CN103604937A - 双轴向力学拉伸处理的织物分析系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种双轴向力学拉伸处理的织物分析系统及方法，包括：照明装置、光学观察成像系统、信号采集控制系统、织物图像分析模块及计算机，其特点是：有一双轴向力学拉伸装置对织物样本进行双轴向力学拉伸，使织物组织结构明晰；照明装置对织物样本提供照明，光学观察成像系统拍摄织物样本的图像，该图像经信号采集控制系统输入到计算机，信号采集控制系统用于织物样本图像和信号采集及控制，织物图像分析模块对织物样本图像完成组织点区域识别、组织类型分析、色纱排列分析、经纬纱密度的计数及比例复原计算，得出织物分析总体结果。便于测量和识别包括复杂织物在内的织物组织类型、纱线颜色及经纬密度，提高织物分析的自动化程度和精确度。

Description

双轴向力学拉伸处理的织物分析系统及方法

技术领域

本发明属于纺织品测试、分析技术领域，涉及纺织织物的分析，主要用于观测和记录织物的组织结构构成，具体说是一种双轴向力学拉伸处理的织物分析系统。

背景技术

织物分析是确定织物构造、设计和加工的基本要素，也是控制织物质量的重要依据。织物分析主要涵盖以下几个方面：

1、织物的纹理结构，也即经、纬纱的交织规律，通常包括：经、纬纱的交织类型、组织点、组织循环、纱线循环数和组织点飞数；

2、织物密度，也即经、纬纱单位长度内的根数；

3、色织织物的颜色和色纱循环规律；

4、布面质量，包括纹理结构及经、纬纱的排列均匀性、色纱的色差等。

织物分析的传统方法是由人工借助分析镜目测观察、计数、手工绘制图表来完成的，适用于单层、线密度较大的原组织织物和简单的小花纹组织织物。对组织较为复杂的紧密织物或绒面织物，通常需要用拔拆法分析，即利用分析镜在织物被拔松状态下观察织物经、纬纱的交织规律，手工绘制组织意匠图，组织图中表示组织的参数有组织点、组织循环、纱线循环数和组织点飞数。色织物还要在织物的组织图上，标注出颜色和循环规律，才能形成基本织造工艺资料。纺织测试标准中所指的织物分解法、织物分析镜法、移动式织物密度镜法，就是这种依靠人工计数的分析方法。这种方式不仅耗费人力和时间，且存在着不可避免的人工误差。

随着科学技术的发展，基于计算机视觉和图像分析技术的织物分析系统正在逐渐替代人工操作，现阶段较为成熟的是通过人机互动的方法进行织物分析。而自动化程度高的织物分析系统所涉及的多是原组织结构、或者组织结构图像清晰的织物样本的研究，尚未解决绝大多数织物分析问题，主要原因在于组织结构清晰的织物，其结构纹理特征清晰有序，比较容易设计图像算法准确地分析出构成织物结构的纱线交织模式。而复杂织物的组织类型、紧密程度、后整理等都可能造成纱线在织物中受到挤压、拉伸、摩擦、扭转、卷曲的影响，由纱线交织的织物表观的结构纹理比较模糊或混乱，像织物的扭曲，紧密的结构，织物的起绒处理等反映本身结构的图像特征无序或者不明的问题十分突出，即使设计复杂的图像算法也难以容许从图像上识别出其结构纹理。因此，计算机视觉和图像分析技术在织物分析领域没有收到令人满意的效果。

如何设计一种织物分析系统及方法，使复杂织物的表观结构纹理清晰化，从而使计算机视觉和图像分析技术能够切实完成实际来样仿制中织物的分析工作，提高织物分析的自动化程度。这是目前本技术领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明针对织物分析领域存在的上述问题，提供一种双轴向力学拉伸处理的织物分析系统及方法，使复杂织物的表观结构纹理清晰化，便于测量和识别包括复杂织物在内的织物组织类型、纱线颜色及经纬密度，提高织物分析的自动化程度和精确度。另外，本发明还可以提供织物双轴向低应力力学拉伸行为的检测手段。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种双轴向力学拉伸处理的织物分析系统，包括：

