CN113186627A - 一种竹短纤维加捻连续化自动制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种竹短纤维加捻连续化自动制备方法，属于纤维纺织技术领域。本发明包括竹短纤维的加捻连续化、质量检测反馈和加捻连续化参数的自动调整。其中质量检测反馈是运用图像采集系统对已经制备的竹短纤维纱线进行图像的采集，并将采集结果传送到上位机。上位机对所采集的图像进行捻度、毛羽度以及条干均匀度的测定分析。上位机运用所得结果对加捻连续化系统的电机运行参数进行自动调整。本发明方法可以实现竹短纤维纱线生产的自动精确调整，获得符合捻度、毛羽度要求以及粗细均匀的竹短纤维纱线，为竹短纤维纱线的制备提供了一种高效可行的方法。

Description

一种竹短纤维加捻连续化自动制备方法

技术领域

本发明涉及一种竹短纤维加捻连续化自动制备方法，属于纤维纺织技术领域。

背景技术

竹纤维，是从自然生长的竹子中提取出的纤维素纤维。竹原纤维具有良好的透气性、瞬间吸水性、较强的耐磨性和良好的染色性等特性，具有天然抗菌、抑菌、除螨、防臭和抗紫外线功能。我国有丰富的竹资源，因此对于竹短纤维的研究和应用比较广泛，为了突破竹短纤维层积板材的应用模式，对竹短纤维进行加捻连续化制备竹纤维连续纱线是十分必要的。所制得的竹纤维纱线的主要用途是制备竹短纤维增强复合材料缠绕制品，所以对纱线的捻度、毛羽度以及纱线的均匀度要求比较高以便制备高质量的竹短纤维增强复合材料缠绕制品。因此对于竹短纤维加捻连续化制备过程中纱线的捻度、毛羽度以及纱线的均匀度需要实时监测，以实现符合要求的竹短纤维加捻的连续化自动制备。

发明内容

本发明在于提供一种竹短纤维加捻连续化自动制备方法，为了进一步拓宽对竹短纤维的应用范围，本发明在竹短纤维增强复合材料缠绕制品的生产上起到了至关重要的作用，即将竹短纤维经过加捻连续化，质量检测反馈，加捻连续化参数的自动调整得到符合捻度、毛羽度以及纱线均匀度要求的竹短纤维纱线。

本发明的技术方案：

一种竹短纤维加捻连续化自动制备方法，该方法包括以下步骤：

步骤1，竹短纤维的加捻连续化：采用纤维加捻机将杂乱的竹短纤维通过梳理、牵伸和初步加捻处理，获得初步连续的竹短纤维束，再进行罗拉牵伸处理，获得粗细均匀的竹短纤维束，再进行加捻和收卷处理，最终获得竹短纤维纱线；

步骤2，质量检测反馈：对制备过程中竹短纤维束和制备完成的竹短纤维纱线进行实时检测，并确定纱线捻度、纱线的毛羽度和纱线的条干均匀度；

步骤3，加捻连续化参数的自动调整：根据步骤2的质量检测反馈的确定结果对加捻连续化的电机参数进行自动调整。

进一步限定，步骤2中采用多路视觉反馈对制备过程中竹短纤维束和制备完成的竹短纤维纱线进行图像信息采集。

更进一步限定，步骤2中确定纱线捻度的过程为：

对采集的图像信息g(x,y)进行预处理，

预处理后的图像为f(x,y)，

f(x,y)＝medfilt{g(x-k,y-i)},(k,i∈W) (2)

式中：W为M×N二维模板，0≤k≤M,0≤i≤N；

对预处理后的图像f(x,y)进行傅里叶变换得F(u,v)，

对频域分析后构造合适的滤波函数H(u,v)，

式中：F₀是截止频率；

将傅里叶变换后的F(u,v)与滤波函数H(u,v)进行滤波运算得G(u,v)，

G(u,v)＝F(u,v)H(u,v) (5)

将G(u,v)进行反傅里叶变换得g(x,y)，对所得g(x,y)进行阈值分割，根据阈值分割的结果进行轮廓查找计数可以得到纱线的捻数；将纱线的捻数除以纱线的长度，取纱线长度为10cm，得到纱线的捻度。

更进一步限定，步骤2中确定纱线的毛羽度过程为：

对采集的图像信息进行纱芯分割、图像预处理、纱线分割以及纤维提取处理，获得纱线的毛羽度。

更进一步限定，步骤2中确定纱线的条干均匀度过程为：

对所采集的图像信息进行亚像素边缘检测获取纱线边缘点集，对边缘点集用开运算进行处理，获得纱线条干边缘，然后采用坐标直方图计算条干CV值，根据CV值确定纱线的条干均匀度，其中CV值为：

式中:

