Research on the Application of Artificial Intelligence Technology in Textile Testing
CHEN Liang DI Min ZHANG HongmeiWANG Feng JIANG Jingjun (Zibo Municipal General Institute of Inspection and Metrology)
Abstract: With the advent of the Industry 4.0, China has issued the“China Manufacturing 2025′′ strategy to comprehensively enhance China’s strengths in manufacturing.Under thenew situation,the traditional testing methods have graduallyfailed tomeet the work requirements.Theapplicationofartificial intelligence technologyin the modern textileidustrycaneffectivelyimprove thetesting eficiencyandquality,andimprovetheautomationlevelof textile testing.This paper disusses the applicationand development trendof artificial intellgence technology in the textile testingindustry,providing ideas for achieving the automationandcontinuityof textile testing,and offeringreferences for the development of testing institutions.
Keywords:artificial intelligence;textile testing;application
0 引言
制造業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的主體,逐漸提升其國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力是中國(guó)提升綜合國(guó)力、保障國(guó)家安全、建設(shè)世界強(qiáng)國(guó)的必由之路。隨著我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制的不斷深化發(fā)展以及《中國(guó)制造2025》的出臺(tái),國(guó)家對(duì)于紡織行業(yè)的發(fā)展和轉(zhuǎn)型升級(jí)提出了更高要求,要向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化逐步轉(zhuǎn)型升級(jí),走創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的發(fā)展道路。紡織業(yè)作為制造業(yè)的重要組成部分之一,應(yīng)當(dāng)抓住人工智能的時(shí)代紅利,以提高生產(chǎn)作業(yè)效率與質(zhì)量為目的,將人工智能技術(shù)應(yīng)用到生產(chǎn)工作中,促進(jìn)紡織產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí),人工智能技術(shù)在現(xiàn)階段的紡織業(yè)中具有重要意義?;诖?,本文就人工智能技術(shù)在紡織檢測(cè)中的應(yīng)用進(jìn)行研究和討論。
1人工智能技術(shù)在紡織檢測(cè)行業(yè)應(yīng)用的意義和優(yōu)勢(shì)
隨著人們對(duì)生活質(zhì)量追求的提高,御寒保暖不再是消費(fèi)者對(duì)于紡織品的唯一要求,舒適性與安全性更是消費(fèi)者的重要參考因素。因此,紡織檢測(cè)的重要性越來(lái)越高,對(duì)檢測(cè)技術(shù)提出了更高要求。傳統(tǒng)紡織品檢測(cè)中人力成本較高,培養(yǎng)一名熟練的檢測(cè)實(shí)驗(yàn)員需要2年左右的時(shí)間,而且在日常實(shí)驗(yàn)中存在效率較慢、人眼檢測(cè)的誤差率等問題;同時(shí)紡織品中可能包含有毒有害的化學(xué)物質(zhì),比如可致癌芳香胺染料、鄰苯二甲酸酯和有害重金屬等,對(duì)檢測(cè)人員的身體帶來(lái)一定的危害]。人工智能技術(shù)通過數(shù)字賦能手段克服了人力成本高、誤差率高、效率低、化學(xué)物質(zhì)給人體帶來(lái)傷害等諸多問題[2]通過運(yùn)用圖像采集、特征提取、模式識(shí)別等方法,結(jié)合人工智能算法替代人工完成對(duì)織物的檢測(cè)。
