CN113447455A - 一种基于太赫兹技术的纤维材料检测系统 - Google Patents

一种基于太赫兹技术的纤维材料检测系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于太赫兹技术的纤维材料检测系统，所述纤维材料检测系统包括初步检测判断模块和再检测判断模块，所述初步检测判断模块用于初步检测判断待检测纤维材料是否合格，所述再检测判断模块用于对初步检测判断模块判断为合格的待检测纤维材料进行进一步检测，所述初步检测判断模块包括纤维材料划分模块、图像采集模块、边缘检测模块、面积大小统计模块、缺陷统计模块、部分评估值计算模块、综合评估值计算模块和初步判断结果输出模块，所述纤维材料划分模块用于将待检测纤维材料上划分成若干部分纤维材料。

Description

一种基于太赫兹技术的纤维材料检测系统
技术领域
本发明涉及纤维材料检测领域，具体是一种基于太赫兹技术的纤维材料检测系统。
背景技术
太赫兹是波动频率单位之一，又称为太赫，或太拉赫兹，一太赫兹等于1,000,000,000,000Hz，通常用于表示电磁波频率。太赫兹是一种新的、有很多独特优点的辐射源，太赫兹技术是一个非常重要的交叉前沿领域，给技术创新、国民经济发展和国家安全提供了一个非常诱人的机遇可能引发科学技术的革命性发展。利用物质对太赫兹辐射的特征吸收能够分析物质成分、结构等信息。但是现有技术中，对物质的分析过程不够合理。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于太赫兹技术的纤维材料检测系统及方法，以解决现有技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于太赫兹技术的纤维材料检测系统，所述纤维材料检测系统包括初步检测判断模块和再检测判断模块，所述初步检测判断模块用于初步检测判断待检测纤维材料是否合格，所述再检测判断模块用于对初步检测判断模块判断为合格的待检测纤维材料进行进一步检测。
较优化地，所述初步检测判断模块包括纤维材料划分模块、图像采集模块、边缘检测模块、面积大小统计模块、缺陷统计模块、部分评估值计算模块、综合评估值计算模块和初步判断结果输出模块，所述纤维材料划分模块用于将待检测纤维材料上划分成若干部分纤维材料，所述图像采集模块用于对纤维材料划分模块划分出的每个部分纤维材料进行图像采集，所述边缘检测模块用于对图像采集模块采集到的图像进行边缘检测从而得到每个部分纤维材料上的缺陷图像，所述面积大小统计模块用于统计纤维材料划分模块划分出的每个部分纤维材料的面积大小，所述缺陷统计模块用于统计每部分纤维材料的面积大小、每部分纤维材料上的缺陷个数以及每个缺陷的大小，所述部分评估值计算模块根据每部分纤维材料上缺陷的大小和缺陷个数计算该部分纤维材料的部分评估值，所述综合评估值计算模块根据每部分纤维材料的部分评估值、每部分纤维材料的面积以及整个待检测纤维材料的面积计算综合评估值，所述初步判断结果输出模块用于将每部分纤维材料上缺陷的大小与第一大小阈值、综合评估值与综合评估阈值进行比较，并据此初步判断该待检测纤维材料是否合格。
