[发明专利]须丛曲线的获取方法

说明书

技术领域

本发明涉及纤维尺寸的光学测量技术领域，具体来说，本发明涉及用于计算纤维长度的须丛曲线的高精度获取方法。

背景技术

长度是纺织纤维的一项重要品质指标，它直接影响纱线强度、毛羽以及织物风格，也是选用纺纱设备、确定工艺、产品设计的重要依据。测试纤维长度的最经典方法是分组称重法，但这种方法需要操作者具备专业技能，费时费力，并且对于棉纤维、羊绒等长度比较短的纤维，分组难度很大。

2004年，朱尤栋(专利申请号为：200410061608.1)提出利用普通扫描仪得到纤维图像，统计像素点的亮度值得到曲线图(见图1)，将此曲线当作须丛曲线(俗称照影仪曲线)。分析图1可以发现该曲线与理论须丛曲线明显不同，图1中曲线在初始阶段(高峰处)为上凸形，那么它的二次微分为负值，而理论分析须丛曲线的二次微分应为正值，说明这种方法得到的曲线存在较大误差。原因是普通扫描仪只得到纤维丛的表面信息，当纤维丛厚度大于一定数值以后，图像亮度值不再随纤维丛厚度线性增大，造成纤维丛曲线失真。

2008年，严漂利用摄像头拍摄透射光照射的纤维束，获得数字图像，根据图像中像素的亮度值与透光强度成正比做出自称的照影仪曲线(东华大学，硕士论文：棉纤维色度和长度测量方法的研究与设计)。同年，张志杰等人(专利号：ZL200820157317.6)也提出用摄像头获取一端平齐纤维束的数字图像后经信息转换系统将其转换成计算长度所需的数据。上述两种自己搭建的简易装置虽价格低廉，但是由于视野比较大，无论是透射光还是反射光很难保证入射光源的均匀度，无法避免光源不匀对纤维层厚度信号的直接叠加，其次存在摄像头边缘像素点的畸变等问题，测试的精确度与稳定性很难得到保证，因此，得到的须丛曲线并不准确。

发明专利“一种纤维长度快速低成本测量方法”(专利号：201210106711.8)重点公布了三方面技术：(1)取样制样方法；(2)采用透射式扫描仪获取纤维层透光信息，并对透光信息叠加获取须丛曲线(须丛任一横截面上的纤维量与横截面位置的关系曲线)；(3)由须丛曲线计算纤维各种长度指标的详细方法。其中第(1)和(3)方面技术都有理论支撑，实践证明精确度无可置疑，但是，大量实验和理论研究表明第(2)方面技术存在明显缺陷，影响到整个测试方法的精确度，因此，提供一种能够通过纤维层透光信息计算出精确的须丛曲线，并最终获得高精度纤维长度的测量方法是非常迫切的。

发明内容

为此，本发明的目的是提供一种高精度的须丛曲线获取方法。

为了达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

步骤1)制取须丛，扫描须丛形貌并计算须丛的厚度分布信息

利用透射式扫描仪对待测须丛进行扫描从而生成数字灰度图像，该数字灰度图像为m行n列的灰度值矩阵，各列均垂直于纤维轴，则第i行第j列的像素点上纤维层厚度x_ij与该像素点的透光强度I_ij的关系为：

其中，k为纤维的吸光系数，A为数字灰度图像的最大灰度值，透光强度I_ij即为第i行第j列的像素点的灰度值；

步骤2)初步计算得到实测须丛曲线

计算须丛的数字灰度图像中每一列像素点所对应的纤维层累积厚度，即须丛任一横截面上的纤维量，以每一列像素点的纤维层累积厚度为纵坐标，以其距离须丛起始线的距离为横坐标绘制实测须丛曲线，该实测须丛曲线中横坐标即为须丛长度，在初步计算的实测须丛曲线中，第j列像素点的纤维层真实累积厚度x_j用该列像素点的纤维层累积厚度参数t_j表示，t_j的计算式为：与第j列像素点的纤维层真实累积厚度只相差一个常数k，t_j＝kx_j可以表征该列像素点的纤维层真实累积厚度x_j，其中，须丛起始线为制作须丛时所形成的夹持线。

优选地，在所述步骤2)之后还包括对步骤2)得到的实测须丛曲线进行修正从而得到修正须丛曲线的步骤，该修正步骤包括：确定修正区间、根据理论须丛曲线建立的修正方程对实测须丛曲线进行修正，其中，步骤2)得到实测须丛曲线后是否修正要进行判断，判断条件为：累积厚度参数t_j＜620的实测须丛曲线不做修正；累积厚度参数t_j≥620的实测须丛曲线需要修正。