автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.06, диссертация на тему:Автоматизция технологических процессов обувного производства с использованием визуальной информации

£Т0МАТИ5лЦШ ГЕЖ)ЛиГ1№ОТ0£ ПРОЦЕССОВ ОБУВНОГО [РОкоВОДСт. С ЖдЮтеОВАЬВД ВИЗ! АЛЛОЙ ШЮОРЧАВДИ '

¡пэциальность: 0^.1°.С6 - "Технология обув1::1х и

кожевенно-ггиантереиннх изделий"

^ВТОРЧФЕР'А!

"чссорг^дии на соискание ученой сгегзни нандклаг . тгхг'песких наук

Санк.-Петербург, 1996

Работа к-лолнена в Сг'жт-Летербургском государственном университете технолотии а дизайна

Научн,-з руководи.ели: доктор технических наук, профессор "арагезян Ю.А.

доктор технических наук, профессор Комисаров А.Г.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессо

Варщиков Н.ш, кгндкцат гехн-'ческ х наук, член-корресгкчдент инженерной ьхадемил Р1> Гопанд Л.Л.

Ведущее предприят!^: АООТ "Зпктордя"

.Защита состоится "Г? " декабря 199о г. в .16 час. на заседании спецкализи'. шанног Соаета К. 063.67.01 при Санкт-Петербургском государственном университете технологии дизай а, д. 241.

Адрес. 191065, Оанкт-Ьетербург. ;*л. Бол^лш. Морская, д.

С диссертацией кожно'ознакомите " в_библиотеке универси1 '.втиреферат разослан "15 " гоября_ 1956 г.

Ученый сек^етар* сп°циали^.1рованноги Совета К.063.67.СП, кандидат -с*

технических наук, ^.ог.энг 1.. :,1. Дру згальская •

• 0Р1АЯ ХАРАКТЕРИСТИКА. РАБОТЫ

Актуальность проблемы. При автоттизацъи технологических -фоцесоов обувною производства часто возникает необходимость эбеспечить обход сложно!! криволинейной поверхности об"зи обраб: • гнвашш инструментом. Эта задаче обычнг решается путал создания сложных следящих устройств механического типа. Такяе изготовляются металлические шаблоны '•ложной фс _ялы, чтобы о'юпечить я^жную траекторию. Однако проблема далека от "эпеньл, т^к как" . трогракмные методы задания траектории не учитывают индивидуальных дефектов каждого конкретнох'о образца обуви и кол'дки, а зледящие механизмы сложни и ненадежны . 3 итоге на прак: яке'обра-Зотку сложных контуров производят вручную.

В кожевенном производств" также существует лроблег/л сортировки жестких коя с измерением площади и средней "чхящ..нн. Для э'.ой цели используют весы/л сложные и дорогостоящие мерит^ль—. гае машины, которпе непритднн дтя включена 3 авто"-ат;г~ескув пинию, имею*" специфические погрепности особенно при измерении толщин. Ме оды измерения. используе?.ае в настоящее гге.'/л, не позволяют проводить измерения для полуобработанного сырья. Кааи з полуобработанном ввде но являются плоскими, имеют раг._.ую то"— дину и плотность на разных участках. Агрессивные среды в кожевенном производстве затрудняют использование высокоточных оптг-ко-мсханических устройств, чотор.че используются з измерительных игчиинах.

Для Ьоздапия автоматических линий по обработке коз цг гесо— образно бгло бы разработать не кояе;..зрше каи:нш, а модул:; длг :тзг."орен:ш толецш и п"о:цадеЯ? а так.-;а для контратд ;/:фектов ксии 5есконтак1яого л дпе дистанционно.о типа." ¿лстанционность дей-гвкя следящего устройства ваяна также для те:лологичесг.лх операций тша о^.оаботк™ следа затянуло-! обуви /операции взъьропппза— пия и '.тромч.знвакяя клзем за/яжной- ктюмпл/, так как обработка ввязана с образованием пыли, брызг клея и т.п.'