较优化地，所述再检测判断模块包括部分评估值获取模块、部分评估值排序模块、抽捡部分纤维材料选取模块、参考部分纤维材料选取模块、太赫兹光谱测试模块、太赫兹时域光谱获取模块、参考阈值建立模块、抽检比较模块和抽检结果输出模块，所述部分评估值获取模块用于获取每部分纤维材料的部分评估值，所述部分评估值排序模块用于将每部分纤维材料的部分评估值按照从大到小的顺序排序，所述抽捡部分纤维材料选取模块根据部分评估值的大小选取相应的部分纤维材料作为抽捡部分纤维材料，所述参考部分纤维材料选取模块根据部分评估值的大小选取相应的部分纤维材料作为参考部分纤维材料，所述太赫兹光谱测试模块用于对抽检部分纤维材料和参考部分纤维材料进行太赫兹光谱测试，所述太赫兹时域光谱获取模块根据太赫兹光谱测试模块的测试结果获取抽检部分纤维材料和参考部分纤维材料的太赫兹时域光谱；所述参考阈值建立模块包括吸收峰个数阈值建立模块、峰峰值参考阈值建立模块、最大值参考阈值建立模块、最大值参考位置阈值建立模块和出错判定模块，所述吸收峰个数阈值建立模块包括吸收峰个数比较模块和吸收峰个数阈值确定模块，所述峰峰值参考阈值建立模块包括峰峰值比较模块和峰峰值参考阈值确定模块，所述最大值参考阈值建立模块包括最大值比较模块和最大值参考阈值确定模块，所述最大值参考位置阈值建立模块包括最大值参考位置比较模块和参考位置参考阈值确定模块，所述吸收峰个数比较模块用于比较所有参考部分纤维材料的吸收峰个数，并根据比较结果判断是传输信号给吸收峰个数阈值确定模块确定吸收峰个数阈值还是传输信号给出错判定模块判定检测出错，所述峰峰值比较模块用于比较所有参考部分纤维材料的峰峰值，并根据比较结果判断是传输信号给峰峰值参考阈值确定模块确定峰峰值参考阈值还是传输信号给出错判定模块判定检测出错，所述最大值比较模块用于比较所有参考部分纤维材料的最大值，并根据比较结果判断是传输信号给最大值参考阈值确定模块确定最大值参考阈值还是传输信号给出错判定模块判定检测出错，所述最大值参考位置比较模块用于比较所有参考部分纤维材料的最大值参考位置，并根据比较结果判断是传输信号给最大值参考位置参考阈值确定模块确定最大值参考位置参考阈值还是传输信号给出错判定模块判定检测出错；所述抽检比较模块用于将抽检部分纤维材料的吸收峰个数与吸收峰个数阈值、抽检部分纤维材料的峰峰值与峰峰值参考阈值、抽检部分纤维材料的最大值与最大值参考阈值、抽检部分纤维材料的最大值位置与最大值参考位置阈值进行比较，所述抽检结果输出模块根据抽检比较模块的比较结果判断该待检测纤维材料不合格。
一种基于太赫兹技术的纤维材料检测方法，所述纤维材料检测方法包括以下步骤：
步骤S1：初步检测判断待检测纤维材料是否合格；
步骤S2：对步骤S1中合格的待检测纤维材料进一步检测，判断待检测纤维材料是否合格。
较优化地，所述步骤S1进一步包括：
步骤S11：将待检测纤维材料上划分成m部分(m大于等于6)，对每个部分进行图像采集，对采集到的图像进行边缘检测得到每个部分上的缺陷图像；
步骤S12：统计每部分纤维材料的面积大小、每部分纤维材料上的缺陷个数以及每个缺陷的大小；
步骤S13：根据每部分纤维材料的面积大小、每部分纤维材料上的缺陷个数以及每个缺陷的大小计算待检测纤维材料的综合评估值，并据此初步判断该待检测纤维面料是否合格。
较优化地，所述步骤S13进一步包括：
所述待检测纤维材料的综合评估值
Figure 562527DEST_PATH_IMAGE001
，其中，Si表示第i部分纤维材料的面积，S0表示整个待检测纤维材料的面积，Qi表示第i部分纤维材料的部分评估值，其中，Qi=Ai*Ni，Ai为第i部分纤维材料上缺陷的平均大小，Ni为第i部分纤维材料上缺陷的个数；
当存在其中一部分纤维材料上缺陷的大小大于第一大小阈值，或者综合评估值E大于综合评估阈值时，判断该待检测纤维材料不合格，否则判断该待检测纤维材料初步合格。
