紗線的性能直接決定了織物的質(zhì)量,而條干均勻度是評價紗線質(zhì)量的重要指標,對其進行檢測和分析是控制和改善紗線質(zhì)量的必要條件。然而,現(xiàn)有紗線條干均勻度測試儀器主要采用電容法與光電法相結(jié)合的測量原理,其檢測結(jié)果易受環(huán)境溫濕度和紗線表面毛羽等因素的影響,且檢測精度較低、切斷長度不靈活,無法反映出紗線細微片段內(nèi)的直徑變化;同時,現(xiàn)有儀器的測量結(jié)果多屬統(tǒng)計指標,其無法直觀反映紗線以及織物真實外觀條干不勻的情況。針對以上問題,本文提出了一種基于圖像檢測技術(shù)的紗線條干均勻度測量和評價方法,設(shè)計了一套圖像式紗線條干均勻度檢測系統(tǒng)(Image Dectection System for Yarn Evenness,IDS-YE),能夠測量獲得像素級紗線直徑和紗線條干不勻一般測量指標結(jié)果,并在此基礎(chǔ)上,提出更能在細微片段內(nèi)表征紗線條干不勻的新指標,依據(jù)測量指標并結(jié)合利用圖像技術(shù)獲得的紗線主干圖像,提出通過構(gòu)建電子黑板和仿真織物對紗線條干均勻度進行直觀評價的方法。本文的主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:(1)搭建了用于評估紗線條干均勻度并具有高實時性的圖像式紗線條干均勻度檢測系統(tǒng)IDS-YE,系統(tǒng)集成了紗線傳動控制單元模塊、高分辨率圖像的動態(tài)采集模塊以及紗線圖像實時檢測輸出模塊等三大模塊。通過設(shè)計紗線傳動路徑,調(diào)配光源、紗線、相機三者的位置高度以及協(xié)調(diào)軟件與硬件之間的配合,滿足系統(tǒng)在較高速度下圖像采集穩(wěn)定性的需求,為得到準確、穩(wěn)定的測量結(jié)果奠定前提條件。為確保算法運行的實時性,采用基于硬盤緩沖技術(shù)的多線程系統(tǒng)框架實現(xiàn)高幀率紗線圖像的實時采集與處理。通過擬合多幅紗線圖像中紗線主干中心線的位置驗證了系統(tǒng)所采集圖像中的紗線保持了較好的垂直度,證明了系統(tǒng)圖像采集方案的可靠性。為使采集的紗線圖像連續(xù)無遺漏,根據(jù)序列圖像中重合位置的波動情況,提出了圖像拼接的處理方案。對若干組紗線試樣進行重復測量實驗,證明了組建系統(tǒng)的可重復性和區(qū)分性。(2)根據(jù)對紗線主干及毛羽特征的分析研究,提出一種動態(tài)間隔自動獲取閾值的方法和基于像素模板判斷的毛羽及孤立區(qū)域去除算法,配合閾值處理和最大區(qū)域提取等步驟,完成了紗線主干圖像的有效分割,以保障紗線直徑的精確獲取。為確保獲得的紗線圖像數(shù)據(jù)的連續(xù)性,提出一種基于紗線毛羽信息特征的圖像去重合算法,計算序列圖像間的重合位置,并根據(jù)該位置去除序列圖像中的重疊區(qū)域。通過與人工處理方法結(jié)果對比,上述方法與人工方法的處理結(jié)果具有高度一致性,證明了所提方法的有效性,為紗線外觀直徑的準確獲取奠定基礎(chǔ)。(3)根據(jù)獲得的紗線主干圖像提取基于時間序列的紗線直徑數(shù)據(jù),建立表征圖像法測量紗線條干均勻度的指標體系。結(jié)合紗線條干均勻度一般測量指標的定義,分別對不同片段長度下紗線外觀直徑變異系數(shù)的計算方法、基于一維傅里葉變換的紗線直徑波譜圖的計算方法、偏移率和積分偏移率的計算方法、變異-長度曲線的計算方法以及常發(fā)性疵點數(shù)量的記數(shù)方法進行了公式的重新表達和理論闡述。為了能夠從細微結(jié)構(gòu)上和更精確的對紗線條干均勻度進行評價,在紗線主干圖像以及微米級檢測精度的基礎(chǔ)上提出紗線條干不勻微觀測量指標,包括表征紗線微片段長度下的外觀直徑變異系數(shù)CV_P指標和紗線細節(jié)長度百分比T_C指標,用于實現(xiàn)紗線條干均勻度的精細評估。(4)根據(jù)建立的指標體系,利用IDS-YE系統(tǒng)對不同線密度的紗線進行檢測,并將檢測結(jié)果與現(xiàn)有儀器的檢測結(jié)果進行了對比分析。實驗表明,對于一般測量指標,兩種儀器的測量結(jié)果在平均直徑值、不同切斷長度下的CV%、相關(guān)系數(shù)、直徑偏離度頻率直方圖、波譜圖、DR和IDR曲線、變異-長度曲線、片段間不勻和片段內(nèi)不勻曲線、常發(fā)性紗疵數(shù)量上都保持著高度的一致性,即符合紗線生產(chǎn)中的實際情況,又可在上述參數(shù)中相互印證數(shù)據(jù)的準確性,故組建的IDS-YE系統(tǒng)可用于紗線條干均勻度的評估。在提出的條干不勻微觀測量指標的分析中,測得微片段直徑變異系數(shù)和紗線細節(jié)長度百分比指標在與現(xiàn)有儀器測得CV值和紗疵數(shù)量結(jié)果趨勢一致的情況下,提出的指標更能反映紗線條干細微結(jié)構(gòu)處的不勻性,表現(xiàn)出了更強的條干不勻表征能力,驗證了提出的條干不勻微觀指標的有效性,實現(xiàn)了紗線條干均勻度低精度和高精度的綜合表征。(5)為了更好的評估紗線條干的真實外觀,基于圖像分割中獲得的紗線條干真實外觀輪廓,提出了利用電子黑板和仿真織物直觀評價紗線條干均勻度的方法,以彌補現(xiàn)有檢測儀器采用統(tǒng)計指標無法體現(xiàn)紗線條干真實外觀情況的缺陷。根據(jù)提出的去重合算法將獲取的紗線圖像處理成連續(xù)無遺漏的完整紗線主干圖像和主干真實圖像,提取主干圖像的邊界位置和第一行中心線位置信息,并根據(jù)實際紗線黑板的要求,建立電子黑板構(gòu)建模型,實現(xiàn)紗線條干均勻度在電子黑板中的直觀顯示。通過建立織物組織變化模型、橫截面調(diào)整模型、長度方向調(diào)整模型、紗線在織物中的彎曲模型以及紗線在織物中的外觀光照模型,實現(xiàn)利用完整的紗線主干圖像和真實圖像進行仿真織物的構(gòu)建,真實反映紗線條干不勻的分布情況以及紗線織入織物中的外觀效果。利用不同線密度的紗線以及含有粗細節(jié)和棉結(jié)的紗線數(shù)據(jù)分別對電子黑板和仿真織物進行構(gòu)建,從測量指標和顯示效果上驗證電子黑板和仿真織物用于直觀評價紗線條干均勻度的可行性。最后對全文進行了總結(jié)和展望,對本文的主要研究結(jié)論進行了歸納,給出了本文研究中存在的不足,并展望了研發(fā)的圖像式紗線條干均勻度檢測系統(tǒng)。
【學位單位】：江南大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TS107;TP391.41
【部分圖文】：