计算机；

照明装置，用于给织物样本照明；

信号采集控制系统，用于织物样本图像和信号采集及控制；

光学观察成像系统，用于织物样本图像放大、在线视频观察和图像捕获，将拍摄织物样本的图像，经所述的信号采集控制系统4输入到所述的计算机； 

所述计算机配置的织物图像分析模块35；

其特征在于，织物分析系统还包括： 

双轴向力学拉伸装置，用于对织物样本沿织物经纱和纬纱方向进行双轴向力学拉伸处理;

所述信号采集控制系统控制所述双轴向力学拉伸装置的力学拉伸比例及织物样本的在线视频观察和图像捕获；

所述的织物图像分析模块对织物样本图像完成组织点区域识别、组织类型分析、色纱排列分析、经纬纱密度的计数及比例复原计算，得出织物分析总体结果。 

对上述技术方案的改进：所述的双轴向力学拉伸装置包括：二维力测量机构和二维移动机构，所述的二维力测量机构由X向平板夹持器、Y向平板夹持器、X向力传感器，Y向力传感器构成，所述的X向力传感器、Y力传感器分别与所述的X向平板夹持器、Y向平板夹持器相连，X向力传感器和Y向力传感器的信号输出端连接到所述信号采集控制系统4中的A/D数据采集卡完成力值测量；所述的二维移动机构由X向夹持器移动梁、Y向夹持器移动梁、X向丝杆、Y向丝杆、X向双导杆、Y向双导杆、X向电机、Y向电机构成；所述的X向平板夹持器固定于所述X向夹持器移动梁上，所述的Y向平板夹持器固定于在所述Y向夹持器移动梁上，所述的X向电机的轴与X向丝杆连接，所述的Y向电机的轴与Y向丝杆连接，所述的双轴向力学拉伸装置用X向底座支架和Y向底座支架固定于一底盘上；所述的X向电机、Y向电机均为步进电机。 

对上述技术方案的进一步改进：所述的组合照明装置由平板透射光源、投射光源、万向座套和投射光定位支架构成；所述的平板透射光源由数排LED冷光源均匀地置于一光源箱内，所述光源箱配置的盖板为平板毛玻璃，所述光源箱安装在双轴向力学拉伸装置的下方并固定在一底板上，所述的投射光源为LED冷光源，通过万向座套安装在所述投射光定位支架上，投射光源设有亮度调节旋钮，所述定位支架安装在所述底板上。

对上述技术方案的进一步改进：所述的光学观察成像系统由CCD彩色数码摄像器、光学变焦显微镜和成像三维调节机构构成；所述的光学变焦显微镜为瘦型镜筒、连续变倍的长焦距镜头，光学变焦显微镜安装在所述的成像三维调节机构上，所述的CCD摄像头装接在所述的光学变焦显微镜上；所述的成像三维调节机构由X向滑板、Y向滑板、二维移动滑块、调节支架、小螺杆、小导杆、Z向移动套筒、微电机组成，所述调节支架的下端安装在所述底板上，二维移动滑块上开有X向导槽孔和Y向导槽孔，所述X向滑板、Y向滑板分别位于X向导槽孔和Y向导槽孔内，所述X向导槽孔和Y向导槽孔内与滑板上有啮合的丝道；所述微电机的轴与小螺杆连接，Z向移动套筒上开有内螺纹孔、导向孔和显微镜安装孔，小导杆穿过导向孔，小螺杆穿过内螺纹孔并与小导杆啮合，光学变焦显微镜安装在所述显微镜安装孔内。

对上述技术方案的进一步改进：所述的信号采集控制系统包括驱动控制、信号采集以及系统程序模块构成，所述的驱动控制是指对二维移动机构的步进电机和成像三维调节机构的微电机驱动与控制，包括数模转换卡、电压/频率变频器和驱动电路，所述计算机通过两个单片机分别控制二维移动机构和三维调节机构的驱动电路，从而控制步进电机和微电机的关停运转，以完成两机构的运行；所述的信号采集是指对力和视频信号的采集，其包括力信号数据采集卡和图像采集卡，力信号数据采集卡用于力传感器信号的放大、滤波、A/D转换，并输入所述计算机中；图像采集卡用于实时采集织物的视频信号，并进行A/D转换，保存在存储器中；力信号数据采集卡和图像采集卡安装在所述计算机的插槽内或通过数据线与计算机的外部信号端口连接；所述的系统程序模块是指按设定程序进行的完整测量，包括参数设置模块、控制系统模块、信号采集与数据处理模块、图像采集模块、数据和曲线实时显示模块和界面操作模块构成，用于完成力和图像采集处理、实时显示与存储、界面操作程序控制、测量设置和模式选择（定伸长拉伸，定负荷拉伸，松弛），以获得双向的力－位移曲线、应力－应变曲线、时间—应力松弛曲线和力值。