较优化地，所述步骤S2进一步包括：
步骤S21：获取每部分纤维材料的部分评估值，将部分评估值按照从大到小的顺序排序，取部分评估值排序前三名所对应的部分纤维材料为抽捡部分纤维材料，取部分评估值排序最后三名所对应的部分纤维面料为参考部分纤维材料；
步骤S22：分别对抽检部分纤维材料和参考部分纤维材料进行太赫兹光谱测试，获取抽检部分纤维材料和参考部分纤维材料的太赫兹时域光谱；
步骤S23：根据参考部分纤维材料的太赫兹时域光谱建立吸收峰个数阈值、峰峰值参考阈值K0、最大值参考阈值P0、最大值参考位置阈值T0；
步骤S24：根据抽检部分纤维材料的太赫兹时域光谱获取抽检部分纤维材料的吸收峰个数、峰峰值、最大值和最大值位置，
如果满足所有抽检部分纤维材料的吸收峰个数与吸收峰个数阈值均相等、所有抽检部分纤维材料的峰峰值与峰峰值参考阈值K0相差小于比较峰峰值偏差阈值、所有抽检部分纤维材料的最大值与最大值参考阈值P0相差小于比较最大值偏差阈值、所有抽检部分纤维材料的最大值与最大值参考位置参考阈值T0相差小于比较参考位置偏差阈值，判断该该检测纤维材料合格，否则判断该待检测纤维材料不合格。
较优化地，所述步骤S23进一步包括：
步骤S231：从太赫兹时光谱中获取每个参考部分纤维的吸收峰个数，如果三个参考部分纤维的吸收峰个数一致，判断该吸收峰个数为吸收峰个数阈值，转步骤S232，否则判断出错；
步骤S232：从太赫兹时光谱中获取三个参考部分纤维的峰峰值K1、K2、K3，最大值P1、P2、P3，最大值位置T1、T2、T3，
如果三个参考部分纤维的峰峰值各自的大小相差小于参考峰峰值偏差阈值，峰峰值参考阈值K0=0.78*K1+0.15*K2+0.07*K3，否则判断出错；
如果三个参考部分纤维的最大值各自的大小相差小于参考最大值偏差阈值，最大值参考阈值P0=0.78*P1+0.15*P2+0.07*P3，否则判断出错；
如果三个参考部分纤维的最大值参考位置各自的大小相差小于参考位置偏差阈值，最大值参考位置参考阈值T0=0.78*T1+0.15*T2+0.07*T3，否则判断出错。在实际过程中，同一种纤维材料在制备过程中可能由于制备工艺的差别导致太赫兹光谱会有差别，因此本申请中根据待检测纤维材料的本身建立阈值来比较，从而来提高检测准确度。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明先利用图像对待检测纤维材料进行检测，然后再对图像检测合格的利用太赫兹技术进行检测，从而提高了纤维材料检测过程中的效率，同时，本发明根据待检测纤维材料的本身来建立阈值进行比较，从而来提高利用太赫兹检测待检测纤维材料是否合格的准确度。
附图说明
图1为本发明一种基于太赫兹技术的纤维材料检测系统的模块示意图；
图2为本发明一种基于太赫兹技术的纤维材料检测方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1～2，本发明实施例中，一种基于太赫兹技术的纤维材料检测系统及方法所述纤维材料检测系统包括初步检测判断模块和再检测判断模块，所述初步检测判断模块用于初步检测判断待检测纤维材料是否合格，所述再检测判断模块用于对初步检测判断模块判断为合格的待检测纤维材料进行进一步检测。
