技术领域：
本发明属于纺织浆纱技术领域，涉及一种浆纱表面被覆效果表征方法及浆纱条干影像采集装置。
背景技术：
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浆纱被覆量是评价浆纱质量的重要指标，不同纱线对浆液的被覆要求不同，被覆量不当，会对织造产生严重影响。被覆少，易引起浆纱轻浆起毛，织机开不清梭口，经纱断头增加，被覆多，易形成表面上浆，纱线弹性下降，减伸率增大，织造时产生落浆和脆断头。因此上浆过程中要合理控制被覆量。
目前常用哈氏切片器获取浆纱切片，用生物显微镜、纤维投影仪及视频显微镜等仪器观测浆纱浸透与被覆情况，根据浆纱横截面的图形计算浆液被覆和浸透率，或利用图像处理技术对浆纱截面图像进行数学形态学运算得到浆液被覆和浸透率。然而通过上述切片方法截取纱线片段过小，不足以代表整段浆纱的品质，操作过程易受人为因素的影响，浆纱表面浆膜完整性易在切片过程中遭受破坏，导致精确度降低，且操作繁琐耗时，可重复性差。且普通光学显微镜分辨力有限，拍摄的浆纱切片图像模糊不清，浆纱被覆与浸透部分的交界处很难区分，导致浆纱被覆和浸透的评价存在较大误差，需精度较高的显微镜方可实现，成本较高。
技术实现要素：
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本发明首先要解决的技术问题是：提供一种浆纱表面被覆效果表征方法，以提高表征准确性。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种浆纱表面被覆效果表征方法，包括以下具体步骤：
(1)配置显色剂；
(2)将浆纱置于显色剂中，使浆纱上的浆膜与显色剂反应显色；
(3)获取显色后的浆纱的条干影像；
(4)利用计算机图像处理技术对影像进行灰度化处理获得条干灰度图；
(5)计算条干灰度图的像素点个数num纱线和各像素点的灰度值之和sum纱线；
(6)通过公式
(7)通过公式
作为一种优选方案，上述表征方法还包括以下具体步骤：
(8)获取原纱的条干影像，利用计算机图像处理技术对原纱的条干影像进行灰度化处理获得原纱的条干灰度图，并计算原纱条干灰度图的平均灰度值，作为浆纱条干灰度图进行二值化处理时的阈值；
(9)基于上述阈值对浆纱条干灰度图进行二值化处理，得到浆纱条干二值图，并统计显色区域像素点个数num显色，然后根据公式
作为一种优选方案，所述显色剂为i2-ki复配溶液。
作为一种优选方案，在步骤(2)中，所述浆纱在输送过程中被导向装置引导进入显色剂中并在显色剂中移动一段距离。
作为一种优选方案，步骤(3)中获取浆纱条干影像的具体方式为利用超景深显微镜采集显色剂中的浆纱显色后纵向外观序列图像或视频；步骤(8)中获取原纱条干影像的具体方式与获取浆纱条干影像的具体方式相同。
作为一种优选方案，营造黑箱环境，使超景深显微镜在黑箱环境中采集浆纱或原纱的条干图像或视频，选择超景深显微镜的照明方式为环形照明，亮度不高于15cd/m。
本发明的有益效果是：本发明利用显色剂使浆纱上的浆液成分显色，然后通过获取浆纱条干影像并采用计算机图像处理技术对浆纱条干影像进行处理，最终通过公式获得被覆深度t和被覆不匀率p，以评价浆纱表面被覆量和浆膜厚度。采用这种方式可直观的反映出浆纱表面被覆效果，可评价连续长段浆纱的被覆效果，样本量大，代表性强，操作过程中不会破坏浆纱表面浆膜的完整性，测试结果更准确。且流程简单，易于操作，可重复性强，具有广阔的实际生产意义。
本发明进一步对浆纱条干影像灰度图进行二值化处理，并根据公式获得被覆系数k，用于进一步评价浆膜完整性，通过增加评价因素，提高浆纱被覆效果的评价准确性，反向指导浆纱过程控制，提高浆纱质量。
本发明进一步将输送过程中的浆纱引入显色剂中，以增加用于评价浆纱被覆效果的样本长度，提高评价准确性。
本发明进一步通过营造黑箱环境以提高获取的浆纱或原纱的条干影像的清晰度。
本发明另外要解决的技术问题是：提供一种浆纱条干影像采集装置，以获取清晰的浆纱条干影像，包括图片和视频。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种浆纱条干影像采集装置，包括载物台，置于载物台上的溶液槽、引导浆纱进入溶液槽内的导入辊、引导浆纱离开溶液槽的导出辊以及架设在溶液槽上方的超景深显微镜，溶液槽内用于盛放显色剂。