圖 1-3 搖黑板機和兩種紗線黑板圖arn examining machine (a) and two kinds of yarn blackboard；20 世紀 30 年代，采用光電技術(shù)檢測紗線條干技術(shù)的限制，并未得到廣泛的應(yīng)用。近年來隨著大量發(fā)展與應(yīng)用，由 CCD 傳感器等搭建的光電法成熟，其主要測量紗線的表觀直徑，與紗線織物中利用獲得的數(shù)據(jù)預(yù)測的織物外觀狀況。根據(jù)采用線直徑的方法分為線陣 CCD 測徑法和激光測徑兩場均勻的檢測區(qū)，當紗線運行于檢測區(qū)時，由于擋住到的光能減少，光能的改變量將會反映檢測區(qū)內(nèi)紗化為電信號，其幅值大小對應(yīng)于紗線的表觀直徑[25光電接受單元紗線信號處理V

第一章 緒論精度是 0.5mm，仍有較大的提升空間；（2）測試指標不足，EIB 是由美國委托開發(fā)，其測試標準為 ASTM2255-90，提出的指標仍然局限于傳統(tǒng)指適應(yīng)范圍�。唬�3）未對數(shù)據(jù)進行波譜圖的分析[34]；（4）本質(zhì)仍然是光電法結(jié)合圖像智能分析方法，對紗線外觀，尤其是毛羽檢測的原理進行改進和提

內(nèi)紗線條干代表性檢測儀器：（a）陜西長嶺 CT4000；（b）蘇州長風 C（c）江西圣藍 SY100 Domestic yarn evenness testing equipment: (a) Shanxi Changling CT4000; (Changfeng CFE500; (c) Jiangxi Shenlan SY100.，國產(chǎn)最新的 CT4000（長嶺）和 CFE500（長風）條干均勻度放市場，它們都是電容式與光電式相互結(jié)合的綜合全自動檢測線質(zhì)量變異與外觀直徑不勻，且檢測速度都可達到 800m/min干檢測儀器，隨著技術(shù)的提升，國產(chǎn)條干儀器在各個功能和性善，與國際先進水平也越來也越靠近。但是，目前國產(chǎn)儀器基和光電法相結(jié)合的檢測原理，其基本屬于 USTER 儀器仿制品觀上并沒有創(chuàng)新，檢測結(jié)果也沒有形成標準。因此國產(chǎn)儀器在，特別是在國際上，仍需要進一步提升，且在國內(nèi)一些較大的產(chǎn)儀器的占有量仍較少。線條干不勻圖像檢測方法研究現(xiàn)狀
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本文編號：2866212