科技攻关计划项目申报书

项目编号

郑 州 市 科 技 计 划

项 目 申 报 书

项目名称： 摄像式整纬装置的研究 计划类别：□重大科技专项 □产业技术创新联盟 □重大科技工程

□其他计划 [ ○重大科技攻关 ○国际科技合作 ○成果转化

○创新人才培育 ○创新主体培育 ○普通科技攻关 ] 项目领域：□工业 □农业 □社会发展 □国际合作 □院校 申请单位： 中原工学院 （公章） 协作（合作）单位： （公章）

（公章）

推荐部门： 申报时间： 2010 年 3 月 12 日

郑州市科学技术局制

填 报 说 明

1、凡申报郑州市科技计划项目须填报《郑州市科技计划项目申报书》、《郑州市科技项目经费预算申报书》。软科学填写《郑州市软科学研究计划项目申报书》、《郑州市科技项目经费预算申报书》。

2、“项目申报书”经推荐部门（市直主管部门或县（市）区科技主管部门、科研管理部门）签署意见并盖章后报送。无推荐部门单位须注明承担单位所在地隶属关系。

3、项目申报程序，请认真阅读《关于组织申报郑州市2010年度科技计划项目的公告》、《郑州市2010年度科技计划重点领域项目指南》及《郑州市2010年度国际科技合作计划项目申报指南》。

4、“项目申报书”内容必须真实、所附材料齐全，要求项目研究、开发及产业化目标明确，内容重点突出，技术路线清晰，主要技术经济指标科学、合理，阶段目标和年度进展计划明确，实施方案具体，经费预算合理。 5、“项目申报书”中引用的名称、数据等内容均应标明出处，外来语同时用原文和中文表达，外文缩写应注明全称。

6、“项目申报书”中需详细说明的内容可加附页，所有材料规格统一使用A4纸，打印文字采用4号宋体字。

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一、项目概况

项目名称 项目领域 预期主要 成果形式 经费合计 （万元） ？ 摄像式整纬装置的研究 2 1、农业 2、工业 3、社会发展 4、其他 1 2 6 申请拨款 ？ 1、 论文论著 2、研究报告 3、新产品或农业新品种 4、新设备 5、新材料 6、新工艺或方法 7、软件 9、其他（ ） 项目执行期（普通攻关项目执行期自申匹配 银行贷款 自筹 报至项目完成，原则不超过二年） 2012年12月 ? 年 月至 年 月 项目计划结题时间 二、单位概况

单位名称 中原工学院 单位性质 企业登记注册类型 地 址 邮政编码 联 系 人 注册资本（万元） 指标（万元） 年度 3 1、企业 2、科研院所 3、高等学校 4、其他 □ 1、国有企业 2、集体企业 3、股份合作企业 4、联营企业 5、有限公司 6、股份有限公司 7、私营企业 8、港澳台投资企业 9、外商投资企业 河南省郑州市中原中路41号 450007 王雅 销售收入 电话 职工总数 净利润 出生年月 电子信箱 62506625 1500 税收 学 历 kjc@zzti.edu.cn 手机 技术人员数 资产总额 950 固定资产 传真 中高级技术人员数 650 科研经费占销售收入的比重 ％ ％ 工作单位及部门 （2008）年 （2009）年 三、主要参加人员 姓 名 性 别 职称（职务） 从事专业 四、项目主要研究开发内容（不超过300个汉字）

在光电整纬器的基础上，提出一种新型的摄像式织物整纬器，给出其基本构造和关键部分——摄像式纬纱检测器的研制。该整纬器主要构成有：摄像头纬纱检测器、矫正装置和显示装置。完成摄像装置（可选用线阵CCD或面阵CCD）的设计与选型，运动中织物图像的采集，基于DSP处理器的织物纹理辨识算法软件的开发，工控网络下织物纹理数据的处理及当前纬斜量的算法研究；研制包含若干根矫斜罗拉和矫弧罗拉的矫正装置并由液压系统进行无极调速，根据DSP处理后的纬斜量进行精确有效地整纬；开发用于显示与控制的可触摸人机界面系统。