对上述技术方案的进一步改进：所述的织物图像分析模块包括：纱线定位模块和组织识别模块、色纱分析模块、经纬密度测量模块，用于对经双轴向力学拉伸处理的织物图像进行分析和处理，实现织物组织、色纱排列、织物经纬密度的综合识别与测量。

一种双轴向力学拉伸处理的织物分析方法，其特征在于：采用上述基于双轴向力学拉伸处理的织物分析系统，分析方法包括如下步骤：

①将织物样本的经纬向共同夹持于X向平板夹持器、Y向平板夹持器内，启动CCD数码摄像器进入视频实时观察；

②选择低速（速度为10～20mm/min）双向拉伸至织物样本伸直，控制自动三维调节机构变换光学变焦显微镜镜头的位置实现织物样本的定位与聚焦；

③继续双向拉伸织物样本，观察到织物样本中紧靠在一起的纱线略有分离，经纬纱线排列垂直时，停止拉伸；

④手动调节投射光源的照射角度和光强度，目视图像无反光、光照均匀、经纬组织点对比度最大时捕获反射光照图像；关闭投射光源，开启透射光源，捕获织物样本同一位置的透射光照图像；

⑤控制自动三维调节机构不断变换光学变焦显微镜镜头的取样位置，按照步骤④完成系列的织物双图像（反射光图像和透射光图像）的采集；

⑥计算机配置的织物图像分析模块对采集的图像进行分析和测量，得到织物的完全组织意匠图、色纱排列图和经纬密度数值。

本发明的优点和积极效果是：

本发明双轴向力学拉伸处理的织物分析系统配置了双轴向力学拉伸装置，用于对织物样本沿织物经纱和纬纱方向进行双轴向力学拉伸处理，可以使复杂织物的表观结构纹理清晰化，便于测量和识别包括复杂织物在内的织物组织类型、纱线颜色及经纬密度，提高织物分析的自动化程度和精确度。

本发明双轴向力学拉伸处理的织物分析方法通过双轴向力学拉伸织物的处理方法，使织物展开、组织明晰，不会改变织物的结构原貌，却生成或强化了十分有益于分析织物构成的图像特征，消除了织物组成的复杂性造成织物结构纹理的图像特征不明，图像分析技术受限的缺陷，还极大地简化了图像分析算法，不仅解决了长期以来复杂织物图像自动识别的困难，而且，提供了织物双轴向低应力力学拉伸行为的检测手段。

