如申請專利範圍第1項所述之布料監測方法，其中，該捲動長度數據的運算公式為：其中R為捲動件半徑尺寸；t為布料厚度；T為發光件位移至初始位置的次數。
如申請專利範圍第1項所述之布料監測方法，其中，在前述布料品質數據的色差值大於預設的一設定值時，產生一通報訊息至一監控端。
如申請專利範圍第3項所述之布料監測方法，其中，該通報訊息先經一加密模組加密，再傳送至該監控端。
一種布料監測系統，包含：一捲動件，用於捲動一布料；一發光件，設置在該捲動件上；一影像擷取單元，用以擷取該捲動件、布料及發光件的一影像；及一分析子系統，訊號連接該影像擷取單元，該分析子系統包含一捲動長度分析模組、一捲動方向分析模組、一轉速分析模組及一品質變化分析模組，該捲動長度分析模組係以該發光件第一次出現在該影像中的位置作為一初始位置，在該捲動件捲動的過程中，運算該發光件重複出現在該影像中的初始位置的次數，以依據該次數運算該捲動長度數據；該捲動方向分析模組係由該發光件在該影像中的位置變化順序分析得一捲動方向數據；該轉速分析模組係由該發光件在該影像中連續出現的間隔計算該捲動件的轉速；該布料品質分析模組再以該布面在該影像中的色差值計算該品質變化數據；其中上述初始位置的判斷、轉速是配合影像追蹤用的一參考標記圖來作分析，藉由整合連續影像及該參考標記圖的相對位置關係，運算轉速及對應該初始位置的次數。
如申請專利範圍第5項所述之布料監測系統，其中，該布料品質分析模組係在前述布料品質數據的色差值大於預設的一設定值時，產生一通報訊息至一監控端，更包括一加密模組，該加密模組連接該分析子系統，用以加密該通報訊息。