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五、申请项目的必要性和依据（国家产业、技术，国内外相关领域技术发展水平和趋势） 我国是世界最大的纺织品加工国也是世界上最大的纺织品出口国，特别是我国加入WTO以后，纺织行业出现了强势增长的势头，国内染整行业在提高整染面料质量、小批量多品种加工和快速市场反应能力方面取得了较大进步，但进口产品比出口产品的平均单价仍高出37.5%，出口增幅仍依赖低劳动力成本，产品仍以中低档为主。在针织物或梭织物印染加工过程中，常常会产生纬斜、孤斜、花斜、条格歪斜等严重影响产品合格率的质量问题，难以满足一等品纬斜低于3.5%标准，更低于实际贸易中客户经常提出纬斜在2%以下的要求。 中国纺织工业“十一五”发展纲要中，明确提出以科技创新为主的产业用纺织品作为纺织工业的重点发展对象，比重进一步优化。国家在分析我国印染行业的现状及发展趋势后，明确提出\"要用信息化和高新技术改造传统行业\"，这既是印染行业发展的导向，也是印染机械行业发展的导向。要满足市场对纺织品要求，在关键的加工设备上应用确保成品纬斜达标的整纬技术是关键因素之一。因此我们迫切需要研究开发新的自动整纬技术来提高纬斜率。 机电整纬技术在国外发达国家起步早、发展快、水平较高，在国外发达国家纺织企业已经普遍使用。上世纪90年代中期德国玛诺（Mahlo）公司、意大利编可（BIANCD）公司相继研制出第二代光电自动整纬机，代表了国际领先水平。和国内整纬仪相比国外产品有较高的矫正精度，但由于价格昂贵，令中小型企业望而却步，国内的染整工艺难以有突破性进展和普遍提高。另外由于光电整纬装置存在检测识别死角、检测精度不佳、整纬精度不理想、检测数据综合分析、智能化处理能力不高、电气线路复杂、保全保养要求高等几个方面的缺点，制约了其进一步的推广。近年来，一些国外知名纺织机械制造企业已经开始着手研发基于摄像设备的整纬装置，使用CCD摄像机取代传统光电式整纬机的光电探头。德国的莱默尔（Lermer）已经展示了Elstraight整纬器，该产品是一款使用CCD CAMERA作为纬斜检测设备的整纬装置，代表着整纬器领域的世界尖端水平。然而在国内，相关产品的研究与开发仍是空白。为了使我国纺织业进一步走向国际市场，提高整纬质量迫在眉睫，研究高效的整纬装置也刻不容缓。 基于以上背景，我们提出了该课题的研究。课题研究的主要任务是：开发由若干个光源和CCD摄像头组成的织物纹理检测装置，在DSP硬件平台下采用数字图像处理技术来快速计算织物的纬斜度，并在执行机构的作用下高效精确地整纬。 4

六、项目研究开发内容（技术关键、技术路线和技术应用前景） 技术关键： 本项目研究开发的摄像式织物整纬装置最重要的是纬纱检测部分，可以说纬纱检测器的性能即是自动整纬机的性能。整个装置由硬件和软件两部分组成：硬件主要包括若干个光源和CCD摄像头组成的图像采集单元、DSP处理器、工控网络、包含若干根矫斜罗拉和矫弧罗拉的矫正装置和触摸屏等；而软件算法嵌入在图像处理处理器中，包含基于图像处理的织物纹理识别算法。其关键技术有： 1．光源：光源与照明方案是织物图像采集的关键环节。按照所需的照明亮度、均匀度、发光的光谱特性来选择光源并配合照明方案尽可能地突出目标物体的特征量。 2．光学镜头：根据被测织物的状态优先选用定焦镜头，并综合考虑图像的放大倍率、视场大小、光圈大小、焦距、视角大小等因素进行具体选择。由光源和光学镜头保证良好的成像效果。 3．高质量CCD摄像头：一个光源对应一个CCD摄像头成为一个高质量的图像信息系统完成对物料图像的采样，分别位于垂直于织物运动方向（径向）的同一直线的不同位置上（纬向），各图像采集单元的间隔距离相等，选择合理的分辨率为后续的图像信号处理提供正确可靠的原始数据。 4．图像信号处理器：包括系统硬件研制和图像处理算法软件的开发。本部分是整个系统的核心，是控制器具有自主知识产权的关键，也是纬纱检测系统开发中的重点和难点所在。 5. 图像处理算法软件：算法软件分为对图像进行灰度计算、傅式变换、二值运算以及统计运算等步骤，从而提取织物图像的方向参数，为进一步计算织物整体纬斜状态提供依据。 技术路线： 1．根据织物纹理的实际情况，采用外加红外光源的方式，设计合理的照明方案，使采集到的图像只包含布料的纹理信息，减少布料颜色和花纹对其的影响。 2．根据织物的工作幅宽和高速度恰当地选取CCD摄像头及个数，一般个数为3-8个。 3．根据整纬率要求设计织物检测的图像信号处理与识别算法及其硬件。我们将从图像采集与处理、利用傅式变换幅度的自配准性质对织物纹理图像进行识别与特征提取等方面进行研究与开发。各个DSP处理器与工控网络相连接，将各自的处理结果传输给整纬装置的工控机系统进行处理，得到织物当前的纬斜状况，纬整纬器的控制系统提供实时的参考数据。其中DSP采用美国TI(Texas Instrument)公司的高端产品DM2芯片，其主频最高可达720Mhz，足以满足一般的工业领域应用。 4．矫正装置含3根矫斜roller和2根矫弧roller，均由液压系统进行无极调速；选用12英寸触摸屏作为人机界面。 技术应用前景： 根据本方案设计，当工作幅宽为1800mm时，可达到最大纬斜矫正量±80cm，最大弧斜矫正量±23cm，自动纬纱调整器带张力控制最大车速150m/min。可以与高效退蒸漂联合机、预缩机、热定型机等纺织设备配套使用，大大降低了采用这些系统时的成本，具有广泛的市场前景和重要的经济意义。 5