附图说明

图1为本发明一种双轴向力学拉伸处理的织物分析系统的结构示意图；

图2是本发明中双轴向力学拉伸装置的俯视图； 

图3为本发明一种双轴向力学拉伸处理的织物分析系统的主视图；

图4是本发明一种双轴向力学拉伸处理的织物分析系统的成像三维调节机构中二维移动滑块和其配合零件的示意图；

图5是本发明一种双轴向力学拉伸处理的织物分析系统的数据采集及运动控制流程图；

图6是本发明一种双轴向力学拉伸处理的纱线定位模块和组织识别模块的内部流程图；

图7是本发明一种双轴向力学拉伸处理的织物分析系统的色纱分析模块的内部流程图；

图8是本发明一种双轴向力学拉伸处理的织物分析系统的织物经纬密度测量模块的内部流程图；

图9是本发明一种双轴向力学拉伸处理的织物分析系统的双轴向力学拉伸装置测试织物双轴向非破坏拉伸性能的步骤图；

图10是本发明一种双轴向力学拉伸处理的织物分析系统的双轴向力学拉伸装置的力—位移特征曲线图。

图中标号分别为：

1-双轴向力学拉伸装置、2-照明装置、3-光学观察成像系统、4-信号采集控制系统、5-底板、6- X向步进电机、7- X向丝杆、8-X向双导杆、9-X向平板夹持器、10-X向夹持器移动梁、11-X向力传感器、12- Y向步进电机、13- Y向丝杆、14- Y向双导杆、15- Y向平板夹持器、16-Y向夹持器移动梁、17- Y力传感器、18- X向底座支架、19- Y向底座支架、20-CCD彩色数码摄像器、21-光学变焦显微镜、22- X向滑板、23-Y向滑板、24-二维移动滑块、25-调节支架、26-小螺杆、27-小导杆、28-Z向移动套筒、29-投射光源、30-万向座套、31-投射光定位支架、32平板透射光源、33-微电机、34-计算机、35-织物图像分析模块。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述： 

实施例1：参见图1-图10，本发明一种双轴向力学拉伸处理的织物分析系统，包括：照明装置2、光学观察成像系统3、信号采集控制系统4、计算机34和织物图像分析模块35。还配置一双轴向力学拉伸装置1，对织物样本沿织物经纱和纬纱方向进行双轴向力学拉伸，使织物展开，尤其是使紧密织物及受到挤压、摩擦、扭转、卷曲的织物展开，使其组织结构明晰；所述的照明装置2对展开的织物样本提供照明，以增强织物图像不同目标特征；所述的光学观察成像系统3拍摄织物样本的图像，该图像经所述的信号采集控制系统4输入到所述的计算机34；信号采集控制系统4用于织物样本图像和信号采集及控制，还控制力学拉伸比例及织物样本的在线视频观察和图像捕获；所述的织物图像分析模块35对织物样本图像完成组织点区域识别、组织类型分析、色纱排列分析、经纬纱密度的计数及比例复原计算，得出织物分析总体结果，所述的双轴向力学拉伸装置1、照明装置2、光学观察成像系统3安装在底板5上。

如图2所示，上述双轴向力学拉伸装置1包括：二维力测量机构和二维移动机构。所述的二维力测量机构由X向平板夹持器9、Y向平板夹持器15、X向力传感器11，Y向力传感器构成17。所述的X向力传感器11、Y力传感器17分别与所述的X向平板夹持器9、Y向平板夹持器15相连，两传感器11和17的力值测量范围0～500N；精度为0.01 N，其信号输出端连接到信号采集控制系统4中的A/D数据采集卡完成力值测量。所述的二维移动机构由X向夹持器移动梁10、Y向夹持器移动梁16、X向丝杆7、Y向丝杆13、X向双导杆8、Y向双导杆14、X向电机6、Y向电机12构成。所述的X向平板夹持器9固定于所述X向夹持器移动梁10上，所述的Y向平板夹持器15固定于在所述Y向夹持器移动梁16上，X向夹持器移动梁10、Y向夹持器移动梁16上各有三个内孔分别穿过X向丝杆7、X向双导杆8和Y向丝杆13、Y向双导杆14，所述的X向电机6的轴与X向丝杆7连接，从而带动所述的X向夹持器移动梁10沿着X向双导杆8的轨道移动，完成所述的二维移动机构的X向位移；所述的Y向电机12的轴与Y向丝杆13连接，从而带动所述的Y向夹持器15移动梁16沿着Y向双导杆14的轨道运动，完成所述的二维移动机构的Y向位移。通常两个轴向的单轴有效量程为0～330mm，精度为±0.01mm，速度为5～400mm/min可调。X向位移和Y向位移，既可双向同时实现，也可单向实现。所述的双轴向力学拉伸装置1用X向底座支架18和Y向底座支架19固定于底盘5上。在图2所示的实施例中， X向电机6、Y向电机12均为步进电机。

如图3所示，上述组合照明装置2由平板透射光源32、投射光源29、万向座套30和投射光定位支架31构成。所述的平板透射光源32采用LED冷光源，其寿命长、光强稳定。数排LED冷光源均匀地置于光源箱内，光源箱盖板为平板毛玻璃，光源箱安装在双轴向力学拉伸装置1的下方并固定在底板5上，毛玻璃使光变得均匀，光源透过毛玻璃可变成近似的平行光，保证织物图像不失真。所述的投射光源29为LED冷光源，通过万向座套30安装在投射光定位支架31上，定位支架31安装在底板5上其上设有亮度调节旋钮，以满足不同测量要素的光照需要。