Имеется определеиннч опыт использования телевсзионЕ х камер /ИЗС-типа/ в системе с вычислит- льныда усг7с"атвш щы изг. -рении стопы. Однако огт>аниче1г-зд тс "ность измерения и специфичность задачи ие позволяем в пйлной мере распространить такой

опыт "ля автоматизации задач обработп сл^да и других яодобн задач, где то1-.ость требуется на тор док вше и требования к устройствам иные. Однако в целом подобный ош.г, а \атака рлзв ^ие твгдака измерегай и прогресс вычислительно!! техники созд пт црадпс ылки развития средст_ сбор", геометрической информа: А я те.дологических оитуний кч.жаявкно-^бувного производства

Тагтм образом, 1ктуальт'ой нцучно-техни эсчо# задачей г ь '•тся создание методов лроехтировав-я для создания недорогих Сю-рсдействувгак уироДств измерения „юрми и геометрических параметров "ля 7прб леник ададтив.лм и автоматическим т^хн и ческим оборудованием о'увг^го цроизЕ детва, а э технолог! их "эименения в производстве обуьи. ,

Внсранно» направление исследований - разработка срьдс^в мерения т-^ерхяооти следа затянутой обузи, измерен-тя площади толщкны коки и кат^риалов ~ неровной иовертностыо п ¿зволяет < ватить наиСтлеэ актуальный и наиболее иг.рокий в плане ра?ноо< разия прик нений крут олтчаев из^рения сложной $ормы объект« 061 _шого производства.

Г\дь и за..ачи исслецоратД. Целью настоящей рабе :ы янля< ся разработка основных методов, ^ре^отв и технологии автомат] ции технолог, ческих шюдессов обработки следа затянутой обув: и сортироьки коя за счет применения скорос'ных измерительных тройств на осове использования визуальной .лфорчации и при . вшоении качества выполнения этих технологически/ опер^дий. 3 ©тветст*чш с поставленной целью в рябите решаются аледнощиг : ¿дчя:

1/ изучение я аиалиг состояния современной технолс лш кс ве^о-сбувного производства и повременных средств измерения Форма;

определение Пановых трибовани?. к ■измерительном усгрс стваы раб ги в составе автоматических устройств прл автда ти. ац и обработки педа затянутой обув-. » сс ■>т,.ровк" кож;

3/ разработка методов проектирования, калиЗровки " обраб хи данных для созгчния систем авттаткческого измерения фо^мы . при аг-сматиаации технологических операций обувного производи ' ва;

4/ ра-работк, г метода автоматического измерения фор.лы ле,

1атян7той обуви дая ав'. >'®гизации соответствуйте 'тохпологячео-шх процессе);

. 5/разработка метда автоматического измерения ш.лвдг кожи; 6/ разработка метода автоматизации и. лере :ил толщин?! козы. Методы ис-ал-уле-ани.- Н?.?тоящие исследования базируются на . летсдологил "охпопопт изделий из ужя прикладного \левиден.л, зршигадной г.г тема тик. и вычислительной техники.

При проведении экспериментов «спользсвались макеты на основа цифровых телекамер в систегч о ПЭВМ. '

Еар>нгы уоппт -а работы. Выполнена классификация методов боо-котттактного оптик о-элс1м'рпняг ту измерения коордш.ат и

Разработан метод автоматизмов! калибр< зки измерительного устройства на озновэ цифровое телекамера.

Разработал метод б~сконтактпого ¿ерек/л форма следа заткнутой обувк в д'ух позициях по попежзтаым сочсшшм.

Разработан алгоритм сепарации ..учеГ: для симметричного с -поентельно вертикали, изображения.

Разра^зтан метод бесконтактного аз.'.^рэния площади коки с пеплоск^Д поверхность . $

Разработал метод бесконтактного измерения гаимны ¿;ола с пепяоекой поверхностью. • •