七、项目实施已具备的条件（1、基础设施条件；2、科研开发力量；3、组织管理体系；4、产学研结合；5、自筹资金来源及构成等） 1、基础设施条件 中原工学院是河南省唯一的一所具有纺织特色,主要面向纺织行业服务的本科院校。电子信息学院建有图像技术研究室，研究室有研究人员十三人，教授2人，博士5人。硕士生23名。研究室拥有我省唯一的一整套西门子s-700系列的机器视觉装置及相关设备。已建成完善的图像处理实验室，具有与开发相关的多种先进的实验设备，如德国laser公司生产的先进的L304kc彩色CCD。SOPC片上开发系统GW48-PK4++十几套，完全可以满足该产品研制的需要。 2、科研开发力量 中原工学院电子信息学院具有教学、研究开发人员102人，其中教授 6人，博士 12人。学院为该项目的研制配备了充足研发人员，研制队伍具有丰富理论研究经历和工程研发经验，项目核心研发人员对DSP及图像处理技术有着较为深入的研究。已经完成相关科研项目有：为洛阳玻壳厂完成的基于DSP的玻璃缺陷检测方法的高精度玻璃横切机电气控制装置的研制、为平顶山帘子布厂完成的帘子布疵点检测系统两项科研项目均已投入使用。因此研发队伍具有较强的研发能力，保证该项目的顺利完成。 3、组织管理体系 本课题采用矩阵管理模式，在项目负责人领导下，按专业和子课题建立灵活的攻关小组，实现资源共享、优势互补，由机械、电气、计算机等专业技术人员进行科技攻关。按项目进度调整人力、物力，将使本项目完成后，直接应用到南方纺织企业，切实转化为生产力，同时又确保了项目的完成。 本课题完成后，研制成功的设备由南方纺织企业投入生产，成果首先应用到纺织行业。 4、配套资金筹措 该项目的研制经费主要来源与市科技纵向经费、学校配套和自筹，目前我院已为该项目投入研制设备经费23万元，建立面向摄像头的织物整纬器研制中心。2009年12月该中心已在我院挂牌。 研制经费的缺口部分将从申请市科技纵向经费中补充。 6

八、项目总体目标（技术、经济、社会、环境等预期效益） 面向摄像头的织物整纬装置其处理图像的速度与被处理图像的复杂程度有关。它几乎适用于所有织物，尤其适应于较厚或者采用复杂织法织成的斜纹、缎纹组织等用光电式整纬器难以实现整纬目标的织物，具有实时、高精度整纬的优点，对于大批量生产有很好的经济效益。项目完成后，总体上达到国外先进技术水平，在技术攻关点上有所突破，填补国内空白。主要技术经济指标如下： 1、能准确检测出纬斜和纬弧并对其进行快速分析计算纬斜度，通过矫正装置及时整纬，提高产品质量。 2、当工作幅宽为1800mm时，其性能可达到最大纬斜矫正量±80cm，最大弧斜矫正量±23cm，自动纬纱调整器带张力控制最大车速150m/min。 3、极大地降低纺织产品的纬斜率，可以将产品纬斜率控制在3%以内。 同时，该产品作为染整系列设备的一部分，可以与高效退蒸漂联合机、预缩机、热定型机等纺织设备配套使用，以降低采用这些系统时的成本，增加了纺织企业染整接单加工的能力。因此本项目的研究具有广泛的市场前景和经济意义。