表示纱线的平均直径；n表示在纱线上取得的点数；X_i表示纱线不同位置的直径测量值。

进一步限定，步骤3加捻连续化参数的自动调整是根据步骤2的质量检测反馈的确定结果对加捻连续化的电机参数进行自动调整，将确定结果进行量化处理。

更进一步限定，量化处理为：若平均每10厘米的毛刺超过20根，则牵伸电机的转速自动降低5r/min；若少一个捻度，则旋翼电机自动增加12r/min；通过自动调整罗拉牵伸机构的电机转速调整纱线的均匀度。

本发明具有以下有益效果：本发明通过对竹短纤维进行加捻连续化，使原本杂乱无章的竹短纤维制成竹短纤维纱线，突破了竹纤维层积板材的应用模式。本发明中质量检测反馈的引入使竹短纤维纱线的制备构成闭环过程，可以实现竹短纤维纱线生产的精确自动调整，从而保证了竹短纤维纱线的捻度、毛羽度以及纱线的均匀度，使原本复杂的检测过程简单化，并且在制备时可以直接对纱线的质量进行检测，对后续的制备过程进行自动调整，从而保证纱线的质量。本检测反馈过程减少了人工的使用，保证了检测的准确性。

附图说明

图1为本发明竹短纤维加捻连续化制备方法流程图；

图2为本发明竹短纤维加捻连续化制备方法框图；

图3为竹短纤维梳理加捻过程框图；

图4为质量检测反馈框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明均为常规方法。所用材料、试剂、方法和仪器，未经特殊说明，均为本领域常规材料、试剂、方法和仪器，本领域技术人员均可通过商业渠道获得。

实施例1：

如图1所示，本发明提供的方法为：首先将维加捻机程序进行初始化，然后将收线辊归零，并进行参数设置，参数包括纱线的均匀度，纱线的捻度，纱线的毛羽度，以及一次生产需求量的长度。参数设置完成后开始生产，生产过程中进行实时质量检测，质量检测首先判断是否断纱，断纱后接线完成再次检测，没有断纱将检测结果与预期进行对比若符合要求继续生产，不符合要求自动调整电机转速继续生产。

具体的竹短纤维加捻连续化制备方法，如图2所示，包括(一)竹短纤维的加捻连续化，(二)质量检测反馈和(三)加捻连续化参数的自动调整。

(一)如图3所示，竹短纤维的加捻连续化包括(1)竹短纤维的梳理、(2)竹短纤维的牵伸、(3)竹短纤维的初步加捻、(4)竹短纤维束的罗拉传送、(5)竹短纤维束的加捻和竹短纤维纱线的收卷。

(1)竹短纤维梳理，是将原本杂乱无章的短纤维通过刺辊结合气流梳理的方式梳理整齐，所述刺辊是针对竹纤维的特点设计的一种刺辊梳理机，所述气流的来源是鼓风机，使竹短纤维排列的轴向方向相同，便于初步加捻。

(2)竹短纤维牵伸，是将梳理整齐的短纤维通过立式四辊方式进行牵伸，并且通过控制牵伸进料口的大小来控制竹短纤维的进料量。

(3)竹短纤维的初步加捻，是将已经牵伸完成的竹短纤维通过锥式管加捻方式进行初步的加捻使竹短纤维开始连续。

(4)竹短纤维束的罗拉传送，通过罗拉传送机构将初步加捻的竹短纤维进行罗拉传送，传送到加捻机构的进料口，并且罗拉传送机构可以起到固定纱线防止纱线随加捻方向转动的功能。

(5)竹短纤维束的加捻，通过加捻旋翼将传送到加捻进料口初步加捻的竹短纤维束进行加捻，形成竹短纤维纱线，再利用收线机构将竹短纤维纱线进行收卷。

(二)如图4所示，质量检测反馈是通过多路视觉反馈对制备过程中竹短纤维束和制备完成的竹短纤维纱线进行实时检测，并确定纱线捻度、纱线的毛羽度和纱线的条干均匀度。

(1)确定纱线捻度的过程为：

对采集的图像信息

进行中值滤波预处理，g(x,y)是一个M×N的实数矩阵，预处理后的图像为f(x,y)，

f(x,y)＝medfilt{g(x-k,y-i)},(k,i∈W) (2)

式中：W为M×N二维模板，0≤k≤M,0≤i≤N。

对预处理后的图像f(x,y)进行傅里叶变换得F(u,v)，

对频域分析后构造合适的滤波函数H(u,v)，

式中：F₀是截止频率。

将傅里叶变换后的F(u,v)与滤波函数H(u,v)进行滤波运算得G(u,v)，

G(u,v)＝F(u,v)H(u,v) (5)