如图4所示，上述光学观察成像系统3由CCD彩色数码摄像器20、光学变焦显微镜21和成像三维调节机构构成。所述的光学显微镜21为瘦型镜筒、连续变倍的长焦距镜头，在镜筒上附有固定机能，防止机器的震动及引起光学芯的偏动。光学显微镜21安装在所述的成像三维调节机构上；所述的CCD摄像头20装接在所述的光学显微镜21上。所述的成像三维调节机构由X向滑板22、Y向滑板23、二维移动滑块24、调节支架25、小螺杆26、小导杆27、Z向移动套筒28、微电机33组成。调节支架25的下端安装在底板5上，二维移动滑块24上开有X向导槽孔和Y向导槽孔，X向滑板22、Y向滑板23分别位于X向导槽孔和Y向导槽孔内，X向导槽孔和Y向导槽孔内与滑板上有啮合的丝道，如图4所示。所述微电机33的轴与小螺杆26连接，Z向移动套筒28上开有内螺纹孔、导向孔和显微镜安装孔，小导杆27穿过导向孔，小螺杆26穿过内螺纹孔并与之啮合，显微镜安装在显微镜安装孔内。驱动控制电路控制微电机带动所述的小螺杆26转动，带动所述的Z向移动套筒28沿所述的小导杆27的轨道移动，变换所述的光学显微镜21镜头的上下位置，实现不同放大倍数图像的精密对焦，适合织物、纱线到纤维的清晰观察与测量。所述的X向步进电机6、Y向步进电机12分别控制所述的二维移动滑块24沿X方向、Y方向运动，变换所述的光学显微镜21镜头的左右和前后位置实现织物样本表面的连续观察与成像和不同位置的观察与成像。

参见图5，所述的信号采集控制系统4包括驱动控制、信号采集以及系统程序模块所构成。所述的驱动控制是指对二维移动机构的X向步进电机、Y向步进电机和成像三维调节机构的微电机33驱动与控制，包括数模转换卡、电压/频率变频器和驱动电路，计算机34通过两个单片机分别控制二维移动机构和三维调节机构的驱动电路，从而控制X向步进电机、Y向步进电机和微电机33的关停运转，以完成两机构的运行；所述的信号采集是指对力和视频信号的采集，其包括力信号数据采集卡和图像采集卡，力信号数据采集卡用于力传感器信号的放大、滤波、A/D转换，并输入计算机中；图像采集卡用于实时采集织物的视频信号，并进行A/D转换，保存在存储器中。力信号数据采集卡和图像采集卡安装在计算机34的插槽内或通过数据线与计算机34的外部信号端口连接，如：当力信号数据采集卡和图像采集卡采用PCI插槽的内置卡时，采集卡安装在计算机34主板上的PCI插槽中，当力信号数据采集卡和图像采集卡采用外置模块时，通过数据线连接到计算机34的com口或USB口。所述的系统程序模块是指按设定程序进行的完整测量，包括参数设置模块、控制系统模块、信号采集与数据处理模块、图像采集模块、数据和曲线实时显示模块和界面操作模块等基本功能模块构成，可完成力和图像采集处理、实时显示与存储、界面操作程序控制、测量设置和模式选择（定伸长拉伸，定负荷拉伸，松弛）可获得双向的力－位移曲线、应力－应变曲线、时间—应力松弛曲线和力值。

上述织物图像分析模块包35包括：纱线定位模块（软件）、组织识别模块（软件）、色纱分析模块（软件）、经纬密度测量模块（软件），专门针对经过双轴向拉伸后的织物图像所生成或强化的有效判别特征所设计的图像处理算法，对织物图像进行处理和分析。四个算法模块的工作原理流程图见图6-图8。其中，纱线定位模块的算法设计是通过同位双图像（同一位置的透射光和反射光图像）的滤波去噪、目标提取形成组织点网格图、图像复合形成反射光网格图，完成纱线定位和组织点区域的划分；组织分析模块的算法设计是通过对组织点像素的减色、组织点有效像素的一维数字提取、组织点特征的建模、分类器的分类、组织模板叠合的自验，完成组织类型的分析；色纱分析模块的算法设计是通过对色纱有效像素的三维数字提取、颜色建模、分色、颜色模板叠合的自验、填色，完成色纱排列分析；经纬纱密度测量模块的算法设计是通对原织物做两点标记、图像滤波去噪、纱线间隙的测量、纱线计数及复原计算，得出结果。