Шзктичасгздя пначимость реуг.'.тьтато с.-п1отч. Катода ;т прог-¿..^лмы, представленное в настоящей работе, носят достаточно уня-версачьный характер к могу. быть прта;эне;:н яри проект рова: ж нового I ¿тактического оборудования обувного производила о адаптивиим у явлением : а основа визуальной информации об объет ?е сложной форш. Внедрение разработок настоящей диссертации позволяет создать бесконтактные дпегашшэшь... устройства для практически .'.отювекного измерения сложной формы обу^и .ли Kf-5.ii. Тагсио „ атройства в состава автог-атпческой оистсли позволяют резко повысить ;:ачоот: > а нр^ысность р'.иолншн'Ч техполти-чоокгге операций, которое раньше шпеш. лись только с участием человека. Предлагаем^ подход позволяет создана'. , измерительное устройств! глчуельногс типа с иаштмальри'ш затратит, что особенно ваяно для лог"ой нрошцле-'пости

Результаты пссл довашгя вледронн на АООТ "Вткт^рип." с см гаемнм экономпчегчнм эффектом болра 540 ш. рубло!Г1Гг гд.

Апробация работа.Результаты исследования бшга долакенк на научно-технических советах АООТ "Скороход", АООТ "Виктория", АООТ СКБ КОМ, ЛО "ДИОМсд", на кг'едрв технологии и конструироБа-ниг изделий 23 козгс Санкт-Петербургского государственного университета технологии и дизайна,

Публи*^вдта. теме диссертации опублико^хыш два научные работы.

Структура и объем ьлботи. .Г.юсергационная работа состоит ьз вве.-ения, четыре:, разделов, обпщх выводов, библиографии и приложения. Работа изло-эп . ш 173 а машинописного текста, со-доржих1 рис., табл., библиографический список вклю-

чает 131 г именование, работа содержит с, приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во ввело ли оосскоЕЫвается актуальность теш диссер-пцион-ной работы, сфоргг/лированы цели и задачи исследований, опу делены научна- новизна и практическая значимость результатов

В повой главе выпе пен анализ литературных источников в ооластгг чвтоматизаи^и технологических процессов обработки следа затянутой обуви, аЕтоуатиз'щик ксчролч ге метрических парамог-ров кох и современных средств изм?оения сложной фгрмы. Проведена клас;и4.лсациа бесконтактны^ методов измерения формы.

3 обувном производстве существует объект: таая необходимость л автоматизации технологических операций обработки следа затянутой обуз»:. Анализ ожча в этой области показывает, что наиболее эффективное решение ирс:5ло:.ш модет быть достигнуто тутам использования адаптивного управления оборудованием на основа информации о геометрии конкретного обрабатываемого образца обувк. ■

В ксае эвнок производства существует проблема аптоматизации чонтрош геометрических па; •ше'тюв ко» в процессе производства, а также поьления точьоста и быстродействия измерения площвд-и толщины кох, имеющих нешлооку» форму.

Эти задачи в основном: своцятс,- к проблеме врт^матизации лзмерония объекта сложной формы. Существующий опы» в этой облас-

та в обувнсч производства в основном касается измерения стопи я колодая и не исшит быть нопо<гг эдс^венно перенесен для "зеокия идах задач технологии.

Про воде ьлый очата_ в тарификация современных методов автоматизации олоююй фоома показал бо-яымз разиообр; гее тохежя бесконтактных оптико-алоктрс еых изменений коордднат. Оп.ячона гноокая эффективность систем технического зрения /С1'3/ при тенденции к снижению их стоимости. Применение огстеи СТЗ в автоматическом обовудор^лш» обувного производства практически не отмечено , ч/о объясняется .угкв^'умэ форма объекта пэ сравнении о традиционными областям,га иснатьзовшшя СТЗ- Известны отдельные разработки стгчомероз э'а '«убогом, исподьзутие телекамеру для д: рл' чпнх измерений и механическое сгигарованпе лазерным лучом для трахмерта измерений. Эта устройс :ва нэ полмили распространения из-за сложности к дерогошлш.

В работах профессора Коняссарова А.Г. впервые лршлелезга цифровая телекамера в спстомз а компьютером, что позволило создать недорогое и надета:.* авгекатгчеекое ^-тройство дет кзкеро— ния обт ияюй форм! стопы без ^спользосангш движущихся деталей. Особенностыз катода яьдяось гополъзоваютс; подсветки объекта системой ПЛОСКИХ луЧЭЙ И УСЛОЗНОННЫХ а Л)рЯТГЛ0В обработки дан-чих. Этот »¿етод перспективен для создана недорогих, бысгродей-сгзувдих измерителей фо1-»а с невысокой '-тносительнсй точногтьа /по сравнен, л о приборами с ?,:зханическим сканированием лазерного луча/.

