[发明专利]一种复合材料预制体制造过程中多束纤维张力实时在线检测方法

摘要

本发明涉及一种复合材料制造过程中，多束纤维张力的实时在线检测方法，属于复合材料、机械制造和计算机技术的交叉领域。本发明方法的步骤为：采用工业CCD相机自动采集制造过程中的多束纤维的灰度图像，对灰度图像进行中值滤波处理，采用加阈值的Canny算子边缘提取算法提取图像内纤维和背景间的边缘线，利用B样条曲线自动搜索多根纤维边缘线，通过公式计算纤维的实时张力。本发明提出的复合材料预制体制造过程中多束纤维张力实时在线检测方法，自动化程度高，可实现多束纤维张力的实时在线检测。相对于传统张力检测的方法，可有效的降低多纤维张力值的检测成本，降低设备控制难度，同时相比于接触式测量，可避免纤维因摩擦产生的磨损。

主权项

1.一种多束纤维张力实时在线检测方法，具体步骤如下：①图像采集；采用工业CCD相机自动采集织造过程中的多束纤维图像，采集的图像为灰度图像，图像尺寸、对比度等固定不变；②图像预处理；对灰度图像进行中值滤波处理，实现图像边缘保真情况下图像的降噪复原。并对图像进行二值化处理。在图像采集过程中有残留噪音的存在，该白色干扰区域均小于纱线区域，设置最小连通区域面积，采用删除最小连通区域面积的方法消除图像残留噪音，完整提取纱线的区域；③纱线边缘线提取；在黑白二值图中的纱线白色区域，由于图像拍摄角度以及材质反光等原因会产生“黑色缺失区域”，为避免将其误判断为纱线边缘，对其进行区域填充处理，采用加阈值的Canny算子边缘提取算法提取图像内纤维和背景间的边缘线；④根据灰度图像，绘制垂直于碳纤维运动路径的截线B样条曲线。其中，截线像素值i为X轴，灰度值f_t(j)为Y轴；对B样条曲线进行一阶差分和二阶差分；⑤从左往右搜索一阶差分第一个和第二个由正变负的零点i₀和i'₀，过零点往左右两侧搜索二阶差分过零点i₁、i₂、i₃及i₄。取t₁＝i₁+i₂/2，t₂＝i₃+i₄/2作为碳纤维两端的边缘线；⑥绘制点r₁＝t₁+t₂/2在织造过程中的波动曲线，得到曲线的角频率ω，根据公式获得曲线的频率。根据公式T＝4αf²l²ρ+β得出碳纤维的张力值，其中，f为获得曲线的频率，l为所测段碳纤维的长度，ρ为碳纤维的密度，α和β为修正系数；⑦重复步骤⑤和⑥，实现多束纤维的实时在线检测。