实施例2：本发明在双轴向力学拉伸处理的织物分析系统上进行织物分析的方法，通过双轴向力学装置1拉伸织物，使得织物中的经纬纱线伸直，略有纱线间隙，织物结构图像明晰，组合照明装置给织物样本提供不同的光照效果，以增强图像中有用信息的识别特征，在光学观察成像装置的配合下，利用计算机控制成像三维调节机构变换镜头的位置实现织物样本的定位、聚焦与图像采集，最后利用本发明提供的织物图像分析软件对采集的系列图像分析，完成织物组织分析、色纱分析及经纬纱密度测量。其具体操作步骤如下：

①将织物样本的经纬向共同夹持于两对织物样本夹内，启动CCD数码摄像器22进入视频实时观察：

②选择低速（速度为10～20mm/min）双向拉伸织物样本，观察实时拉伸曲线和力值显示窗口，当织物样本开始受力时停止拉伸，此位置被认为织物样本伸直状态但未受拉伸，用记号笔在织物上作出X向和Y向的拉伸前两点标记，控制成像三维调节机构变换显微镜镜头的位置实现织物样本的定位与聚焦，采集标记图像； 

③继续双向拉伸织物样本，观察到织物样本中紧靠在一起的纱线略有分离，经纬纱线排列垂直时，停止拉伸。

④手动调节投射光源29的照射角度和光强度，目视图像无反光、光照均匀、经纬组织点对比度最大时捕获反射光照图像。关闭投射光源29，开启透射光源32，捕获织物样本同一位置的透射光照图像。

⑤控制自动三维调节机构不断变换光学显微镜21镜头的取样位置，按照步骤④完成系列的织物双图像（反射光图像和透射光图像）的采集。

⑥计算机的织物图像分析模块按照纱线定位模块、组织分析模块、色纱分析模块、经纬纱密度测量模块依次对每组图像进行分析和测量，直至完成所有的图像。

实施例3：参见图9、图10，在本发明双轴向力学拉伸处理的织物分析系统上进行织物双轴向非破坏拉伸的试验方法，测试织物双轴向非破坏拉伸的力和力—位移特征曲线，图9显示了其测试过程的实现步骤：

①将裁得一定尺寸的正方形织物样本的经向和纬向共同夹持于X向和Y向的两对织物样本夹内；

②启动仪器，点击计算机菜单中的选项“Connect”连接仪器与计算机，对话框出现“Com initialize OK！”，表明计算机与仪器的通讯沟通成功，同时，步进电机工作，使摄像头回复至“0”位，表明仪器初始化完成；

③运行模式与控制参数，包括：a、根据要测量的物理量选择工作模式“拉伸”或“松弛”；b、根据要测量的物理量选择定伸长拉伸和定负荷拉伸的限定参数；

④设置拉伸的基本参数，包括：a、电机频率系数“3—250”对应于拉伸速度“5mm/min—410mm/min”，期间为线性变化；b、力传感器的量程范围为0-10000gf，0-20000gf，0-50000gf三档，根据力的最大估计值选择；

⑤点击任何控制工作的按钮，工作模式中的相应采样值将实时显示在读数窗口；与此同时，力和位移随时间变化的曲线会同步在“拉伸性能分析区”中实时显示拉伸曲线，拉伸曲线如图10，并可通过特征值提取与计算获得最大力值和相对值、最大伸长值和相对值、斜率和模量值、初始力值、应力 — 应变曲线；

⑥结果保存和打印输出。

由此可见，本发明通过双轴向力学拉伸织物的处理方法，不会改变织物的结构原貌，很多复杂织物的结构纹理的图像都变成纱线之间略有分离、经纬纱线的排列相互垂直、织物样本的扭曲变形得到纠正的理想化状态。通过软件模块对拉伸后的织物图像识别与测量，克服了原织物状态的多样性、复杂性，统一和简化了图像的算法，织物分析系统的适用性得到极大提高。而且，本发明还可以作为涉及织物双轴向非破坏拉伸力学行为特征的研究工具。