Таким образои, целесообразно распространить ош:.' пр:!?,:епэ—' шя СТЗ при создании с?огто. .аров для ро—ызагдя . лдач автоматп-зации адаптивно, о управления к контроля операций. обработки. сд&-}хл и контрагт гсетсвара двд обушого производства. Ц^и згем с е-дует учесть резкое ул} шен~э техрадзгтгеесго'пс показателей СТ"1 я спизсениа стоимости за последила год: , а такжз прогрею компьютерной Т0ХШШ1. Это позволяы улучить точноотнне ч.другш оксплуа'! дконше характер* этики систем аа едэт услсоЕ-лния алге ритмов обрабо'^.л яа^п'т. Методы оС^аботу данных в осг лзнсм оп-реде.шпея конкретно*'. тезшслошческо2 обстановкой пя операции^ обработки следа гбуг.я и : штрояя геометрических параметров.

I» второй главе исследованы возможности использования ра: личных методов телевизионных гамеренш: объеллой (*орш, допус: а гщих автг-атизацио измерений без прг.*енеиия движущихся дэтало! Уставов эно, что ключевой проблемой автоматизации является над ность катода ан^п-за гзображенгй.

Определены схемы и расчетные формулы -¿змерений стереоскоп чесжим методом, шго dm «yaposoto эффекта и методом плоских лучей, Установлена г что наилучшую надежность при авте •атичаско реализации ийеет ra'i плос их лрий, что подтверждается усаеп но! реализацией при создания стопоыеров.

Эт^т катод предполагает педезеа..у поверхности объекта eso гемоЬ плоских лучей и п'олучэнзо изображения с поыотаьв СТЗ. Toi да ксс?дан-тн любо? точ^ S ¿ » принадлежащий световод сеча-ьа» на Еоверхностн объекта, mctjt быть найдены ео г.сордпнатаа изобрааенй? этой уочта по фор:«7лам /рис. 1 а 2/:

С •

Ç/ fi/r/Sy-ji/t'' - • -/n¿ i

4iJ IZc^J-'^f^^J

С' :

X. - * .JA-&)' *¿J

• f^—r - Coi (/ } V /Г/ /

2Д0 ■ А - Еологенлэ оптлчесгого центра п' хсоординате У; -Е - положение оптического центра по координате 2 * % CJ " расстояние, отсекаемое п..оским лучом j от оптиче кого центра по слтич-скс.! оси; /1/ - зтом., составляемый плоским лучом 7 с олтической стыв;

- дистанция от оптипеского центРЛ до фотфиемниг";

- :Л>

_ г

Ъ] » ~ координаты игэбражения точки Ь¿ • принадлежа-шей лучу ]

Исследованы современные средства восприятия изобратседий в стомо с компьютером. Установлено, что в современной ситуации едует ориентир^^Т'^ на испг -азованио неспецлаа зированной 1 андартной и ^-¿ускаомой недорогой тсхжош, а именно:

ботающих в тсЦй^Ь^юм ста^арте ПЗС телекамер о разрешена!-' 300-600 строк и с урог :ем иума 45-"0о'б , а тгчжо фре>ймгра<' рог. для РС-машн формата 512x512x8 бит. Ц..Л зад'оч с высокий! ебовлниями к относительной гочноати следует иметь ввиду не -андартные сенсоры с разрешением до 5000х5С_0.

Впервые проведен анализ точности чз'лерительноЧ системы с цсветкой плоскими лучами с учетом погрешность»!, вносимых осве-геле--. Полностью разработан ме^од и алгоритм автоматизации эцесса калибровки тел^к^леры в составе измерительной системы.

С целью обеспечения поши энной точности измерений предао-1 новый метод калибровки телекамеры^ допускающий авн'оматиза-э калиоровкы за счет сокращения числа анализуфуемих парамзт-а системы. Это повышает ,гстойч* вость решения.