将G(u,v)进行反傅里叶变换得g(x,y)，对所得g(x,y)进行阈值分割，根据阈值分割的结果进行轮廓查找计数可以得到纱线的捻数；将纱线的捻数除以纱线的长度，取纱线长度为10cm，得到纱线的捻度。

(2)确定纱线的毛羽度过程为：

对采集的图像信息进行纱芯分割、图像预处理、纱线分割以及纤维提取处理，获得纱线的毛羽度。

(3)确定纱线的条干均匀度过程为：

对所采集的图像信息进行亚像素边缘检测获取纱线边缘点集，对边缘点集用开运算进行处理，获得纱线条干边缘，然后采用坐标直方图计算条干CV值，根据CV值确定纱线的条干均匀度，CV值越小条干越均匀，其中CV值为：

式中:

表示纱线的平均直径；n表示在纱线上取得的点数；X_i表示纱线不同位置的直径测量值。

(三)加捻连续化参数的自动调整，根据多路视觉反馈的图像处理结果对加捻连续化的电机转速进行自动调整，将处理结果进行量化，量化是根据实际的需要进行量化处理，具体的量化是平均每10厘米的毛刺超过20根，牵伸电机的转速自动降低5r/min，少一个捻度旋翼电机自动增加12r/min，若纱线的均匀度不够将罗拉牵伸机构的电机转速进行多次自动调整，最终制得符合质量要求的竹短纤维纱线。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种竹短纤维加捻连续化自动制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1，竹短纤维的加捻连续化：采用纤维加捻机将杂乱的竹短纤维通过梳理、牵伸和初步加捻处理，获得初步连续的竹短纤维束，再进行罗拉牵伸处理，获得粗细均匀的竹短纤维束，再进行加捻和收卷处理，最终获得竹短纤维纱线；

步骤2，质量检测反馈：对制备过程中竹短纤维束和制备完成的竹短纤维纱线进行实时检测，并确定纱线捻度、纱线的毛羽度和纱线的条干均匀度；

步骤3，加捻连续化参数的自动调整：根据步骤2的质量检测反馈的确定结果对加捻连续化的电机参数进行自动调整。

2.根据权利要求1所述的一种竹短纤维加捻连续化自动制备方法，其特征在于，所述的步骤2中采用多路视觉反馈对制备过程中竹短纤维束和制备完成的竹短纤维纱线进行图像信息采集。

3.根据权利要求2所述的一种竹短纤维加捻连续化自动制备方法，其特征在于，所述的步骤2中确定纱线捻度的过程为：

对采集的图像信息g(x,y)进行中值滤波预处理，g(x,y)是一个M×N的实数矩阵；

预处理后的图像为f(x,y)；

f(x,y)＝medfilt{g(x-k,y-i)},(k,i∈W) (2)

式中：W为M×N二维模板，0≤k≤M,0≤i≤N；

对预处理后的图像进行傅里叶变换得F(u,v)，

对频域分析后构造合适的滤波函数H(u,v)，

式中：F₀是截止频率；

将傅里叶变换后的F(u,v)与滤波函数H(u,v)进行滤波运算得G(u,v)，

G(u,v)＝F(u,v)H(u,v) (5)

将G(u,v)进行反傅里叶变换得g(x,y)，对所得g(x,y)进行阈值分割，根据阈值分割的结果进行轮廓查找计数可以得到纱线的捻数；将纱线的捻数除以纱线的长度，取纱线长度为10cm，得到纱线的捻度。

4.根据权利要求2所述的一种竹短纤维加捻连续化自动制备方法，其特征在于，所述的步骤2中确定纱线的毛羽度过程为：

对采集的图像信息进行纱芯分割、图像预处理、纱线分割以及纤维提取处理，获得纱线的毛羽度。

5.根据权利要求2所述的一种竹短纤维加捻连续化自动制备方法，其特征在于，所述的步骤2中确定纱线的条干均匀度过程为：

对所采集的图像信息进行亚像素边缘检测获取纱线边缘点集，对边缘点集用开运算进行处理，获得纱线条干边缘，然后采用坐标直方图计算条干CV值，根据CV值确定纱线的条干均匀度，其中CV值为：

式中:

表示纱线的平均直径；n表示在纱线上取得的点数；X_i表示纱线不同位置的直径测量值。

6.根据权利要求1所述的一种竹短纤维加捻连续化自动制备方法，其特征在于，所述的步骤3加捻连续化参数的自动调整是根据步骤2的质量检测反馈的确定结果对加捻连续化的电机参数进行调整，将确定结果进行量化处理。

7.根据权利要求7所述的一种竹短纤维加捻连续化自动制备方法，其特征在于，所述的量化处理为：若平均每10厘米的毛刺超过20根，则牵伸电机的转速自动降低5r/min；若少一个捻度，则旋翼电机自动增加12r/min；通过自动调整罗拉牵伸机构的电机转速调整纱线的均匀度。

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