基于机器视觉的弦振动纱线张力非接触检测系统

为提高运动纱线张力检测精确性,解决接触式测量引起的摩擦力误差、断头等织物问题,采用振动频率和图像处理方法来分析纱线张力,设计一种基于机器视觉的纱线张力非接触检测系统。检测系统由纱线传送装置、工业线阵相机、白色线光源、伺服控制电动机、张力传感器组成。根据弦线悬链性理论建立纱线运动模型,结合纱线图像处理算法,寻找纱线图像上边界作为特征线计算其张力,结果表明：通过像素折算出的振动频率与实际张力拟合优度达0.99,在张力区间为5～30 cN以内,视觉系统测量值与张力传感器测量值相对误差率在±10%左右,非接触检测系统检测精度满足生产要求,避免了接触式测量存在的易磨损、稳定性较差等问题。     

非接触式纱线张力监测系统的研制与开发

针对纱线张力接触测量法存在检测装置寿命短、附加摩擦力误差、纱线断头、信号采集不稳定等问题,运用运动纱线张力和振动频率的理论关系,结合机械和电路设计CAD方法,采用微控制器处理信号,设计了一种非接触式纱线张力监测系统,采用该系统测得的纱线振动频率的平方与对应实际张力拟合后呈线性关系,拟合优度达到0.99,符合运动弦线振动频率与张力关系。结果表明:在合理的张力区间内,通过理论公式计算出的张力与实际张力相对误差率小于±10%,系统实现了非接触式监测纱线张力的稳定及一致性的功能,解决了接触式纱线张力测量法存在的问题,可满足大部分纺织工艺对纱线张力监测的性能要求。     

纱线束横向动态振动特性仿真与实验

纱线束振动噪声是簇绒地毯织机噪声源之一,为了识别纱线束振动噪声信号,实现地毯生产空间的噪声控制,研究了簇绒地毯织机纱线束横向动态振动特性。应用Burger四元件本构模型建立粘弹性纱线束轴向运动的横向振动方程。采用Galerkin方法离散横向振动偏微分方程,然后使用Runge-Kutta法对该方程数值求解。设置不同的提花轮转速,分别求解振动方程得到不同的纱线束横向振动频率。设置与仿真求解相同的条件下,采用激光测振仪测试纱线束横向振动特性。测试结果显示仿真结果和实验结果存在倍频关系且频率较低。结果表明：该振动方程适用于研究纱线束横向动态振动特性,且仿真信号为纱线束振动的基频信号;同时,纱线束横向动态振动特性属于低频振动。     

接触式纱线张力传感器动态测量模型

纱线变化张力的准确测量和有效控制对纺织品质量有重要影响。基于霍尔效应的接触式张力传感器通过霍尔元件检测由纱线张力引起的悬臂梁挠度,进而获得纱线张力。但是随着张力变化频率的增高,因悬臂梁机械振动所造成的系统张力误差也随之增大。为此,本文对接触式张力传感器检测单元建立动力学模型,并在此基础上分析振动对张力信号检测的误差影响,进而提出动态张力测量模型以及相应的振动误差抑制算法。通过建立张力测试实验台,对不同条件下的测试结果进行了振动误差抑制前后的张力信号对比研究。结果表明基于动态张力辨识测量模型的误差抑制算法能够有效地消除振动所产生张力检测误差。该项研究为动态条件下的接触式张力传感器运用提供了理论参考。     

基于嵌入式系统的纱线张力非接触实时检测

为了提高纱线张力检测的精度,避免接触式测量带来的接触误差,提出了基于机器视觉与嵌入式系统结合的纱线张力非接触实时检测方法。首先,为了同时保证实时系统中图像处理算法的运行速度与纱线张力的检测精度,提出了一种基于阈值分割的快速特征提取算法,同时实现图像降维与边缘特征提取,在实时提取运动纱线波形的同时减小了外界环境对纱线图像的干扰;其次,搭建了由高速线阵相机与FPGA高速转存系统组成的图像采集系统和由主芯片为TMS320C6678的图像处理器组成的检测系统,通过实时采集运动纱线的图像,从单位周期内的纱线振动波形中提取纱线振动频率,利用弦振动模型推算纱线的实时张力。实验结果表明,基于嵌入式机器视觉的非接触式纱线检测系统的检测值与电阻式传感器的最大检测误差均值在1.5%之内,满足实时系统的控制需求。     

轴向运动纱线束的非线性横向振动特性

为控制纱线张力波动,提高毯面质量,研究了建立地毯织造过程中粘弹性纱线束振动模型及其影响因素。为此,应用三参数本构关系表征纱线束粘弹性,结合轴向几何非线性变形和材料非线性因素,应用牛顿第二定律建立纱线束横向振动方程。经无量纲化和一阶Galerkin截断,应用四阶Runge-Kutta法求解常微分方程,可得纱线束喂入速度、张力波动幅度以及阻尼系数对振动特性的影响。结果显示,在纱线束材料确定下,降低纱线束振动振幅从而减少张力波动的方法主要是增加阻尼系数,如增加提花罗拉表面摩擦系数。     