所述初步检测判断模块包括纤维材料划分模块、图像采集模块、边缘检测模块、面积大小统计模块、缺陷统计模块、部分评估值计算模块、综合评估值计算模块和初步判断结果输出模块，所述纤维材料划分模块用于将待检测纤维材料上划分成若干部分纤维材料，所述图像采集模块用于对纤维材料划分模块划分出的每个部分纤维材料进行图像采集，所述边缘检测模块用于对图像采集模块采集到的图像进行边缘检测从而得到每个部分纤维材料上的缺陷图像，所述面积大小统计模块用于统计纤维材料划分模块划分出的每个部分纤维材料的面积大小，所述缺陷统计模块用于统计每部分纤维材料的面积大小、每部分纤维材料上的缺陷个数以及每个缺陷的大小，所述部分评估值计算模块根据每部分纤维材料上缺陷的大小和缺陷个数计算该部分纤维材料的部分评估值，所述综合评估值计算模块根据每部分纤维材料的部分评估值、每部分纤维材料的面积以及整个待检测纤维材料的面积计算综合评估值，所述初步判断结果输出模块用于将每部分纤维材料上缺陷的大小与第一大小阈值、综合评估值与综合评估阈值进行比较，并据此初步判断该待检测纤维材料是否合格。
所述再检测判断模块包括部分评估值获取模块、部分评估值排序模块、抽捡部分纤维材料选取模块、参考部分纤维材料选取模块、太赫兹光谱测试模块、太赫兹时域光谱获取模块、参考阈值建立模块、抽检比较模块和抽检结果输出模块，所述部分评估值获取模块用于获取每部分纤维材料的部分评估值，所述部分评估值排序模块用于将每部分纤维材料的部分评估值按照从大到小的顺序排序，所述抽捡部分纤维材料选取模块根据部分评估值的大小选取相应的部分纤维材料作为抽捡部分纤维材料，所述参考部分纤维材料选取模块根据部分评估值的大小选取相应的部分纤维材料作为参考部分纤维材料，所述太赫兹光谱测试模块用于对抽检部分纤维材料和参考部分纤维材料进行太赫兹光谱测试，所述太赫兹时域光谱获取模块根据太赫兹光谱测试模块的测试结果获取抽检部分纤维材料和参考部分纤维材料的太赫兹时域光谱；所述参考阈值建立模块包括吸收峰个数阈值建立模块、峰峰值参考阈值建立模块、最大值参考阈值建立模块、最大值参考位置阈值建立模块和出错判定模块，所述吸收峰个数阈值建立模块包括吸收峰个数比较模块和吸收峰个数阈值确定模块，所述峰峰值参考阈值建立模块包括峰峰值比较模块和峰峰值参考阈值确定模块，所述最大值参考阈值建立模块包括最大值比较模块和最大值参考阈值确定模块，所述最大值参考位置阈值建立模块包括最大值参考位置比较模块和参考位置参考阈值确定模块，所述吸收峰个数比较模块用于比较所有参考部分纤维材料的吸收峰个数，并根据比较结果判断是传输信号给吸收峰个数阈值确定模块确定吸收峰个数阈值还是传输信号给出错判定模块判定检测出错，所述峰峰值比较模块用于比较所有参考部分纤维材料的峰峰值，并根据比较结果判断是传输信号给峰峰值参考阈值确定模块确定峰峰值参考阈值还是传输信号给出错判定模块判定检测出错，所述最大值比较模块用于比较所有参考部分纤维材料的最大值，并根据比较结果判断是传输信号给最大值参考阈值确定模块确定最大值参考阈值还是传输信号给出错判定模块判定检测出错，所述最大值参考位置比较模块用于比较所有参考部分纤维材料的最大值参考位置，并根据比较结果判断是传输信号给最大值参考位置参考阈值确定模块确定最大值参考位置参考阈值还是传输信号给出错判定模块判定检测出错；所述抽检比较模块用于将抽检部分纤维材料的吸收峰个数与吸收峰个数阈值、抽检部分纤维材料的峰峰值与峰峰值参考阈值、抽检部分纤维材料的最大值与最大值参考阈值、抽检部分纤维材料的最大值位置与最大值参考位置阈值进行比较，所述抽检结果输出模块根据抽检比较模块的比较结果判断该待检测纤维材料不合格。
一种基于太赫兹技术的纤维材料检测方法，所述纤维材料检测方法包括以下步骤：
步骤S1：初步检测判断待检测纤维材料是否合格：