Предложены формулы для определения координат изображения жи '(гптс ; п ) по исходным координатам точкк Я;. = '¡- ^ » положении оптического "энтр- Х'0, У0, ¿о и центгт. зра изображения ¡Т>0 п0 .

Р - ¡Со___.

~~По Г -г.)-<"<<

* - <п0 * • I

Теперь вычислил частные производные:

~ ((1с - у.; ^ -(г<. - 7./з/

-г.) C>t<¿-

J c*r/+(ZirZ.) К» -ya)c*s¿ t

» (2i-2.) -/o) - fc -Zo) cosU) ¿

' S^-yioC

i y. ~ CfVi -i/o)

bjhmç^ 9- *.)cuÚ*-t,'*JÍ0¡ -i,)

¿ У. . ~f

¿ hn^___£_ * ■

IL- г/(((ii-^o) jtrrd- (г¿?») cWj'W<7У«"&)ft*/«-г.) с

> г . " /ГУ. - ** /-¿Гг.- j сол/J г hnl__X

Itnrnj _ -fe) c»fcC-CzL -?.) fin и

Tf " ftf ■%) -C-Zi-Zo)

b»L£D ■ i™™-/

^ «o . ' bino' .

Эти производные вычисляют, задаваясь предполагавший значениями f , d. , Z> , % , J77o, П» . При калибровке задают побило точки и с координатами , ^ , Zi и получают расчетные • координаты их изображений fir>i wmi. по формулам /2/. Также измеряются фактические координаты юс изображений ftL , hii .

Затем на основе этих данных составляется система линрЗных уравнений. Система решается относительно поправки 4 £ , л е(, ,аУа t аЩ, лАо '

• ;

О v- »je 6П4 6 ,1

ft-Jnm^AfbH^+U -ь 4yt ^ Л Za ^ + ' /4/

\ £ iit . о ¡/« • Ьх*

-ьАп* + atr)c ¿WW^ , • • 1

i И,

где (, = 1, .... 3.

Ес.пи поправки не удовлетворительны, выбирают другую тройку точек fy , У^ , Zi и повторяет процесс.

В трртьей главе проанализирован!' основные источник.; пог-, решностей пр" обработке следа затянутой < дут автоматической системой. Показано, что осноьяшл источником дефектиэ обработка являются неточности данных о поверхности обрабатываемого образца. Предложено оптимизировать процесс автоматической обработки следа затянутой обуви путем введения ртяима изк.зрения каждого обрвяца обуви перед обработкой с последующей' коррекцией управляющей /инструментом/ программы,

Дня автоматизации измере&л слада затянутой обутта предложено исшш>зов^тт СТЗ с подсветкой пс .ерхности системой непересе-каиших :я плоских лучей, пг.раллельных диуг другу. Это позволяет реали-овать режим и^мерьлия без движущихся деталей; что очень ваяно для повышения быстродействия и надежности работы устройства. Показан? важно л* создания алгоритма обработка данных -сепарации лучей, присутствующие одновременно на изображении,

-слученном СТЗ.

Ка основе предварительных экспериментов предложена оптимальная схема измерен, л следа затянутой обуви в двух позициях: носочно-пучковая и гел'еночн--пяточная части отдельно. Подсветка поверхности ос„"ществляется лучами, принадлежащими продольной плоскости /профиля/ колодки. Уго~ наклона лучей и оптической оси СТЗ к измеряемой говзрхыости близок /4, а угол мевду лучами и оптик*, зкой осью СТЗ близок Это обеспечите"1 максимальную чувствительность систеш. '

При синтезе оптимальной измерительной схемы следуе'.' использовать следующие критерия:

1/ значимое изображение должно занигать по возможности большую часть к^фа для достижения магеимальной точности;

2/ плоские лучи долкны образовывать сечения поверхности, удобные для псшучьлия и"ле.>ного конечного результат^;

3/ плоские лучи и взаиморг^положение объекта, осветителя и камер долкни образовывать изображение по возм-к^ости наиболее простое для работы алгорлтмг сепарации лучей, -л -.оличество лучей долкно быть минимальны;.! и недопустимо их псрекри^ле в важной для изменения зоне;

угол между оят1г эско^ с ыо JTЗ г плоскостью лучей должен по „озмохности быть ¿таг"к к /2 для повышения точности.