针织物纱线线密度的测试方法研究

参考机织物纱线线密度的测定,文中研究了针织物纱线线密度的测定方法。指出对于已知名义线密度的纱线,可先按标准确立伸直张力,然后进行纱线伸直长度和质量的测量,最后根据公式计算纱线线密度;对于未知名义线密度的纱线,应先估测纱线线密度,再换算出伸直张力,然后再进行伸直长度与质量的测量以及线密度的计算。通过测试实例表明,此种方法能准确地对针织物面料中的纱线进行线密度检测,因而填补了纺织品标准中关于不同品种纱线线密度测定方法的不足。     

织造过程中经纱振动特性的分析

采用非线性振动方法分析经纱运动的波动过程,对织造过程中的经纱黏弹性本构关系选用Kelvin模型,根据牛顿定律建立经纱横向与纵向的振动微分方程。运用分离变量法,分离时间和空间变量,并利用Galerkin方法离散运动方程,讨论过渡曲线的稳定区变化趋势,同时,采用四阶龙格库塔方法,得到运动方程的数值解,并讨论纱线材料特性与各种参数对横向运动纱线的影响趋势,给出控制经纱振动的指导方法。     

基于MATLAB图像处理技术的纱线气圈张力测量方法研究

在纱线张力直接式测量过程中,纱线与检测元件之间的长期摩擦会对测量元件上的传感器带来损伤,同时也会对纱线运行状态存在微小改变,从而无法真实反应纱线的动态张力和形态。针对该情况提出了基于图像处理技术的纱线气圈张力测量方法,能够有效克服接触式测量过程中的弊端,利用MATLAB软件编程计算得到纱线张力计算关键参数气圈最大半径r和气圈顶角α0,成功求解纱线气圈张力。     

基于亚像素边缘检测的纱线条干均匀度测量

为了精确地评价纱线的表观条干均匀性,提出一种基于亚像素边缘检测的纱线条干均匀度检测方法。首先通过图像采集装置获取纱线图像;然后对纱线图像进行亚像素边缘检测获取纱线边缘点集;利用开运算对获取的边缘点集进行处理,进而获得纱线条干的边缘;最后采用坐标直方图方法计算纱线平均直径和条干CV值。为验证方法的有效性和准确性,对多种不同线密度的纯棉纱线进行测试,并将测试结果与电容式条干仪的均匀度检测及基于模糊C均值分类和Otsu图像法的检测结果进行了对比。结果表明:基于亚像素边缘检测的纱线条干均匀度检测方法与电容式的测量结果有着较好的一致性,证明所提方法可得到准确的结果。     

基于ARM的纱线张力检测系统设计

以电脑提花大圆机编织中的纱线张力为研究对象,分析了张力测量传感器的组成并对张力控制电动机的功率进行了计算,从而设计出圆机上纱线张力检测方案。阐述了嵌入式控制系统的硬件及软件实现方案,结果表明:通过嵌入式系统设计的纱线张力检测系统,方案简单、成本较低、可行性较高。     

基于哈密顿原理轴向运动纱线的振动特性研究

为获得任意载荷作用下轴向行进纱线任意点的横向位移参数,建立了轴向运动纱线在哈密顿体系下无量纲动力学微分方程。通过应用最小变分原理得到运动纱线的对偶方程,用分离变量法计算轴向运动纱线系统的各阶特征值和特征函数;基于线性辛特征值得到非奇异模态函数,推导出了模态函数的辛共轭正交归一关系;根据特征值及其分岔规律,分析纱线横向运动的稳定性,并利用非奇异模态函数分析纱线自由振动和受迫振动的位移响应;依据纱线横向振动的近似解,分析运动纱线在不同运行状态下的动力学行为。结果表明,纱线运动速度对响应周期、不同质点的响应幅值以及构形有较大影响,前2项构形经叠加即可求得纱线位移。     

基于线性阵列的纱线直径亚像素细分算法

为实现高效高精度测量纱线直径,利用线阵CCD进行纱线直径的检测。首先通过平均滤波算法去除纱线毛羽的影响,其次利用浮动阈值法确定纱线边缘的像素坐标,最后基于高斯积分拟合的方法得到纱线边缘的亚像素坐标。通过制定实验方案,分析细分后的纱线直径与理论直径的偏差率,验证了高斯积分曲线拟合方法的可行性。结果表明：细分后纱线片段的平均直径偏差率为3.19%,条干不匀降低22%。实验结果证实了基于线阵CCD亚像素算法的准确性,为在线测量纱线直径提供了新方法。     