当然，上述说明并非是对发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本发明的实质范围内，所作出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种双轴向力学拉伸处理的织物分析系统，包括：

计算机；

照明装置，用于给织物样本照明；

信号采集控制系统，用于织物样本图像和信号采集及控制；

光学观察成像系统，用于织物样本图像放大、在线视频观察和图像捕获，将拍摄织物样本的图像，经所述的信号采集控制系统4输入到所述的计算机； 

所述计算机配置的织物图像分析模块35；

其特征在于，织物分析系统还包括： 

双轴向力学拉伸装置，用于对织物样本沿织物经纱和纬纱方向进行双轴向力学拉伸处理;

所述信号采集控制系统控制所述双轴向力学拉伸装置的力学拉伸比例及织物样本的在线视频观察和图像捕获；

所述的织物图像分析模块对织物样本图像完成组织点区域识别、组织类型分析、色纱排列分析、经纬纱密度的计数及比例复原计算，得出织物分析总体结果。

2.按照权利要求1所述的双轴向力学拉伸处理的织物分析系统，其特征在于，所述的双轴向力学拉伸装置包括：二维力测量机构和二维移动机构，所述的二维力测量机构由X向平板夹持器、Y向平板夹持器、X向力传感器，Y向力传感器构成，所述的X向力传感器、Y力传感器分别与所述的X向平板夹持器、Y向平板夹持器相连，X向力传感器和Y向力传感器的信号输出端连接到所述信号采集控制系统4中的A/D数据采集卡完成力值测量；所述的二维移动机构由X向夹持器移动梁、Y向夹持器移动梁、X向丝杆、Y向丝杆、X向双导杆、Y向双导杆、X向电机、Y向电机构成；所述的X向平板夹持器固定于所述X向夹持器移动梁上，所述的Y向平板夹持器固定于在所述Y向夹持器移动梁上，所述的X向电机的轴与X向丝杆连接，所述的Y向电机的轴与Y向丝杆连接，所述的双轴向力学拉伸装置用X向底座支架和Y向底座支架固定于一底盘上；所述的X向电机、Y向电机均为步进电机。

3. 按照权利要求2所述的双轴向力学拉伸处理的织物分析系统，其特征在于，所述的组合照明装置由平板透射光源、投射光源、万向座套和投射光定位支架构成；所述的平板透射光源由数排LED冷光源均匀地置于一光源箱内，所述光源箱配置的盖板为平板毛玻璃，所述光源箱安装在双轴向力学拉伸装置的下方并固定在一底板上，所述的投射光源为LED冷光源，通过万向座套安装在所述投射光定位支架上，投射光源设有亮度调节旋钮，所述定位支架安装在所述底板上。

4.按照权利要求2或3所述的双轴向力学拉伸处理的织物分析系统，其特征在于，所述的光学观察成像系统由CCD彩色数码摄像器、光学变焦显微镜和成像三维调节机构构成；所述的光学变焦显微镜为瘦型镜筒、连续变倍的长焦距镜头，光学变焦显微镜安装在所述的成像三维调节机构上，所述的CCD摄像头装接在所述的光学变焦显微镜上；所述的成像三维调节机构由X向滑板、Y向滑板、二维移动滑块、调节支架、小螺杆、小导杆、Z向移动套筒、微电机组成，所述调节支架的下端安装在所述底板上，二维移动滑块上开有X向导槽孔和Y向导槽孔，所述X向滑板、Y向滑板分别位于X向导槽孔和Y向导槽孔内，所述X向导槽孔和Y向导槽孔内与滑板上有啮合的丝道；所述微电机的轴与小螺杆连接，Z向移动套筒上开有内螺纹孔、导向孔和显微镜安装孔，小导杆穿过导向孔，小螺杆穿过内螺纹孔并与小导杆啮合，光学变焦显微镜安装在所述显微镜安装孔内。