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九、国际科技合作与交流情况

（一）项目实施过程中与境外开展合作的主要形式（请打“√”选择）

□ 外方以技术（专利）形式参与合作：即外方通过技术（专利）入股参与项目

□ 外方以生产设备形式参与合作：即外方提供成套生产技术或关键设备形式入股参与项目 □ 外方以资金投入形式参与合作：即外方以资金投入方式参与项目

□ 外方以补偿贸易形式参与合作：即外方以提供原料、零部件等形式参与项目 □ 其他形式的国际合作

□ 尚未进行任何形式的国际合作 □ 拟开展的国际合作方式

（二）项目实施过程中与境外开展合作的主要内容，并在附件中提供项目合作协议书或合同复印件、中外文项目简介和联系方式： 8

十、经费预算

资金来源预算 1.国家拨款 2.省财政拨款 3.申请市财政拨款 4.县（市）区财政匹配 5.单位自筹 来 源 合 计 资金支出预算 1.设备费 2.材料费 3.测试化验加工费 4.燃料动力费 5.差旅费 6.会议费 7.国际合作与交流费 8.出版/文献/信息传播/知识产权事务费 9.劳务费 10.专家咨询费 11.管理费 12.其他 支 出 合 计 说 明

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预算金额（万元） 0 0 ？ 0 与上述一致 预算金额（万元） 主要费用 ？ 0 0 ？ ？ 0 ？ ？ ？ ？ 0 其中：申请 市财政拨款 0 0 0 0 备 注 财政拨款支持简要说明 研制摄像头检测器、DSP处理器、工控网络、矫正装置和触摸屏等 简单元器件、线 国内差旅10人次 国内相关会议4人次 专利申请、论文发表 研究生科研补贴 方案论证、中期检查、产品鉴定 按学校规定5%

十一、项目分年度目标计划（项目执行期自申报至项目完成，普通攻关项目原则不超过二年）

申报时项目进度 项目进度、主要研究内容及成果（项目年度及结题考核内容） 制订了整体研制计划、关键的纬斜检测装置的软件算法研究 调研、查阅、购买相关资料；购买研究所需的必要设备。确定研究的具体第一年进度（2010年） 第二年进度（2011年） 方案，完成检查装置的设计与调试。 完成相关论文？篇；整机调试，性能指标测试，完善设计。

十二、主管部门推荐意见及郑州市科技局审批意见 财政部门审查推荐意见 负责人： （签章） 年 月 日 科技主管部门审查推荐意见 负责人： （签章） 年 月 日 郑州市科技局意见： 负责人： （盖 章） 年 月 日 10

郑州市重大科技计划项目可行性研究报告

编 制 提 纲

一、概述

1、项目提出的背景、研究开发状况、现有产业规模和市场形势； 2、国家、本省、本地区产业技术； 2、项目产品的主要用途、性能； 4、项目实施的目的意义，项目主要研发内容和技术难点； 5、本项目解决方案的特点及预期达到的效果。 二、技术可行性分析

1、项目的技术路线、工艺的科学性、合理性，关键技术的先进性论述。 2、项目产品性能水平与国内外同类产品的比较。 三、立项成熟程度

1、项目研发的前期工作情况及技术基础。

2、对引进技术的消化、吸收、创新和后续开发能力。 四、市场需求情况和风险分析

1、国内市场需求规模和产品的发展前景、在国内市场的竞争优势和市场占有率。 2、国际市场状况及该产品未来增长趋势、在国际市场的竞争能力、产品替代进口或出口的可能性。 3、市场风险因素分析和对策。 五、经费概算和资金筹措 1、项目经费概算。

2、项目资金筹措方案。 3、项目经费使用计划。 六、经济、社会和环境效益预测

1、项目完成后的预期经济、社会和环境效益。

2、不确定性分析，主要包括盈亏平衡和敏感性分析，对项目的抗风险能力做出说明。 七、申报单位综合实力和基础 1、员工构成和基本素质。

2、从事研究开发的人员力量、设备条件、产业基础、资金投入、内部管理等情况。 3、相关技术获得的成就或奖励。

4、承担项目的优势和不足。

5、协作单位概况及主要协作内容。 八、实施进度计划

1、项目实施工艺路线或技术途径。

2、项目分阶段实施内容和具体目标以及年度进展计划。 3、项目实施的保障措施。

4、项目应用及产业化前期措施。 九、编制说明

1、编制单位名称、地址、联系人、联系电话等基本情况。

2、编制人员姓名、年龄、专业、工作单位、职务职称等基本情况。 十、附件（有关文件、必要的证明材料、技术文献、检测报告、使用证明等）

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