作为一种优选方案，浆纱条干影像采集装置还包括设置在导入辊上游侧的入纱张力控制装置和设置在导出辊下游侧的出纱张力控制装置。
作为一种优选方案，浆纱条干影像采集装置还包括退绕装置和卷绕装置、所述退绕装置和卷绕装置设置在溶液槽外部的载物台上，退绕装置位于入纱张力控制装置上游，卷绕装置位于出纱张力控制装置下游。
作为一种优选方案，浆纱条干影像采集装置还包括将溶液槽罩住的黑箱，所述超景深显微镜的镜头位于黑箱内，对溶液槽内的浆纱进行拍摄。
本发明通过将浆纱引导进入盛放有显色剂的溶液槽内使浆膜显色，然后通过超景深显微镜将显色后的浆纱影像拍摄下来作为样本，对浆纱表面被覆效果进行评价，本发明能够通过退绕装置和卷绕装置使纱线在溶液槽内移动，以使超景深显微镜能够方便的拍摄到大量的样本来对浆纱表面效果进行评价，提高评价精度和准确性，同时该装置还能够应用于纱线上浆过程以对上浆效果进行动态监控以提高浆纱上浆质量。
本发明进一步通过入纱张力控制装置和出纱张力控制装置控制位于溶液槽内的浆纱张力，使被拍摄的浆纱张力一致，提高样本质量，进一步确保浆纱表面被覆效果评价准确性。
本发明进一步通过卷绕装置和退绕装置实现对一段浆纱的表面被覆效果评价，使用方式多样，适用范围更广。
本发明进一步通过黑箱来遮挡外部光线对拍摄的影响，提高浆纱条干影像的清晰度，提高浆纱表面被覆效果评价准确性。
附图说明：
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明，其中：
图1是本发明所述浆纱条干影像采集装置的结构示意图；
图1中：1、退绕装置，2、入纱张力控制装置，3、溶液槽，4、导入辊，5、超景深显微镜，6、出纱张力控制装置，7、卷绕装置，8、电动机，9、载物台，10、黑箱，11、导出辊，12、导纱辊。
具体实施方式：
下面结合附图，详细描述本发明的具体实施方案。
实施例1：
本实施例以图1所示的一种浆纱条干影像采集装置为实施基础，对浆纱表面被覆效果表征方法进行具体的描述，该方法包括以下具体步骤：
(1)在溶液槽3内配置显色剂；
(2)将绕有浆纱的纱管置于退绕装置1上，牵引纱头如图1所示经导入辊4导入溶液槽3内，然后进导出辊11导出溶液槽3并卷绕在卷绕装置7上的纱管上，使部分浆纱浸没在显色剂中，使浆纱上的浆膜与显色剂反应显色，为了延长浆纱在溶液槽3内的浸泡时间和运行长度，且尽量缩小溶液槽3的大小，因此，在溶液槽3内额外设置导纱辊12，使浆纱在溶液槽3内进行折返移动；
(3)利用超景深显微镜5拍摄，在黑箱10环境下获取显色后的浆纱的条干照片，选择超景深显微镜5的照明方式为环形照明，亮度不高于15cd/m，优选10cd/m；
(4)利用计算机图像处理技术对影像进行图像去噪、倾斜校正、去背景保留经纱条干图像、对纱线条干图像进行rgb图像灰度化处理获得条干灰度图。
(5)提取条干灰度图的像素点个数num纱线和各像素点的灰度值之和sum纱线；
(6)通过公式
(7)通过公式
(8)将步骤(2)中的浆纱换成原纱，按照步骤(2)和(3)获取原纱的条干影像，利用步骤(4)的方法获得原纱的条干灰度图，并计算原纱条干灰度图的平均灰度值，作为浆纱条干灰度图进行二值化处理时的阈值；
(9)基于上述阈值对浆纱条干灰度图进行二值化处理，像素灰度值大于等于阈值的，将像素灰度值调整为255，像素灰度值小于阈值的，将像素灰度值调整为0，得到浆纱条干二值图，并统计显色区域像素点个数num显色，然后根据公式
在本实施例中，显色剂为i2-ki复配溶液，i2浓度为0.05‰，ki浓度为1‰。
为了进一步提高评价精度，如图1所示，可通过电动机8带动卷绕装置7转动，使浆纱缓慢运动，并利用入纱张力控制装置2和出纱张力控制装置6对溶液槽3内的浆纱张力进行控制，确保被拍摄的浆纱所受张力保持恒定，然后在进行步骤(3)的时候，采用超景深显微镜5拍摄多张浆纱的照片或直接录制视频。当拍摄照片的时候，控制超景深显微镜5的拍摄频率与浆纱的运动速度匹配，使每张照片上的纱段不被重复拍摄，然后对所有照片按步骤(4)和(5)进行图像处理和数据提取。
当采用录制视频的方式采集浆纱条干影像时，优选获得avi格式的视频文件，然后将视频文件读取为图像，再按照步骤(4)和(5)进行图像处理和数据提取。
通过上述方法对三种不同上浆率的40s浆纱进行被覆效果评价，评价时使电动机8转动，利用超景深显微镜5对三种浆纱分别连续拍摄100张照片，得出的结果如表1所示：