此外,人工智能技術(shù)經(jīng)過數(shù)字賦能后還可以對(duì)紡織原材料進(jìn)行識(shí)別和分類,進(jìn)而提升管理效能;在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)方面,人工智能技術(shù)可以通過圖像識(shí)別技術(shù)和生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來(lái)創(chuàng)建紡織品的圖案和顏色,實(shí)現(xiàn)對(duì)紗線拉伸、紋理均勻性、顏色匹配等參數(shù)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)和控制,對(duì)生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)的問題及時(shí)糾偏從而保證產(chǎn)品性能和外觀的穩(wěn)定性,從而進(jìn)一步提升市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力與消費(fèi)者滿意度;人工智能技術(shù)能夠根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)不斷學(xué)習(xí)和優(yōu)化算法模型,用其自身的智能化助力紡織檢測(cè)發(fā)展;人工智能技術(shù)具有廣泛適用性,能夠適應(yīng)不同類型的紡織品檢測(cè)需求,通過調(diào)整算法參數(shù)和模型,能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)不同材質(zhì)、顏色和圖案的紡織品進(jìn)行精準(zhǔn)檢測(cè)。
2 人工智能技術(shù)在具體紡織檢測(cè)中的應(yīng)用
2.1在纖維檢測(cè)中的應(yīng)用
在纖維檢測(cè)中,人工智能技術(shù)主要可以應(yīng)用于纖維形態(tài)和結(jié)構(gòu)分析、纖維紡織特性分析、纖維瑕疵檢測(cè)、纖維顏色測(cè)量與匹配、纖維紡織特性分析等4個(gè)方面。
根據(jù)我國(guó)目前紡織制造業(yè)的發(fā)展情況,人工智能技術(shù)中的圖像處理技術(shù)已被廣泛應(yīng)用在纖維檢測(cè)過程中,通過光學(xué)電子顯微鏡將纖維樣本的圖像進(jìn)行掃描拍攝,根據(jù)圖像提取出纖維的形態(tài)特征和結(jié)構(gòu)等相關(guān)信息,通過數(shù)字賦能進(jìn)行模板代替和拐點(diǎn)的分別處理,可輸出纖維長(zhǎng)度、直徑、曲率、平均細(xì)度、纖維含量、纖維取向度、棉纖維成熟度、纖維卷曲頻數(shù)、波幅、伸長(zhǎng)率等檢測(cè)參數(shù),從而分析出纖維的表面形貌、紋理、彎曲度、抗拉性能等紡織特性,進(jìn)而對(duì)纖維的特性進(jìn)行評(píng)估和控制,對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量上的把關(guān),提升產(chǎn)品的性能穩(wěn)定性。
人工智能技術(shù)中的圖像識(shí)別技術(shù)生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以創(chuàng)建紡織品的圖案和顏色,通過對(duì)纖維圖像進(jìn)行顏色分布分析和比對(duì),可以對(duì)顏色不均或顏色未達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品進(jìn)行細(xì)微調(diào)整,實(shí)現(xiàn)纖維產(chǎn)品的色均和色差控制,對(duì)紡織產(chǎn)品的顏色、外觀進(jìn)行初步把關(guān)[3]。此外,對(duì)于纖維產(chǎn)品中的瑕疵,如:斷裂、污漬、缺色等問題,人工智能技術(shù)也可以通過圖像中信息進(jìn)行提取,減少傳統(tǒng)人工方式下的檢查錯(cuò)漏,提升纖維產(chǎn)品的質(zhì)量及合格率,對(duì)纖維產(chǎn)品的生產(chǎn)產(chǎn)生提質(zhì)增效的效果[4
2.2在紗線檢測(cè)中的應(yīng)用
