CN113781447A - 一种基于碳纤维的纬纱间隙检测方法、设备及存储介质 - Google Patents

一种基于碳纤维的纬纱间隙检测方法、设备及存储介质 Download PDF

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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间隙检测方法、设备及存储介质，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的边界点，将相邻两纬纱纱线的相互靠近的两端分别提取三个边界点；边界点拟合，将其中一端的三个边界点拟合成一个点，另一端的三个边界点拟合成一条直线；距离计算，计算拟合后的点与直线的间距，即为此相邻两纬纱的间隙，最后将每张照片中相邻纬纱的间隙分别计算出，与预定值进行比较。本发明中，对碳纤维生产的过程进行监控，保证了生产质量。

Description

一种基于碳纤维的纬纱间隙检测方法、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间隙检测方法、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，会有一些纬纱铺设的不均匀，所以造成布面有些地方纬纱间隙过大，从而影响碳纤维布面质量。
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间隙检测方法、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间隙检测方法、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间隙检测方法，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的边界点，将相邻两纬纱纱线的相互靠近的两端分别提取三个边界点；
边界点拟合，将其中一端的三个边界点拟合成一个点，另一端的三个边界点拟合成一条直线；
距离计算，计算拟合后的点与直线的间距，即为此相邻两纬纱的间隙，最后将每张照片中相邻纬纱的间隙分别计算出，与预定值进行比较。
进一步地，所述图像处理中，根据碳纤维和纬纱颜色差异，识别出每张照片中纬纱纱线的边界点具体为：
设一张照片中图像数据为f，f为所有像素点灰度值的集合；
若
Figure DEST_PATH_IMAGE002
，
Figure DEST_PATH_IMAGE004
，
Figure DEST_PATH_IMAGE006
，则
Figure DEST_PATH_IMAGE008
为左边纬纱第j列的边界点，其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE010
为图像数据中第i行第j列像素点的灰度值；
若
Figure DEST_PATH_IMAGE012
，
Figure DEST_PATH_IMAGE014
，
Figure DEST_PATH_IMAGE016
，则
Figure DEST_PATH_IMAGE018
为右边纬纱第j列的边界点。
进一步地，相邻两纬纱纱线的相互靠近的两端分别提取的三个边界点为相邻列的边界点，且两端的边界点所处的列相对应设置，具体为：提取左边纬纱三个边界点
Figure DEST_PATH_IMAGE020
、
Figure DEST_PATH_IMAGE022
和
Figure DEST_PATH_IMAGE024
；提取右边纬纱三个边界点
Figure DEST_PATH_IMAGE026
、
Figure DEST_PATH_IMAGE028
和
Figure DEST_PATH_IMAGE030
。
进一步地，所述边界点拟合中，将左边的三个边界点坐标取平均值，得到点坐标为
Figure DEST_PATH_IMAGE032
。
进一步地，所述边界点拟合中，将右边的三个边界点两两之间建立直线，取斜率最小的那条直线，具体为：三个点组成的三条直线的斜率分别k1、k2和k3，其中
Figure DEST_PATH_IMAGE034
，
Figure DEST_PATH_IMAGE036
，
Figure DEST_PATH_IMAGE038
，取最小值
Figure DEST_PATH_IMAGE040
，最终得到拟合出的直线。
本发明还包括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，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30cm~35cm。
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、边界点拟合和距离计算的步骤，根据碳纤维和纬纱颜色差异，识别出每张照片中纬纱纱线的边界点，将相邻两纬纱纱线的相互靠近的两端分别提取三个边界点，将其中一端的三个边界点拟合成一个点，另一端的三个边界点拟合成一条直线，通过计算点与直线的距离，即可算出纬纱的间隙，从而对碳纤维生产的过程进行监控，保证了生产质量。
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为本实施例中间隙检测时的示意图；
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。
如图1至2所示：一种基于碳纤维的纬纱间隙检测方法，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的边界点，将相邻两纬纱纱线的相互靠近的两端分别提取三个边界点；
边界点拟合，将其中一端的三个边界点拟合成一个点，另一端的三个边界点拟合成一条直线；
距离计算，计算拟合后的点与直线的间距，即为此相邻两纬纱的间隙，最后将每张照片中相邻纬纱的间隙分别计算出，与预定值进行比较。
通过图像采集、图像处理、边界点拟合和距离计算的步骤，根据碳纤维和纬纱颜色差异，识别出每张照片中纬纱纱线的边界点，将相邻两纬纱纱线的相互靠近的两端分别提取三个边界点，将其中一端的三个边界点拟合成一个点，另一端的三个边界点拟合成一条直线，通过计算点与直线的距离，即可算出纬纱的间隙，从而对碳纤维生产的过程进行监控，保证了生产质量。
在本实施例中，图像处理中，根据碳纤维和纬纱颜色差异，识别出每张照片中纬纱纱线的边界点具体为：
设一张照片中图像数据为f，f为所有像素点灰度值的集合；
若
Figure DEST_PATH_IMAGE042
，
Figure DEST_PATH_IMAGE044
，
Figure DEST_PATH_IMAGE046
，则
Figure DEST_PATH_IMAGE048
为左边纬纱第j列的边界点，其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE050
为图像数据中第i行第j列像素点的灰度值；
若
Figure DEST_PATH_IMAGE052
，
Figure DEST_PATH_IMAGE054
