一种提花机控制方法及系统与流程

本发明涉及工业控制领域，尤其涉及一种提花机控制方法及系统。

背景技术：

1、提花机是一种用于生产提花织物的设备，通过在织物上提升和降低不同的纱线来形成图案和纹理。传统提花机需要人为根据待织提花图案选择合适的纱线及颜色，耗费大量的时间；且在提花机织机工作的过程中，不能对纱线张力和针距进行及时调整，导致织物因纱线张力和针距的变化导致织物质量不均，影响织物的合格率。

2、所以，我们亟需提供一种自动选择纱线且自适应调整参数的提花机控制方法及系统。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种自动选择织线且自适应调整参数的提花机控制方法及系统，提高提花织物的效率同时提高织物的质量。

2、一种提花机控制方法，包括：

3、s1.获取所选花纹图案，得到待织提花图案；对待织提花图案进行特征提取，得到待织提花图案特征；根据待织提花图案特征与第一提花图案库进行匹配，得到第一匹配结果；若第一匹配结果的相似度达到第一设定阈值，输出第一匹配结果对应的提花机下料清单，作为待织提花图案的提花机下料清单；否则，基于待织提花图案和提花纱线选择模型，得到待织提花图案的提花机下料清单；

4、第一提花图案库包括有若干第一标准花样图案特征及其对应的提花机下料清单；提花机下料清单包括有若干纱线材质及其对应的颜色和用料数量；

5、s2.根据待织提花图案特征与第二提花图案库中的第二标准花样图案逐个进行相似度匹配，输出与待织提花图案相似度最高的第二标准花样图案，得到第二匹配结果；根据第二匹配结果在第二提花图案库中提取待织提花图案对应的第二标准花样图案的纱线张力和针距，作为待织提花图案的初始纱线张力和初始针距；

6、第二提花图案库包括有若干第二标准花样图案及其对应的平均纱线张力和平均针距；

7、s3.根据待织提花图案的提花机下料清单、初始纱线张力和初始针距对提花机进行控制，开始提花；

8、s4.以k为时间间隔获取当前织机所织的提花纹样，得到待调整提花纹样；获取当前纱线张力和针距，得到待调整纱线张力和待调整针距；根据待调整提花纹样、待调整纱线张力、待调整针距和自适应织机参数模型调整纱线张力和针距，得到调整纱线张力和调整针距；根据调整纱线张力和调整针距调整提花机织机；

9、s5.当提花机织机停止工作时，获取待质检提花纹样；根据待质检提花纹样进行质检，得到提花纹样质检结果，若提花纹样质检结果为质检合格，则完成织造；否则，根据待质检提花纹样和提花纹样故障检测模型对提花机进行故障分析，重新设置提花机控制参数。

10、作为本发明的一种优选技术方案，提花纱线选择模型包括有颜色特征提取层，纱线选择层，颜色面积计算层，纱线用料层和结果输出层；

11、颜色特征提取层用于对待织提花图案进行颜色分割，得到待织提花图案的待织提花颜色图；

12、纱线选择层用于根据待织提花颜色图进行材质特征提取，得到材质特征值；根据材质特征值在纱线材质库中匹配对应的标准纱线材质，得到待织提花图案对应的纱线材质；

13、纱线材质库包括有若干标准纱线材质及其对应的特征值；

14、颜色面积计算层用于对待织提花颜色图进行面积计算，得到待织提花颜色图对应的颜色面积；

15、纱线用料层用于根据颜色面积确定所用纱线的用料数量；

16、结果输出层用于将所有待织提花图案所用纱线及其对应的纱线用料组合，得到提花机下料清单；并输出待织提花图案的提花机下料清单。

17、作为本发明的一种优选技术方案，还包括提花纱线选择模型计算的具体步骤：

18、在颜色特征提取层中，对待织提花图案进行颜色分割，得到n个待织提花颜色图xi，i=1，2，…，n；n为待织提花图案的颜色数量；

19、在纱线选择层中，对待织提花颜色图xi进行材质特征提取，得到材质特征值yi；根据材质特征值yi和纱线材质库中的标准纱线材质逐个进行相似度计算，输出与材质特征值yi相似度最高的标准纱线材质，得到匹配纱线材质，匹配纱线材质即为材料特征值对应的纱线材质vi；根据待织提花颜色图xi的颜色确定纱线材质vi的颜色，得到待织提花图案所用纱线xvi；