紗線質(zhì)量的高低與紗線的粗細(xì)度密切相關(guān),因此紗線的粗細(xì)度是紗線測(cè)量的一個(gè)重要指標(biāo),與傳統(tǒng)的人工通過測(cè)量紗線在公定回潮率時(shí)的長(zhǎng)度及重量的檢測(cè)方式相比,人工智能技術(shù)通過掃描采集圖像,經(jīng)過數(shù)字算法提取紗線的細(xì)度、拉伸度、均勻度等相關(guān)信息,其原理是根據(jù)紗與背景之間的灰度不同而精確地確定出其輪廓。再根據(jù)提前預(yù)制的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),通過數(shù)據(jù)對(duì)比,將紗線根據(jù)不同品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)分門別類地挑選出來(lái),大大減少時(shí)間和人力成本。
在紗線的瑕疵檢測(cè)和顏色匹配方面,人工智能技術(shù)的應(yīng)用也至關(guān)重要。在紗線生產(chǎn)過程中可以通過數(shù)字賦能根據(jù)采集的圖像信息對(duì)識(shí)別出的紗線破損、結(jié)頭、結(jié)疤等瑕疵產(chǎn)品進(jìn)行分類,提升人工檢測(cè)的準(zhǔn)確性與效能性。對(duì)于顏色匹配,人工智能技術(shù)根據(jù)產(chǎn)品的顏色需求,對(duì)紗線的自身特性掃描分析后對(duì)不同紗線進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別和匹配,提升配色的準(zhǔn)確性與高效性,避免了人為誤差。
2.3在織物檢測(cè)中的應(yīng)用
在織物檢測(cè)中,人工智能技術(shù)通過數(shù)字賦能可以掃描采集織物成像的大量實(shí)際材質(zhì)數(shù)據(jù),既可以提升整體織物組織的檢測(cè)質(zhì)量,又為構(gòu)建織物組織的動(dòng)態(tài)檢測(cè)體系奠定了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。在對(duì)織物進(jìn)行緯紗密度、經(jīng)紗密度檢測(cè)時(shí),將分解后的物質(zhì)利用人工智能技術(shù)配套掃描設(shè)備進(jìn)行分析,在保證整體測(cè)量過程精準(zhǔn)度的同時(shí),可以更高效地實(shí)現(xiàn)對(duì)于織物組織的密度測(cè)量。
在對(duì)織物組織的紋理的檢測(cè)中,人工智能技術(shù)可以更好地識(shí)別紡織材質(zhì)灰度。植物組織的紋路可以反映紡織品的整體品質(zhì),因此利用人工智能技術(shù)對(duì)植物組織紋路的幾何圖形特征進(jìn)行提取,通過對(duì)組織結(jié)構(gòu)、相對(duì)疏密度及整體材質(zhì)的粗糙質(zhì)量等信息的分析,建立紋理數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)織物紋理的自動(dòng)分類和識(shí)別,還可以針對(duì)織物組織的紋理缺陷,如破洞、污漬、斷裂等進(jìn)行專業(yè)分析,不斷優(yōu)化生產(chǎn)環(huán)節(jié)、強(qiáng)化質(zhì)量把關(guān),對(duì)紡織品的工藝水平的提高及紡織行業(yè)智能化發(fā)展有著積極促進(jìn)作用與重要意義[5]。
3人工智能技術(shù)在紡織檢測(cè)應(yīng)用中存在的不足
我國(guó)是紡織品生產(chǎn)、檢測(cè)大國(guó)。將人工智能技術(shù)應(yīng)用于紡織品檢測(cè)領(lǐng)域,不僅提高了檢測(cè)效率,也降低了人力成本。盡管人工智能展現(xiàn)出巨大優(yōu)勢(shì),但仍存在一些需要解決的問題。
特征識(shí)別與結(jié)果預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性有待提高是亟待解決的關(guān)鍵問題,現(xiàn)有算法在處理復(fù)雜數(shù)據(jù)時(shí),易受數(shù)據(jù)噪聲、特征冗余等因素干擾,導(dǎo)致模型對(duì)目標(biāo)特征的提取存在偏差;人工智能檢測(cè)技術(shù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系仍不健全,嚴(yán)重影響了技術(shù)的規(guī)范化發(fā)展,由于缺乏統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),不同研發(fā)機(jī)構(gòu)開發(fā)的檢測(cè)系統(tǒng)在數(shù)據(jù)格式、接口規(guī)范、性能評(píng)估指標(biāo)等方面存在顯著差異,這不僅增加了系統(tǒng)間的集成難度,也使得檢測(cè)結(jié)果難以橫向?qū)Ρ?;主