CN113780185B - 一种基于碳纤维的纬纱角度检测方法、设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及复合材料技术领域，尤其涉及一种基于碳纤维的纬纱角度检测方法、设备及存储介质，其中方法包括如下步骤：图像采集，对碳纤维布面宽度方向拍摄若干张照片；图像处理，根据碳纤维和纬纱颜色差异，识别出每张照片中纬纱纱线点，将所有纱线点保存入一个数组中；建立辅助点，沿碳纤维布面长度方向创立两个辅助点，两个辅助点的连线与碳纤维布面长度方向平行；角度计算，将数组中的纱线点分别与其中一个辅助点进行连线，并计算连线与碳纤维布面长度方向的夹角，将夹角的最大值与最小值和预设角度的阈值范围进行比较，判断是否符合角度要求。本发明中实时对碳纤维生产过程进行监控，保证纬纱铺设的角度，从而保证了产品质量。

Description

一种基于碳纤维的纬纱角度检测方法、设备及存储介质

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，尤其涉及一种基于碳纤维的纬纱角度检测方法、设备及存储介质。

背景技术

经纱是在机织物中平行布边的方向的纱，纬纱是在机织物中与布边成一定角度的纱，经纱与纬纱相互交织形成布面，在碳纤维布面生产的过程中，为达到生产所需，针对不同的布面，往上面铺设的纬纱角度往往不同，有时候是0度，有时候是45度，有时候是90度。当铺设角度为45度时，由于设备在自动铺设纬纱的时候，往往会由于一些原因，使得铺设的纬纱角度并不能达到正常的角度，从而对后续生产造成影响，降低产品质量。

鉴于上述问题的存在，本设计人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种基于碳纤维的纬纱角度检测方法、设备及存储介质，使其更具有实用性。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明提供了一种基于碳纤维的纬纱角度检测方法、设备及存储介质，从而有效解决背景技术中的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于碳纤维的纬纱角度检测方法，包括如下步骤：

图像采集，对碳纤维布面宽度方向拍摄若干张照片；

图像处理，根据碳纤维和纬纱颜色差异，识别出每张照片中纬纱纱线点，将所有纱线点保存入一个数组中；

建立辅助点，沿碳纤维布面长度方向创立两个辅助点，两个辅助点的连线与碳纤维布面长度方向平行；

角度计算，将数组中的纱线点分别与其中一个辅助点进行连线，并计算连线与碳纤维布面长度方向的夹角，将夹角的最大值与最小值和预设角度的阈值范围进行比较，判断是否符合角度要求。

进一步地，所述识别出每张照片中纬纱纱线点中，所述纱线点为纬纱与碳纤维布面交替处，且位于纬纱上的点。

进一步地，所述纱线点确定的方法为：

将一张照片中所有像素点建立集合f，

为第i行第j列的像素点的灰度值，若

，

，

，

，则

为纱线点。

进一步地，创立两辅助点为A（a，y）和B（b，y），其中A、B的横坐标与纵坐标都在照片范围外，分别将纱线点与辅助点A进行连线，得到若干直线L，分别计算出若干直线L与直线AB之间的夹角

，

，其中k为直线L的斜率，

，分别提取夹角

和

。

进一步地，所述将夹角的最大值与最小值和预设角度的阈值范围进行比较中，若

且

，则纬纱铺设角度符合要求，其中

为纬纱铺设时的预设角度。

本发明还包括一种基于碳纤维的纬纱角度检测设备，包括若干相机和计算机设备，若干所述相机沿碳纤维布面宽度方向排列，且与所述计算机设备电连接，所述计算机设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如上述的方法。

进一步地，若干相机对碳纤维布面宽度方向全幅检测，每个相机拍摄视野为40cm~45cm，且相机的帧率为65FPS~70FPS。

本发明还包括一种存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述的方法。

本发明的有益效果为：本发明通过图像采集、图像处理、建立辅助点和角度计算，识别出每张照片中纬纱纱线点，将所有纱线点保存入一个数组中，将数组中的纱线点分别与其中一个辅助点进行连线，并计算连线与碳纤维布面长度方向的夹角，将夹角的最大值与最小值和预设角度的阈值范围进行比较，判断是否符合角度要求，从而实时对碳纤维生产过程进行监控，保证纬纱铺设的角度，从而保证了产品质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的流程图；