20、在颜色面积计算层中，对待织提花颜色图xi进行面积计算，得到待织提花颜色图xi对应的颜色面积zi；

21、在纱线用料层中，根据颜色面积zi和纱线用料模型，得到待织提花图案所用纱线xvi的纱线用料数量ui；

22、在结果输出层中，将所有待织提花图案所用纱线xvi及其对应的纱线用料数量ui组合，得到提花机下料清单；输出待织提花图案的提花机下料清单。

23、作为本发明的一种优选技术方案，还包括构建纱线用料模型的具体步骤：

24、t1.收集第一提花图案库中第一标准提花图案的面积及其对应的纱线用料，得到待处理纱线用料面积；将待处理纱线用料面积进行预处理，得到预处理纱线用料面积；将预处理纱线用料面积对应的纱线用料数量作为目标值；将带有目标值标记的预处理纱线用料面积组合得到纱线用料训练集；

25、t2.将cnn模型作为纱线用料初始模型；将纱线用料训练集输入到纱线用料初始模型中以目标值为目标进行训练，得到纱线用料评估结果；若纱线用料评估结果在误差标准范围内，则输出训练好的纱线用料初始模型，即为纱线用料模型；否则，利用纱线用料训练集继续进行模型训练。

26、作为本发明的一种优选技术方案，自适应织机参数模型包括纱线张力计算层，针距计算层，提花织样特征提取层，自适应调整层，调整结果输出层；

27、纱线张力计算层用于计算待调整纱线张力和初始纱线张力的差值，得到纱线张力波动值α；

28、针距计算层用于计算待调整针距和初始针距的差值，得到针距波动值β；

29、提花织样提取层用于提取第一提花织样的表面特征，得到提花织样特征向量；

30、自适应调整层用于将提花织样特征值、纱线张力波动值α和针距波动值β进行全连接，得到织机参数调整特征向量；

31、根据织机参数调整特征向量进行线性拟合，得到调整纱线张力的线性关系f1=w1*α+b1，其中，f1为调整纱线张力，w1为调整纱线张力的权重值w1，b1为第一调整参数；得到调整针距的线性关系f2=w2*β+b2，其中，f2为调整针距，w2调整针距的权重值w2，b2为第二调整参数；

32、调整结果输出层用于根据调整纱线张力的线性关系得到调整纱线张力f1；用于根据调整针距的线性关系得到调整针距f2。

33、作为本发明的一种优选技术方案，训练自适应织机参数模型的具体步骤：

34、收集一组包含提花织样过程图像和对应纱线张力和针距调整记录的数据，得到一组待处理织机参数调整数据，将若干组织机参数调整数据组成织机参数调整训练集；

35、将织机参数调整训练集输入到自适应织机参数初始模型中，在自适应调整层中利用bp神经网络进行线性拟合，并计算线性拟合期望值；若线性拟合期望值达到预期值，则输出训练好的自适应织机参数初始模型，即为自适应织机参数模型；否则，利用织机参数调整训练集继续进行模型训练。

36、作为本发明的一种优选技术方案，步骤s5的具体步骤，包括：

37、s51.获取待质检提花纹样，对待质检提花纹样进行预处理，得到预处理待质检提花纹样；

38、s52.对预处理待质检提花纹样进行特征提取，得到待质检提花纹样特征；将待织提花图案特征和待质检提花纹样特征进行相似度计算，得到提花相似度；

39、s53.若提花相似度达到第二设定阈值，则提花纹样质检结果为质检合格，完成织造；否则，进入步骤s54；

40、s54.将待质检提花纹样输入到提花纹样故障检测模型中进行分析，得到提花机故障原因，根据提花机故障原因对提花机进行调整，重新设置提花机控制参数。

41、作为本发明的一种优选技术方案，还包括构建提花纹样故障检测模型具体步骤：

42、g1.收集若干不合格提花纹样图像，记录不合格提花纹样图像对应的故障原因，将不合格提花纹样图像对应的故障原因作为目标值，将若干带有目标值的不合格提花纹样图像组合，得到提花纹样故障检测训练集；