觀與客觀評(píng)價(jià)的一致性需要提高,也是當(dāng)前人工智能檢測(cè)技術(shù)面臨的重要挑戰(zhàn),客觀評(píng)價(jià)依賴于量化指標(biāo),但這些指標(biāo)難以完全反映人工智能系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中的真實(shí)表現(xiàn),而主觀評(píng)價(jià)則受評(píng)價(jià)者專業(yè)知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和個(gè)人偏好的影響,具有較強(qiáng)的主觀性和不確定性,這種主客觀評(píng)價(jià)的不一致;增強(qiáng)人工智能系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)性和可擴(kuò)展性同樣刻不容緩,現(xiàn)實(shí)應(yīng)用場(chǎng)景復(fù)雜多變,光照、溫度、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境等因素都會(huì)對(duì)人工智能系統(tǒng)的運(yùn)行產(chǎn)生影響,隨著數(shù)據(jù)量的爆發(fā)式增長(zhǎng)和應(yīng)用需求的不斷變化,現(xiàn)有的人工智能系統(tǒng)往往難以快速適應(yīng)新的任務(wù)和數(shù)據(jù)規(guī)模,系統(tǒng)架構(gòu)的僵化使得擴(kuò)展新功能、接入新數(shù)據(jù)時(shí)需要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行大規(guī)模改造,成本高且效率低,限制了人工智能檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用范圍和發(fā)展速度。
4人工智能技術(shù)在紡織檢測(cè)應(yīng)用展望
隨著“工業(yè)4.0”時(shí)代的全面到來(lái),全球制造業(yè)正經(jīng)歷著從傳統(tǒng)生產(chǎn)模式向智能化、數(shù)字化轉(zhuǎn)型的深刻變革。在我國(guó),紡織行業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要支柱產(chǎn)業(yè),肩負(fù)著穩(wěn)增長(zhǎng)、促就業(yè)、惠民生的重要使命。根據(jù)國(guó)家對(duì)紡織行業(yè)信息化轉(zhuǎn)型的核心要求,人工智能技術(shù)的應(yīng)用已成為提升行業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵要素,對(duì)推動(dòng)紡織產(chǎn)業(yè)邁向高質(zhì)量發(fā)展具有重要戰(zhàn)略意義。相關(guān)紡織檢測(cè)人員應(yīng)當(dāng)轉(zhuǎn)變自身工作理念,加強(qiáng)人工智能技術(shù)在紡織品生產(chǎn)領(lǐng)域、紡織品檢測(cè)領(lǐng)域中的應(yīng)用推廣力度,趕上時(shí)代浪潮,不斷改進(jìn)與完善當(dāng)前行業(yè)內(nèi)部技術(shù)體系存在的滯后性問題,進(jìn)一步助推紡織業(yè)領(lǐng)域人工智能技術(shù)發(fā)展從而實(shí)現(xiàn)紡織檢測(cè)業(yè)務(wù)的整體質(zhì)量提升,推動(dòng)紡織行業(yè)自動(dòng)化、信息化轉(zhuǎn)型,為紡織行業(yè)帶來(lái)更多的機(jī)遇。
未來(lái),隨著人工智能技術(shù)的不斷進(jìn)步和完善,紡織行業(yè)將迎來(lái)更加廣闊的發(fā)展空間。通過持續(xù)改善行業(yè)內(nèi)部技術(shù)體系,加強(qiáng)人工智能技術(shù)的應(yīng)用和創(chuàng)新,紡織行業(yè)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化、信息化轉(zhuǎn)型,提升整體質(zhì)量和競(jìng)爭(zhēng)力,還將為我國(guó)建設(shè)具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的紡織制造業(yè)強(qiáng)國(guó)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ),在全球紡織產(chǎn)業(yè)格局中占據(jù)更加重要的地位。
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