步骤S11：将待检测纤维材料上划分成m部分(m大于等于6)，对每个部分进行图像采集，对采集到的图像进行边缘检测得到每个部分上的缺陷图像；
步骤S12：统计每部分纤维材料的面积大小、每部分纤维材料上的缺陷个数以及每个缺陷的大小；
步骤S13：根据每部分纤维材料的面积大小、每部分纤维材料上的缺陷个数以及每个缺陷的大小计算待检测纤维材料的综合评估值，并据此初步判断该待检测纤维面料是否合格：
所述待检测纤维材料的综合评估值
Figure 682930DEST_PATH_IMAGE002
，其中，Si表示第i部分纤维材料的面积，S0表示整个待检测纤维材料的面积，Qi表示第i部分纤维材料的部分评估值，其中，Qi=Ai*Ni，Ai为第i部分纤维材料上缺陷的平均大小，Ni为第i部分纤维材料上缺陷的个数；
当存在其中一部分纤维材料上缺陷的大小大于第一大小阈值，或者综合评估值E大于综合评估阈值时，判断该待检测纤维材料不合格，否则判断该待检测纤维材料初步合格。
步骤S2：对步骤S1中合格的待检测纤维材料进一步检测，判断待检测纤维材料是否合格：
步骤S21：获取每部分纤维材料的部分评估值，将部分评估值按照从大到小的顺序排序，取部分评估值排序前三名所对应的部分纤维材料为抽捡部分纤维材料，取部分评估值排序最后三名所对应的部分纤维面料为参考部分纤维材料；
步骤S22：分别对抽检部分纤维材料和参考部分纤维材料进行太赫兹光谱测试，获取抽检部分纤维材料和参考部分纤维材料的太赫兹时域光谱；
步骤S23：根据参考部分纤维材料的太赫兹时域光谱建立吸收峰个数阈值、峰峰值参考阈值K0、最大值参考阈值P0、最大值参考位置阈值T0：
步骤S231：从太赫兹时光谱中获取每个参考部分纤维的吸收峰个数，如果三个参考部分纤维的吸收峰个数一致，判断该吸收峰个数为吸收峰个数阈值，转步骤S232，否则判断出错；
步骤S232：从太赫兹时光谱中获取三个参考部分纤维的峰峰值K1、K2、K3，最大值P1、P2、P3，最大值位置T1、T2、T3，
如果三个参考部分纤维的峰峰值各自的大小相差小于参考峰峰值偏差阈值，峰峰值参考阈值K0=0.78*K1+0.15*K2+0.07*K3，否则判断出错；
如果三个参考部分纤维的最大值各自的大小相差小于参考最大值偏差阈值，最大值参考阈值P0=0.78*P1+0.15*P2+0.07*P3，否则判断出错；
如果三个参考部分纤维的最大值参考位置各自的大小相差小于参考位置偏差阈值，最大值参考位置参考阈值T0=0.78*T1+0.15*T2+0.07*T3，否则判断出错。
步骤S24：根据抽检部分纤维材料的太赫兹时域光谱获取抽检部分纤维材料的吸收峰个数、峰峰值、最大值和最大值位置，
如果满足所有抽检部分纤维材料的吸收峰个数与吸收峰个数阈值均相等、所有抽检部分纤维材料的峰峰值与峰峰值参考阈值K0相差小于比较峰峰值偏差阈值、所有抽检部分纤维材料的最大值与最大值参考阈值P0相差小于比较最大值偏差阈值、所有抽检部分纤维材料的最大值与最大值参考位置参考阈值T0相差小于比较参考位置偏差阈值，判断该该检测纤维材料合格，否则判断该待检测纤维材料不合格。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (2)

1.一种基于太赫兹技术的纤维材料检测系统，其特征在于：所述纤维材料检测系统包括初步检测判断模块和再检测判断模块，所述初步检测判断模块用于初步检测判断待检测纤维材料是否合格，所述再检测判断模块用于对初步检测判断模块判断为合格的待检测纤维材料进行进一步检测；