43、g2.将cnn模型作为提花纹样故障检测初始模型的基础模型，将提花纹样故障检测训练集输入到提花纹样故障检测初始模型中以目标值为目标进行模型训练，计算故障检测准确率；若故障检测准确率达到设定准确率标准，则输出训练好的提花纹样故障检测初始模型，即为提花纹样故障检测模型；否则，利用提花纹样故障检测训练集继续进行模型训练。

44、一种提花机控制系统，包括：

45、提花机下料清单设置模块，用于部署提花纱线选择模型，获取所选花纹图案，得到待织提花图案；对待织提花图案进行特征提取，得到待织提花图案特征；根据待织提花图案特征与第一提花图案库进行匹配，得到第一匹配结果；若第一匹配结果的相似度达到第一设定阈值，输出第一匹配结果对应的提花机下料清单，作为待织提花图案的提花机下料清单；否则，基于待织提花图案和提花纱线选择模型，得到待织提花图案的提花机下料清单；

46、初始纱线张力、初始针距设置模块，用于根据待织提花图案特征与第二提花图案库中的第二标准花样图案逐个进行相似度匹配，输出与待织提花图案相似度最高的第二标准花样图案，得到第二匹配结果；根据第二匹配结果在第二提花图案库中提取待织提花图案对应的第二标准花样图案的纱线张力和针距，作为待织提花图案的初始纱线张力和初始针距；

47、自适应纱线张力、针距调整模块，用于部署自适应织机参数模型，以k为周期间隔获取当前织机所织的提花纹样，得到待调整提花纹样；获取当前纱线张力和针距，得到待调整纱线张力和待调整针距；根据待调整提花纹样、待调整纱线张力、待调整针距和自适应织机参数模型调整纱线张力和针距，得到调整纱线张力和调整针距；根据调整纱线张力和调整针距调整提花机织机；

48、提花纹样质检模块，用于当提花机织机停止工作时，获取待质检提花纹样；根据待质检提花纹样进行质检，得到提花纹样质检结果；

49、提花机故障检测模块，用于部署提花纹样故障检测模型，根据待质检提花纹样和提花纹样故障检测模型对提花机进行故障分析，重新设置提花机控制参数。

50、本发明具有以下优点：

51、1、本发明通过特征提取和匹配，能够准确地确定待织提花图案，并且匹配度的阈值设定可以确保匹配结果的质量；采用自动化的匹配和特征提取过程，可以节省人工时间，提高生产效率；如果匹配度未达到阈值，可以根据模型生成的提花机下料清单进行调整，使系统更加灵活适应不同的图案需求；使用第二提花图案库中的标准花样图案和对应参数，可以确保初始设置符合标准，提高了生产的一致性和可重复性；每隔一定周期间隔进行参数调整，可以及时响应提花过程中的变化，保持提花质量的稳定性；根据待调整提花纹样和实时数据调整纱线张力和针距，可以优化提花效果，提高生产效率和产品质量；通过对提花纹样进行质检，可以及时发现问题并进行处理，保证提花质量达标。

52、2、本发明通过颜色分割，能够准确地提取待织提花图案的各个颜色区域，保证了后续步骤的准确性，能够处理不同数量的颜色，具有一定的灵活性，适用于各种类型的提花图案；通过材质特征提取和相似度计算，能够选择与待织提花图案最匹配的纱线材质，确保了提花的质量和外观；根据待织提花图案的颜色确定纱线材质的颜色，使得纱线与提花图案的色彩相匹配，提高了整体视觉效果；通过面积计算，能够准确地确定各个颜色区域的面积，为纱线用料提供了准确的依据；将纱线及其用料数量组合成提花机下料清单，清晰地呈现了每种纱线的使用情况，方便生产管理和操作。

53、3、本发明通过计算纱线张力和针距的波动值，结合提花织样特征值，实现了对织机参数的精准调整，提高了织品质量和生产效率；通过线性拟合得到纱线张力和针距的调整关系，使得调整过程更加可控和可预测，降低了生产过程中的变异性；将调整后的纱线张力和针距清晰呈现，方便生产管理和操作人员实时监控和调整织机参数，提高了生产效率和产品质量。

54、4、本发明通过收集不合格提花纹样图像并记录对应的故障原因，将这些信息作为目标值，能够有效地训练模型识别不同的故障类型，提高了故障检测的准确性；通过模型训练和计算故障检测准确率的过程，能够自动判断模型是否达到了设定的准确率标准，从而减少了人工干预的需求，提高了流程的自动化程度。