图2为直线L与直线AB夹角的示意图；

图3为本实施例中计算机设备的结构示意图。

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。

在本实施例中，以45°纬纱为例，如图1至2所示：一种基于碳纤维的纬纱角度检测方法，包括如下步骤：

图像采集，对碳纤维布面宽度方向拍摄若干张照片；

图像处理，根据碳纤维和纬纱颜色差异，识别出每张照片中纬纱纱线点，将所有纱线点保存入一个数组中；

建立辅助点，沿碳纤维布面长度方向创立两个辅助点，两个辅助点的连线与碳纤维布面长度方向平行；

角度计算，将数组中的纱线点分别与其中一个辅助点进行连线，并计算连线与碳纤维布面长度方向的夹角，将夹角的最大值与最小值和预设角度的阈值范围进行比较，判断是否符合角度要求。

通过图像采集、图像处理、建立辅助点和角度计算，识别出每张照片中纬纱纱线点，将所有纱线点保存入一个数组中，将数组中的纱线点分别与其中一个辅助点进行连线，并计算连线与碳纤维布面长度方向的夹角，将夹角的最大值与最小值和预设角度的阈值范围进行比较，判断是否符合角度要求，从而实时对碳纤维生产过程进行监控，保证纬纱铺设的角度，从而保证了产品质量。

在本实施例中，识别出每张照片中纬纱纱线点中，纱线点为纬纱与碳纤维布面交替处，且位于纬纱上的点。

纬纱纱线上存在很多的点，在实际识别判断过程中，只需找到纬纱边缘的轮廓点即可，所以将纬纱纱线点设置为纬纱与碳纤维布面交替处，且位于纬纱上的点，从而减少了后续处理的数据量，且后续角度计算时得到的角度也更精准。

其中纱线点确定的方法为：

将一张照片中所有像素点建立集合f，

为第i行第j列的像素点的灰度值，若

，

，

，

，则

为纱线点。

由于碳纤维为黑色，纬纱为玻纤为白色，所以根据两者的颜色差异来进行纬纱点的识别，通过对每个像素点的灰度值和对当前像素点相邻行的像素点的灰度值进行判断，若前两行像素的灰度值显示为黑色，当前像素的灰度值显示为白色，后一行的像素的灰度值显示为白色，则这个像素点为碳纤维与纬纱的交替处，且正好位于纬纱上的像素点，这个点为纬纱的轮廓点，将其标记为纱线点。

创立两辅助点为A（a，y）和B（b，y），其中A、B的横坐标与纵坐标都在照片范围外，分别将纱线点与辅助点A进行连线，得到若干直线L，分别计算出若干直线L与直线AB之间的夹角

，

，其中k为直线L的斜率，

，分别提取夹角

和

。

在建立辅助点时，如果辅助点A的横坐标或者纵坐标位于照片的坐标范围内时，会存在一些纬纱点需要去除，如纬纱点的横坐标与辅助点A的横坐标相同时，此时夹角为90°，若纬纱点的纵坐标与辅助点A的纵坐标相同时，此时夹角为0°，所以需要将辅助点A、B的横坐标与纵坐标都设置在照片范围外，且距离照片越远越好，距离照片越远夹角

与夹角

的差异越小，将纱线点与辅助点A进行连线后，得到若干直线L，通过直线L的斜率k，从而得到每个纱线点的连线的直线L分别与直线AB的夹角，再将夹角的最大值与最小值提取出，作为极限值去进行后续判断。