所述纤维材料检测系统的检测方法包括以下步骤：
步骤S1：初步检测判断待检测纤维材料是否合格；
步骤S2：对步骤S1中合格的待检测纤维材料进一步检测，判断待检测纤维材料是否合格；
所述步骤S1进一步包括：
步骤S11：将待检测纤维材料上划分成m部分(m大于等于6)，对每个部分进行图像采集，对采集到的图像进行边缘检测得到每个部分上的缺陷图像；
步骤S12：统计每部分纤维材料的面积大小、每部分纤维材料上的缺陷个数以及每个缺陷的大小；
步骤S13：根据每部分纤维材料的面积大小、每部分纤维材料上的缺陷个数以及每个缺陷的大小计算待检测纤维材料的综合评估值，并据此初步判断该待检测纤维面料是否合格；
所述步骤S13进一步包括：
所述待检测纤维材料的综合评估值
Figure 970272DEST_PATH_IMAGE001
，其中，Si表示第i部分纤维材料的面积，S0表示整个待检测纤维材料的面积，Qi表示第i部分纤维材料的部分评估值，其中，Qi=Ai*Ni，Ai为第i部分纤维材料上缺陷的平均大小，Ni为第i部分纤维材料上缺陷的个数；
当存在其中一部分纤维材料上缺陷的大小大于第一大小阈值，或者综合评估值E大于综合评估阈值时，判断该待检测纤维材料不合格，否则判断该待检测纤维材料初步合格；
所述步骤S2进一步包括：
步骤S21：获取每部分纤维材料的部分评估值，将部分评估值按照从大到小的顺序排序，取部分评估值排序前三名所对应的部分纤维材料为抽捡部分纤维材料，取部分评估值排序最后三名所对应的部分纤维面料为参考部分纤维材料；
步骤S22：分别对抽检部分纤维材料和参考部分纤维材料进行太赫兹光谱测试，获取抽检部分纤维材料和参考部分纤维材料的太赫兹时域光谱；
步骤S23：根据参考部分纤维材料的太赫兹时域光谱建立吸收峰个数阈值、峰峰值参考阈值K0、最大值参考阈值P0、最大值参考位置阈值T0；
步骤S24：根据抽检部分纤维材料的太赫兹时域光谱获取抽检部分纤维材料的吸收峰个数、峰峰值、最大值和最大值位置，
如果满足所有抽检部分纤维材料的吸收峰个数与吸收峰个数阈值均相等、所有抽检部分纤维材料的峰峰值与峰峰值参考阈值K0相差小于比较峰峰值偏差阈值、所有抽检部分纤维材料的最大值与最大值参考阈值P0相差小于比较最大值偏差阈值、所有抽检部分纤维材料的最大值与最大值参考位置参考阈值T0相差小于比较参考位置偏差阈值，判断该该检测纤维材料合格，否则判断该待检测纤维材料不合格。
2.根据权利要求1所述的一种基于太赫兹技术的纤维材料检测系统，其特征在于：所述步骤S23进一步包括：
步骤S231：从太赫兹时光谱中获取每个参考部分纤维的吸收峰个数，如果三个参考部分纤维的吸收峰个数一致，判断该吸收峰个数为吸收峰个数阈值，转步骤S232，否则判断出错；
步骤S232：从太赫兹时光谱中获取三个参考部分纤维的峰峰值K1、K2、K3，最大值P1、P2、P3，最大值位置T1、T2、T3，
如果三个参考部分纤维的峰峰值各自的大小相差小于参考峰峰值偏差阈值，峰峰值参考阈值K0=0.78*K1+0.15*K2+0.07*K3，否则判断出错；
如果三个参考部分纤维的最大值各自的大小相差小于参考最大值偏差阈值，最大值参考阈值P0=0.78*P1+0.15*P2+0.07*P3，否则判断出错；
如果三个参考部分纤维的最大值参考位置各自的大小相差小于参考位置偏差阈值，最大值参考位置参考阈值T0=0.78*T1+0.15*T2+0.07*T3，否则判断出错。
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