5.按照权利要求2或3所述的双轴向力学拉伸处理的织物分析系统，其特征在于，所述的信号采集控制系统包括驱动控制、信号采集以及系统程序模块构成，所述的驱动控制是指对二维移动机构的步进电机和成像三维调节机构的微电机驱动与控制，包括数模转换卡、电压/频率变频器和驱动电路，所述计算机通过两个单片机分别控制二维移动机构和三维调节机构的驱动电路，从而控制步进电机和微电机的关停运转，以完成两机构的运行；所述的信号采集是指对力和视频信号的采集，其包括力信号数据采集卡和图像采集卡，力信号数据采集卡用于力传感器信号的放大、滤波、A/D转换，并输入所述计算机中；图像采集卡用于实时采集织物的视频信号，并进行A/D转换，保存在存储器中；力信号数据采集卡和图像采集卡安装在所述计算机的插槽内或通过数据线与计算机的外部信号端口连接；所述的系统程序模块是指按设定程序进行的完整测量，包括参数设置模块、控制系统模块、信号采集与数据处理模块、图像采集模块、数据和曲线实时显示模块和界面操作模块构成，用于完成力和图像采集处理、实时显示与存储、界面操作程序控制、测量设置和模式选择，以获得双向的力－位移曲线、应力－应变曲线、时间—应力松弛曲线和力值。

6.按照权利要求4所述的双轴向力学拉伸处理的织物分析系统，其特征在于，所述的信号采集控制系统包括驱动控制、信号采集以及系统程序模块构成，所述的驱动控制是指对二维移动机构的步进电机和成像三维调节机构的微电机驱动与控制，包括数模转换卡、电压/频率变频器和驱动电路，所述计算机通过两个单片机分别控制二维移动机构和三维调节机构的驱动电路，从而控制步进电机和微电机的关停运转，以完成两机构的运行；所述的信号采集是指对力和视频信号的采集，其包括力信号数据采集卡和图像采集卡，力信号数据采集卡用于力传感器信号的放大、滤波、A/D转换，并输入所述计算机中；图像采集卡用于实时采集织物的视频信号，并进行A/D转换，保存在存储器中；力信号数据采集卡和图像采集卡安装在所述计算机的插槽内或通过数据线与计算机的外部信号端口连接；所述的系统程序模块是指按设定程序进行的完整测量，包括参数设置模块、控制系统模块、信号采集与数据处理模块、图像采集模块、数据和曲线实时显示模块和界面操作模块构成，用于完成力和图像采集处理、实时显示与存储、界面操作程序控制、测量设置和模式选择，以获得双向的力－位移曲线、应力－应变曲线、时间—应力松弛曲线和力值。

7.按照权利要求 2或3所述的双轴向力学拉伸处理的织物分析系统，其特征在于，所述的织物图像分析模块包括：纱线定位模块和组织识别模块、色纱分析模块、经纬密度测量模块，用于对经双轴向力学拉伸处理的织物图像进行分析和处理，实现织物组织、色纱排列、织物经纬密度的综合识别与测量。

8.按照权利要求 6所述的双轴向力学拉伸处理的织物分析系统，其特征在于，所述的织物图像分析模块包括：纱线定位模块和组织识别模块、色纱分析模块、经纬密度测量模块，用于对经双轴向力学拉伸处理的织物图像进行分析和处理，实现织物组织、色纱排列、织物经纬密度的综合识别与测量。

9.一种如权利要求1-8所述双轴向力学拉伸处理的织物分析系统的分析方法，其特征在于：包括以下步骤：

①将织物样本的经纬向共同夹持于X向平板夹持器、Y向平板夹持器内，启动CCD数码摄像器进入视频实时观察；

②选择低速双向拉伸至织物样本伸直，控制自动三维调节机构变换光学变焦显微镜镜头的位置实现织物样本的定位与聚焦；

③继续双向拉伸织物样本，观察到织物样本中紧靠在一起的纱线略有分离，经纬纱线排列垂直时，停止拉伸；

④手动调节投射光源的照射角度和光强度，目视图像无反光、光照均匀、经纬组织点对比度最大时捕获反射光照图像；关闭投射光源，开启透射光源，捕获织物样本同一位置的透射光照图像；

⑤控制自动三维调节机构不断变换光学变焦显微镜镜头的取样位置，按照步骤④完成系列的织物双图像的采集；

⑥计算机配置的织物图像分析模块对采集的图像进行分析和测量，得到织物的完全组织意匠图、色纱排列图和经纬密度数值。

Images