应用显著性算法的纱线条干均匀度检测

针对运用图像方法进行纱线条干均匀度检测时,背景黑板、纱线毛羽以及图像噪声等对检测结果影响较大的问题,借鉴人的视觉感知机制,提出一种应用显著性算法检测纱线条干均匀度的方法。对采集到的纱线图像提取颜色和亮度特征,进行显著性分析,突出纱线条干区域,然后利用迭代阈值分割算法和区域滤波,得到准确清晰的纱线条干二值图像,基于此进行直径计算、均匀度分析和纱线疵点判定。通过边缘准确性评价可知,采用所提方法分割得到的纱线条干二值图像有着较高的分割精度。通过与Uster Classimat 5的均匀度检测结果进行比较,证明这种方法可得到准确的结果,与Used Classimat 5 的测量结果有着较好的一致性。     

毛羽仪磁性张力器的结构设计

为了克服普通测试方法测试纱线毛羽不准确的缺点,利用磁性材料的剩磁对纱线施加均匀、恒定、可调节的张力,设计出带有磁性张力器的毛羽测试仪,分析了其设计原理及应用,建立了预张力量化对照表;指出磁性张力器结构设计简单,可靠性高,易于操作,提高了测量纱线毛羽的准确性。     

基于纱线形态扫描法的织缩率测算

为改善手工测量方法的不足,提高测算的效率和精度,采用纱线形态扫描法测量织物中纱线的实际长度,从而计算织物的织缩率,并与传统的手工拆线法做比较。实验利用计算机图像处理技术结合Otsu基本原理对扫描图像进行二值化处理,然后使用计算软件MatLab对图像中提取出的数据进行函数拟合,最后采用定积分的方法计算出所获得的纱线扫描图中的曲线长度。结果表明：2种方法的测量结果非常吻合;纱线形态扫描法对织物中纱线的测定具有快速、简便和准确的特点。     

基于轴向运动悬臂梁理论的无缝内衣机织针横向振动特性

无缝内衣机织针轴向运动过程中的横向振动特性与编织机构性能密切相关,为解决织针轴向运动过程中横向振动的理论及仿真模型少、编织过程织针横向振动数据难测量等问题,通过将编织织针等效为轴向运动悬臂梁对其横向振动特性进行理论研究,并采用ANSYS仿真软件进行有限元计算,最后通过高速相机对编织织针的横向振动特性进行测试。实验结果显示:理论及仿真计算所得横向振动曲线及动态频率值一致,动态频率值最大偏差不超过3.84%;织针编织过程中存在横向振动,且所得频率值与理论及仿真计算结果一致,证明了理论及仿真建模的正确性。     

全成形针织物纱线张力影响因素研究

在LXC252SCV型双系统电脑横机上编织6种全成形针织物组织,利用电子纱线张力仪测量编织过程中的纱线张力,分析纱线张力测试仪原理及测试方法。通过改变编织速度、侧天线张力、织物密度、织物组织、牵拉张力等工艺参数,探讨各工艺参数对纱线张力的影响。结果表明,采用电脑横机编织全成形针织物时,纱线张力主要与编织速度、侧天线张力正相关;织物密度减小、牵拉张力增大使纱线张力略有增加;编织不同织物组织时,纱线张力变化较小。     

基于最大熵与密度聚类相融合的毛羽检测

为能够更加精确地计算出纱线毛羽的根数及毛羽长度,基于最大熵与密度聚类相融合对纱线毛羽的长度及根数进行检测。该方法首先利用双边滤波对采集到的纱线图像进行预处理,滤除图像中的噪声,同时增强纱线毛羽特征;然后利用最大熵对预处理后的纱线图像进行阈值分割,去除条干提取毛羽,并对毛羽进行细化;最后利用密度聚类算法(DBSCAN聚类)对细化后的毛羽进行分类统计,根据所分类的个数以及每类所含像素点的个数计算出毛羽的根数及长度。将实验结果与目测法和基准线法进行比较,结果表明,该方法与目测方法检测的结果非常接近,结果比基准线法更加精确,检测结果准确、有效。     

张力与静电场对纱线毛羽检测的影响

探讨张力与静电场对纱线毛羽检测的影响.对纯棉、涤棉混纺纱线进行毛羽检测,分析了不同的测试张力与毛羽检测结果的关系以及静电场对毛羽检测结果的影响.结果表明:测试张力对毛羽数有影响,随着张力的增加毛羽呈减小的趋势,但影响不明显;静电场对纱线毛羽检测结果影响突出,所测纱线3 mm毛羽数显著增加,纤维组分对毛羽数有影响.