，
Figure DEST_PATH_IMAGE056
，则
Figure DEST_PATH_IMAGE058
为右边纬纱第j列的边界点。
由于碳纤维为黑色，纬纱为玻纤呈白色，所以可通过对灰度值进行判断边界点，当
Figure DEST_PATH_IMAGE060
的灰度值显示当前像素点与前一行的像素点灰度值差异很大时，说明此时
Figure DEST_PATH_IMAGE062
为边界点，当
Figure DEST_PATH_IMAGE064
的灰度值为白色，前一行的像素点为黑色时，可判断出
Figure DEST_PATH_IMAGE066
为左边纬纱的边界点；
当
Figure DEST_PATH_IMAGE068
的灰度值显示当前像素点与后一行的像素点差异很大时，说明此时
Figure DEST_PATH_IMAGE070
为边界点，当
Figure DEST_PATH_IMAGE072
的灰度值为白色，后一行的像素点为黑色时，可判断出
Figure DEST_PATH_IMAGE074
为右边纬纱的边界点。
作为上述实施例的优选，相邻两纬纱纱线的相互靠近的两端分别提取的三个边界点为相邻列的边界点，且两端的边界点所处的列相对应设置，具体为：提取左边纬纱三个边界点
Figure DEST_PATH_IMAGE076
、
Figure DEST_PATH_IMAGE078
和
Figure DEST_PATH_IMAGE080
；提取右边纬纱三个边界点
Figure DEST_PATH_IMAGE082
、
Figure DEST_PATH_IMAGE084
和
Figure DEST_PATH_IMAGE086
。
通过在一端提取三个相邻列的边界点，两端的边界点的列对应设置，从而识别更方便快速，后续数据处理得到的纬纱间隙更精确。
其中，边界点拟合中，将左边的三个边界点坐标取平均值，得到点坐标为
Figure DEST_PATH_IMAGE088
。在本实施例中，将左边的三个边界点拟合成一个点，对三个边界点的坐标取平均值，即可得到点坐标。
将右边的三个边界点两两之间建立直线，取斜率最小的那条直线，具体为：三个点组成的三条直线的斜率分别k1、k2和k3，其中
Figure DEST_PATH_IMAGE090
，
Figure DEST_PATH_IMAGE092
，
Figure DEST_PATH_IMAGE094
，取最小值
Figure DEST_PATH_IMAGE096
，最终得到拟合出的直线。
在本实施例中将右边的三个边界点拟合成直线，由于右边的三个边界点不一定在同一条直线上，所以三个边界点两两之间可形成三条直线，通过选取与拟合点距离最远的一条直线，若在距离最远的情况下间隙能够符合要求，则纬纱的间隙能够满足要求，所以在三条直线中选取斜率最小的那条作为拟合后的直线，最后再计算出点与直线的距离即可。
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。
作为上述实施例的优选，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30cm~35cm。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30cm~35cm，能够保证检测精度的同时，不会造成性能的浪费，可以很好的满足生产检测需求。
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间隙检测方法，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的边界点，将相邻两纬纱纱线的相互靠近的两端分别提取三个边界点；
边界点拟合，将其中一端的三个边界点拟合成一个点，另一端的三个边界点拟合成一条直线；
距离计算，计算拟合后的点与直线的间距，即为此相邻两纬纱的间隙，最后将每张照片中相邻纬纱的间隙分别计算出，与预定值进行比较。
2.根据权利要求1所述的基于碳纤维的纬纱间隙检测方法，其特征在于，所述图像处理中，根据碳纤维和纬纱颜色差异，识别出每张照片中纬纱纱线的边界点具体为：
设一张照片中图像数据为f，f为所有像素点灰度值的集合；
若
Figure DEST_PATH_IMAGE001
，
Figure 679394DEST_PATH_IMAGE002
，
Figure DEST_PATH_IMAGE003
，则
Figure 430092DEST_PATH_IMAGE004
为左边纬纱第j列的边界点，其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE005
为图像数据中第i行第j列像素点的灰度值；
若
Figure 537725DEST_PATH_IMAGE006
，
Figure DEST_PATH_IMAGE007
，
Figure 745983DEST_PATH_IMAGE008
，则
Figure DEST_PATH_IMAGE009
为右边纬纱第j列的边界点。
3.根据权利要求2所述的基于碳纤维的纬纱间隙检测方法，其特征在于，相邻两纬纱纱线的相互靠近的两端分别提取的三个边界点为相邻列的边界点，且两端的边界点所处的列相对应设置，具体为：提取左边纬纱三个边界点
Figure 622672DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure DEST_PATH_IMAGE011
和
Figure 992605DEST_PATH_IMAGE012
；提取右边纬纱三个边界点
Figure DEST_PATH_IMAGE013
、
Figure 790797DEST_PATH_IMAGE014
和
Figure DEST_PATH_IMAGE015
。
4.根据权利要求3所述的基于碳纤维的纬纱间隙检测方法，其特征在于，所述边界点拟合中，将左边的三个边界点坐标取平均值，得到点坐标为
Figure 802746DEST_PATH_IMAGE016
。
5.根据权利要求3所述的基于碳纤维的纬纱间隙检测方法，其特征在于，所述边界点拟合中，将右边的三个边界点两两之间建立直线，取斜率最小的那条直线，具体为：三个点组成的三条直线的斜率分别k1、k2和k3，其中
Figure DEST_PATH_IMAGE017
，
Figure 533942DEST_PATH_IMAGE018
，
Figure DEST_PATH_IMAGE019
，取最小值
Figure 337425DEST_PATH_IMAGE020
，最终得到拟合出的直线。
6.一种基于碳纤维的纬纱间隙检测设备，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间隙检测设备，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30cm~35cm。
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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