作为上述实施例的优选，将夹角的最大值与最小值和预设角度的阈值范围进行比较中，若

且

，则纬纱铺设角度符合要求，其中

为纬纱铺设时的预设角度。

在本实施例中，若

且

，则纬纱铺设角度符合要求，若

则铺设出的纬纱角度过大，若

则铺设出的纬纱角度过小。

如图3所示，本申请实施例提供的一种基于碳纤维的纬纱间隙检测设备，包括若干相机和计算机设备400，若干所述相机沿碳纤维布面宽度方向排列，且与所述计算机400设备电连接，所述计算机设备400包括：处理器410和存储器420，存储器420存储有处理器410可执行的计算机程序，若干相机沿碳纤维布面宽度方向排列，且与存储器和处理器电连接，计算机程序被处理器410执行时执行如上的方法。

在本实施例中，若干相机对碳纤维布面宽度方向全幅检测，每个相机拍摄视野为40cm~45cm，且相机的帧率为65FPS~70FPS。

由于碳纤维布面宽度在1.5m左右，单个相机无法对碳纤维布面宽度方向进行全幅检测，所以设置若干相机沿碳纤维宽度方向排列，以实现全幅检测，同时为了检测精度，每个相机拍摄视野为40cm~45cm，且相机的帧率为65FPS~70FPS，能够保证检测精度的同时，不会造成漏检，以满足生产检测需求。

本申请实施例还提供了一种存储介质430，该存储介质430上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器410运行时执行如上的方法。

其中，存储介质430可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory,简称SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory,简称EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read Only Memory,简称EPROM)，可编程只读存储器(Programmable Red-Only Memory,简称PROM)，只读存储器(Read-Only Memory,简称ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。

在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备（如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统）使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例（非穷尽性列表）包括以下：具有一个或多个布线的电连接部（电子装置），便携式计算机盘盒（磁装置），随机存取存储器（RAM），只读存储器（ROM），可擦除可编辑只读存储器（EPROM或闪速存储器），光纤装置，以及便携式光盘只读存储器（CDROM）。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种基于碳纤维的纬纱角度检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

图像采集，对碳纤维布面宽度方向拍摄若干张照片；

图像处理，根据碳纤维和纬纱颜色差异，识别出每张照片中纬纱纱线点，将所有纱线点保存入一个数组中；

建立辅助点，沿碳纤维布面长度方向创立两个辅助点，两个辅助点的横坐标与纵坐标位于照片范围外，两个辅助点的连线与碳纤维布面长度方向平行；

角度计算，将数组中的纱线点分别与其中一个辅助点进行连线，并计算连线与碳纤维布面长度方向的夹角，将夹角的最大值与最小值和预设角度的阈值范围进行比较，判断是否符合角度要求。

2.根据权利要求1所述的基于碳纤维的纬纱角度检测方法，其特征在于，所述识别出每张照片中纬纱纱线点中，所述纱线点为纬纱与碳纤维布面交替处，且位于纬纱上的点。

3.根据权利要求2所述的基于碳纤维的纬纱角度检测方法，其特征在于，所述纱线点确定的方法为：

将一张照片中所有像素点建立集合f，

为第i行第j列的像素点的灰度值，若

，

，

，

，则

为纱线点。

4.根据权利要求3所述的基于碳纤维的纬纱角度检测方法，其特征在于，创立两辅助点为A（a，y）和B（b，y），其中A、B的横坐标与纵坐标都在照片范围外，分别将纱线点与辅助点A进行连线，得到若干直线L，分别计算出若干直线L与直线AB之间的夹角

，

，其中k为直线L的斜率，

，分别提取夹角

和

。

5.根据权利要求4所述的基于碳纤维的纬纱角度检测方法，其特征在于，所述将夹角的最大值与最小值和预设角度的阈值范围进行比较中，若

且

，则纬纱铺设角度符合要求，其中

为纬纱铺设时的预设角度。

6.一种基于碳纤维的纬纱角度检测设备，其特征在于，包括若干相机和计算机设备，若干所述相机沿碳纤维布面宽度方向排列，且与所述计算机设备电连接，所述计算机设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如权利要求1-5中任一项所述的方法。

7.根据权利要求6所述的基于碳纤维的纬纱角度检测设备，其特征在于，若干相机对碳纤维布面宽度方向全幅检测，每个相机拍摄视野为40cm~45cm，且相机的帧率为65FPS~70FPS。

8.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-5中任一项所述的方法。

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