表1
通过表1可知，1#浆纱被覆系数最高，被覆不匀率最低，被覆量最大，可根据被覆系数和被覆不匀率的结果对纱线上浆过程进行控制以进一步提高或降低被覆系数和被覆不匀率，被覆深度的值为像素灰度值，用作两种浆纱被覆量的比较，以直观地体现两种浆纱被覆量的大小。
实施例2：
如图1所示的一种浆纱条干影像采集装置，包括载物台9，置于载物台9上的溶液槽3、引导浆纱进入溶液槽3内的导入辊4、引导浆纱离开溶液槽3的导出辊11、架设在溶液槽3上方的超景深显微镜5、设置在导入辊4上游侧的入纱张力控制装置2、设置在导出辊11下游侧的出纱张力控制装置6、退绕装置1、卷绕装置7、和黑箱，溶液槽3内用于盛放显色剂，所述退绕装置1和卷绕装置7设置在溶液槽3外部的载物台9上，退绕装置1位于入纱张力控制装置2上游，卷绕装置7位于出纱张力控制装置6下游。黑箱10将溶液槽3罩住，超景深显微镜5的镜头位于黑箱10内，对溶液槽3内的浆纱进行拍摄。
本实施例2的具体工作过程在实施例1中已经进行了充分的记载，此处不再赘述。
除实施例1所记载的工作过程外，采用本发明所述的浆纱条干影像采集装置也可以将浆纱机上的浆纱直接通过入纱张力控制装置2和导入辊4引入溶液槽3内，再通过导出辊11引出溶液槽3，以实现对上浆过程中的浆纱表面被覆效果进行动态评价，以监控纱线上浆质量。
上述实施例仅例示性说明本发明创造的原理及其功效，以及部分运用的实施例，而非用于限制本发明；应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
1.一种浆纱表面被覆效果表征方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
(1)配置显色剂；
(2)将浆纱置于显色剂中，使浆纱上的浆膜与显色剂反应显色；
(3)获取显色后的浆纱的条干影像；
(4)利用计算机图像处理技术对影像进行灰度化处理获得条干灰度图；
(5)计算条干灰度图的像素点个数num纱线和各像素点的灰度值之和sum纱线；
(6)通过公式
(7)通过公式
2.根据权利要求1所述的表征方法，其特征在于，还包括以下具体步骤：
(8)获取原纱的条干影像，利用计算机图像处理技术对原纱的条干影像进行灰度化处理获得原纱的条干灰度图，并计算原纱条干灰度图的平均灰度值，作为浆纱条干灰度图进行二值化处理时的阈值；
(9)基于上述阈值对浆纱条干灰度图进行二值化处理，得到浆纱条干二值图，并统计显色区域像素点个数num显色，然后根据公式
3.根据权利要求1所述的表征方法，其特征在于，所述显色剂为i2-ki复配溶液。
4.根据权利要求1所述的表征方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述浆纱在输送过程中被导向装置引导进入显色剂中并在显色剂中移动一段距离。
5.根据权利要求1所述的表征方法，其特征在于，步骤(3)中获取浆纱条干影像的具体方式为利用超景深显微镜采集溶液中浆纱显色后纵向外观序列图像或视频；步骤(8)中获取原纱条干影像的具体方式与获取浆纱条干影像的具体方式相同。
6.根据权利要求5所述的表征方法，其特征在于，营造黑箱环境，使超景深显微镜在黑箱环境中采集浆纱或原纱的条干图像或视频，选择超景深显微镜的照明方式为环形照明，亮度不高于15cd/m。
7.一种浆纱条干影像采集装置，其特征在于，包括载物台(9)，置于载物台(9)上的溶液槽(3)、引导浆纱进入溶液槽(3)内的导入辊(4)、引导浆纱离开溶液槽(3)的导出辊(11)以及架设在溶液槽(3)上方的超景深显微镜(5)，溶液槽(3)内用于盛放显色剂。
8.根据权利要求7所述的一种浆纱条干影像采集装置，其特征在于，还包括设置在导入辊(4)上游侧的入纱张力控制装置(2)和设置在导出辊(11)下游侧的出纱张力控制装置(6)。
9.根据权利要求8所述的一种浆纱条干影像采集装置，其特征在于，还包括退绕装置(1)和卷绕装置(7)、所述退绕装置(1)和卷绕装置(7)设置在溶液槽(3)外部的载物台(9)上，退绕装置(1)位于入纱张力控制装置(2)上游，卷绕装置(7)位于出纱张力控制装置(6)下游。
10.根据权利要求7所述的一种浆纱条干影像采集装置，其特征在于，还包括将溶液槽(3)罩住的黑箱(10)，所述超景深显微镜(5)的镜头位于黑箱(10)内，对溶液槽(3)内的浆纱进行拍摄。
技术总结