.!а осноьашш вышояриведеннн х соображений в настоящей работе предлог-на си.^дут тая схс а измерений, приведенная на рио. 1 " 2.

Измерения производятся пои -лперчно" направлении следа лучей по отношению к продольной оси колодки. При этом для уменьшения количества л; 1ей г пед колодки делится на две зоны "геле-ночно-пягочну^" у "носочло-пучковто4, для каздой из которых из- . мерение производится отдельно. 11а схе.у-- элемент)), участвующие в измерении геленочно-1ь':точ::ой част** помечены а. .рихом. Лзмери-телънач с.;ема симмитрична относительно ( ул Л. На <. ¿новании 1 укреплен." измеряемая площадка 2 с затянутой обувью. Продольная ось колодки 2 совмещена с оо'ью коордияа- ОУ. ^лед колодк*. обращен в сторону телекамер 4 и освотителсг 5. Оыт:;ческие оси оп-тическлх систем камер 3 и з' , а .акт о освотпчслеМ 5 к 5' лежат в плоскости ¿-О У . "одо зрения, оптпчоской систем!! - теле-

о

Схема намерения следа затянутой обузи

2

а

f>IlC. Î

©ces» расчета координат У, H

Рис. 2

камера 4 соответствует "нооочно-пучкивой" чаете оптической оистеш и камеры 4' "геленочксь-шярчж^^виамв . Оптически оси систем 3 и 3' ныгравлены под углом, близким в JÊ/4, по отношений к соответствующей поверхности следа и образуют о осью Z острые углы оС и «L' соответственно Ooehtlгели 5 проекционног типа включают объектив 6, транспарпт ? в ы-де набора прозрачных параллельных линий -по чигчу проектируемых плоских лучей. Так. .э осветители 5 оод тжат лампу 9 и 'гграхатель-ную и конденсорную систему 8. Оове^тге^н 5 проектируют систему плоских лучей j « 1, ... . на соответствующую зону измерения следа ибуви. Лучи j образуют с оптглеской осью ка^ры 4 углы v 'у , близкие к & '2, Hiockocti: лучейапри этом перпендикулярны плоскости я о у ,

Проведены предг^рителыше гжеперженты по обработке изображений класс чески: ч для СТЗ процедурами низкого уровня. Установлено, что характер изображения объекте, криво; твейней фелсик-ной 'Ьормы и задача измерения координат тако- поверх эоти не позволяют о успехом ислг-ьзовать традиционные методы обраооткн изображений для получения конечного результата и требуют значительных затрат времени. Требования по шумам телека .еры и адаптации к условиям освещенности мог}и дашшн быть решены нп аппарат- * ном уровне, так как в отличие от многих классических задач прикладного телевидения характер сцены г и-тем случае не изменяется.

Признано целесообразным разрабатывать специализированные алгоритмы анализа и обработки изображений с целью оепарации изо-брп-кешв! лучой для последующего расчета по формулам /1/ кердч« нат сватовых сечений X, У,Z . При эъом след, ¡г в максимальной, степени i.o польз о-агь априори.^ информацию об объекте измерения,. Основной процедурой подобного алгори.ла является а^тлиз столбцов изображения при условие, что строки параллелью. плоскостям лучей. В этом случае столбец пересекает максимальное число дуче;'. я является весьма информативным. Лучи отслеживайте как ! связные световые пятпа соседних столбцов. При определении номо-I в лучей следует иметь ввиду, что в одном столб! т пятпа, соответствующие лучам, расположеп всегда в порядке следования- л><-чей в пространстве.

.рзрайотеч конкретный алгорий.* сепарации лучой для предао— аенн^го вшив способа измерения поверхности следа обува. Ал?оратЫ учитывает шчетряю изображен- ! относительно столбца поореди кадра е предполагает отслеаивание в два щшеиг с левой и с правой стороны о учетом изображения, которое с этих краов косит рагу.-трный характер /ребро меда/. . '

Проведены макетирование и испытания метода измерения иледа " обуви с пр«шенеш"зм описанного чягорзтка сепарации лучей. Имш-таяс содтЕсрдили црнгодкс ?ть метода для бесконтактного автоматического измерения следа затянутой обуви.

Ь четверто* главе, разработаны 6рог-*нтактвше методы 'контроля основных пат«метров кожи: п-ющади е толщины. Эти способы используют для измёрений* систему технического зрения с подсветкой coiэрхрости структугчкд освещением. Предложенные методы обеспечивают автоглатизадш процосса с увеличение? ■ качества :л счет увош.чопня этек измерения по сравнениэ с существуюащма машинами чля контроля и сортировки код.

В т'гстности, предложен бесконтактный ыг/?од измерения шюта~ .ди коля с неровно» поверхностью, использующий ко^кнащи метода о подсветкой злости л: чаль/и т любого метода оптико-олектроп-цогс из^-решг контура.

При измерении площади слабоиск~пиленного объекта выделяются слбдУлэде параметры: контуры проекции границ на спорную кость ii так наунваеглый "сеточный обраь ', которнй обнчно представляет собой набор 'координат точек пересечешь поверхности объекта некоторой соткой, на ладываемой на изображение. Ikso иряво-дои ал-эрцтм расчета плоигща но изобрахеша : юекцки границ /1 кадр/ к изображению поез. шости, аодевзчешюй структурой пло-оюь: лучей Д кадр/.

Ятап 1. Получают изображение границ объекта nyreis создания кот^стно^о фола гг отнеисшго к эбъе;;ту. Эхо легко достигается путоу ао^ещония с- ьекта между каморой и иеточа-чем света /например с Et юльзовакизм полупрозрачной опорной х^юскоии, о^веа;1-гмой снизу/.

Эт п 2. Бипаризащш изобра&енш ир-дусматришет обработка-, в результате которой чзобрахенче объекта будет иметь яркость 1, а фон? О /ил ■ наоборот/.

Этап 2. Расчет площади ^о бинарнол:./ иаобоажеш э 1 > *

где 5 - ллощадь;

К - коэффициент увеличен 1

дистанция от объектива до объекта

К ----------;

фокусное расстояние объекотва

Р.. - площадо элегчнта изображения /пик-ала/ объект? о яр-

к стыэ 1; С - индекс строк изображения; ^ - индекс столбцов гяобтшгешя.

Этап 4. Пгту^ают кя^^ШЙние 2 поверхности.подсвэченн:й плоскими лучами.

Этап 5. Бинаризация . зображвпия 'г включает "при .зду^ы анализа изображения, луу^й, выделения значимой информации, т.е. изобраяе^ф дочей с яркостью-1 Остальное изображение считает® фоном и получает яркость 0. При этом также производится ну ерация световых сечений.

с Этап 6. Расчет координат точек поверхности, принадяег°йанх светов л сечениям по фор улам /1/.

Этап 7. Расчет периметров п« строкам дроизвс„ится по формуле _,---——----гтп

где Л - число точек с яркостью 1 на данно" строке. Этап 8. Коррекция площади то строкам

с' - о.^.

где Р<» - периметр по отроке >• ; .

£1 - длина проекции образца по строке I ;

. . /¿.

где £ г - длина элемента изображения по строке и .

В данное примере коррекция осуществляется по одной строке в середине изображения или в нескольких строках с усреднением' для повышения точности.

,' Этап 9. ¿Расчет периметров по столбцам

где т - число точек с яркостью 1. .

Этап 10. Коррекция площади по столбцам

' с" г>1 PJ

э ~ -> ' 7Г?— '

п У ч . .

где /?У- /С " Л/ ' , где А/ - дл1.ла элемента изобраке-^ . • ния по столб* у.

Этап 11. Результатом.является плошав .

Разработаны алгоритг/" разноп уровня сложно _ти для обработки данны-.. измерения площади кожи. Ра: работав макет и проведен эксп римент по применению предложенного метод? измерешл плоиы-ди кожи. В эксперименте щ: ведена коррекция'площади кожи ка 6 % для компенсации эз^фекта неровности- поверхности кожи.

Разработаны и экспериментально проверены мотоды бесконтактного измерении толщины. Разработан высокоточный метод точечного измерения толщины /точность лучше 0,01 мм/. Разработан также телегзс .очный метод измерения толщины по сечениям /точность порядка 0,1 мм/, который обладает более высокой производительностью и про. ;е в технической реализации. • •

. 'о.НЩЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Анализ литературы 1 патентных источников показал, что отсутствие адекват"ых средств Измерения геометрических параметров сложной форьи затрудняет ав1^мат: зацяю таких технологических операций как обработка следа затянутой обуви и сортировка кожи. ■

2. Выполнена классификация методов бесконтактного .оптико-электр лного измерения формы и геометрических размеров. Показана перспектива 1ть использования телевизионных Методов измере-

19

J

нлй для решения поставленной в диссертационной работе задачи.

3. Определены основные требования к измегчтеж формы объектов обувного производства,в соответс-зия с которыми предлагается использовать длк измерения визуальную ин<1 фмащг-, полученную при подсветке поьзрхности объекта;системой плоских лучей, ..араллелышх или пересекающихсн на одной прямой вне зоны изнурения. Это позволяет создать устройства трехмерных изг. эрс ай без движущихся частей с высоким быстродействием г надежностью. •

4. Разработан метод полной автоматизации процесса калибровки измерительных устройств разрабатываемого здесь типа. Лрове-дрн анализ точности подобных систем.

5. Разработаны основные принц пы и критерии проектирования измерительной системы в комплексе с алгоритмом обработки данных, В час^Изти, показана целесообразность разработки специализированных к объекту измерения алгоритмов.

6. Разработаны методы и алгоритмы доя устройства измерения Форш: в составе автоматической системы обработки следа затя .утой обуви. Предложено измерять след. затянутой, обуви в двух not' днях по попере зшм сечениям: отдельно пяточно-геленочной и носоч-но-пучковоР частей.-Разрабо/ан алгоритм обработки типичных для этих случаев изображений на основе выработанных выше рекомендаций. "

7. Проведено макетирование «. экспериментальная.проверка метода автоь,атичегчого измерения'следа затян) /ой обуви, которая показала практическую пригодность предложенной схемы измеугшш . и программного обеспечения обработ1Л данных.

J. РазрабоЛл метод бесконтактного измерения плогтди кожи с неровной поверхностью, использующий комбинированную подсветку кожи плоскими лучами и хонтровнм осьещением Разработаны соответствующие алгоритмы и программы обраб тки данных изменения.

Р. Проведен эксперимент по'измерению площади нерасправлен-ного фрагмента ксяи новы?,: способом, лри этом площадь кожи скс -ректир-^ана 6 £ за счет ее отклонения от плоскости.

. Uil Разработаны и экспериментально проверены б ^контактные цртоды измерения толщины кожи. Эти методы отличится возможностью коррекции результата с учетом неплоско! поверхнс :ти кола,

я

11. Разработан комплекс програл для 1Ш РС, сЗеспечихзю-щий экспериментальное моделирование разработанных методов н алго-рипюв, а также классичёских методов обработки цифровых изобра- . жений.

Основное содержание диссертации спубликовано в работах:

1. По"ов Н.Б., Комиссаров А.Г. О перспективах использования датчиков визуальной г'формации для ав^ома.изации технологических про^ессов кожевенного и обувного производств?, - С.-Пб.: СШУТД; 1996. - 9 0. -.Деп. в ВИНИТИ 14.06.96, № 1981-Г96.

' 2. Комиссаров А.Г., Попов Н.Б. Нов^й метод измерения площади к от. - С.-Пб.: СЛ1УТД, 1996*-" с. - Деп. в ВИНИТИ, 14(ф1о', * 1982-в°\ ^З^5 /О

Лицензия № 020712 от 02.02.93 г. Оригинал подготовлен автором

Подписано к печати 1,11.96 г. Формат 60x84 1/16. Печать офсетная Усл-лечл. i,2. Заказ ^ Днраж 100 экз.

Отпечатано в типографии Ci iГУТД 191028, Санкт-Петербург, ул. Моховая, 26 —^