混纺纱线横截面结构参数分析.pdf
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1、第3 1 卷第1 期纺织学报V 0 1 3 1 N o 1 2 0 1 0 年1 月J o u r n a lo fT e x t i l eR e s e a r e hJ a n 2 0 1 0 文章编号:0 2 5 3 9 7 2 1 ( 2 0 1 0 ) 0 1 0 0 4 0 0 4 混纺纱线横截面结构参数分析 仲岑然1 ,金春奎2 ( 1 南通纺织职业技术学院纺织系,江苏南通2 2 6 0 0 7 ;2 南通纺织职业技术学院机电系,江苏南通2 2 6 0 0 7 ) 摘要为准确描述混纺纱线中纤维的几何尺寸、混纺比例、空间分布等结构参数,分析混纺纱线的物理性能与这 些参数的关系,以
2、毛粘混纺纱线为例,应用图形处理软件I m a g e J 分析混纺纱线横截面切片图像,提出定量描述混 纺比、纤维相对分布半径、成分分布均匀度等混纺纱线横截面结构参数的新方法。在此基础上,进一步对结构参数 与混纺纱线品质的关系作简要的分析,得出与实际相符的结果,对混纺纱线的生产质量控制有参考价值。 关键词混纺纱线;横截面切片;结构参数;图像分析 中图分类号:T S1 0 2 5 2 2文献标志码:A A n a l y s i so nc r o s ss e c t i o ns t r u c t u r a lp a r a m e t e ro fb l e n d e dy a r n
3、 Z H O N GC e n r a n l ,J I NC h u n k u i 2 ( 1 D e p a r t m e n to fT e x t i l e s ,N a n t o n gT e x t i l eV o c a t i o n a lT e c h n o l o g yC o l l e g e ,N a n t o n g ,J i a n g s u2 2 6 0 0 7 ,C h i n a ; 2 D e p a r t m e n to fM e c h a n i c a l & E l e c t r o n i c ,N a n t o n
4、gT e x t i l eV o c a t i o n a lT e c h n o l o g yC o l l e g e 。 N a n t o n g ,J i a n g s u2 2 6 0 0 7 。C h i n a ) A b s t r a c t T oa c c u r a t e l yd e s c r i b et h eg e o m e t r i cs i z e o ff i b e r si nb l e n d e d y a r n s ,b l e n d i n gr a t i o ,a n d s p a t i a ld i s t r
5、 i b u t i o na n da n a l y z et h er e l a t i o n s h i pb e t w e e np h y s i c a lp r o p e r t i e so fb l e n d e dy a m sa n dt h e s e p a r a m e t e r s ,an e wm e t h o di sp r e s e n t e di nt h i sa r t i c l e T a k ew o o L v i s c o s eb l e n d e dy a r na sa ne x a m p l e ,t h
6、e s o f t w a r eI m a g e Jw a su s e dt oa n a l y z et h es l i c ei m a g eo fb l e n d e dy a mc r o s s s e c t i o n ,i n c l u d i n gq u a n t i t a t i v e d e s c r i p t i o no ft h es t r u c t u r a lp a r a m e t e r ss u c ha sb l e n d i n gr a t i o ,r e l a t i v er a d i u so ff
7、i b e rd i s t r i b u t i o n ,f i b e r c o n t e n td i s t r i b u t i o nu n i f o r m i t y O nt h i sb a s i s ,t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e ns t r u c t u r a lp a r a m e t e r sa n dt h e q u a l i t yo ft h eb l e n d e dy a mi sa n a l y z e db r i e f l y ,a n dt h ev a l u e
8、 so b t a i n e dm a t c hw i t hp r a c t i c a lr e s u l t s T h i s p r o v i d e si m p o r t a n tg u i d e l i n e sf o rq u a l i t yc o n t r o lo fb l e n d e dy a r ni np r a c t i c e K e yw o r d s b l e n d e dy a r n ;c r o s ss e c t i o ns l i c e ;s t r u c t u r a lp a r a m e t e
9、 r ;i m a g ea n a l y s i s 多组分纤维混纺可充分发挥各种纤维的优点, 弥补各自性能上的缺陷,赋予单种纤维织物无法达 到的视觉效果和外观风格,不仅提高了产品档次和 附加值,也是目前纺织发展的主要趋势之一。 混纺纱线是一种多孔结构的材料,其物理性能 与纱线中纤维的几何尺寸、混纺比例、空间分布等都 有着密切的关系。近年来,随着计算机技术的发展, 基于几何学、体视学理论,人们开发了一些定性和定 量研究多孔网络、颗粒尺寸和形状的图形处理软件, 帮助研究多孔材料的结构参数与其物理性能之间的 关系,取得了良好的效果。1 。本文以毛粘混纺纱 线横截面切片为例,应用图形处理软件I
10、m a g e J 分析 混纺纱线截面结构参数与混纺品质的关系。 1实验部分 采用哈氏切片器,将整理好的适量毛粘混纺纱 线嵌于切片器凹槽中,涂上胶棉液凝固,用单面刀片 均匀切取1 0 一3 0I x m 厚度的横截面薄片,置于滴有 液体石腊的载玻片上,覆上盖玻片,在C U 1 I 型纤维 细度仪下观察其截面形态H 。使用细度仪配套P C 接口的图像采集卡及图形采集软件直接从P c 机上 收稿日期:2 0 0 9 0 1 1 4 修回日期:2 0 0 9 0 7 0 6 作者简介:仲岑然( 1 9 6 6 一) 。女,副教授,硕士。主要从事纺织品开发、纺织品性能检测研究。E m a i l :z
11、 c r n t t e e e d u c n 。 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 第1 期仲岑然等:混纺纱线横截面结构参数分析 4 1 抓取数字格式的图片,并储存于电脑硬盘中。实验 中毛粘( 5 0 5 0 ) 混纺纱线截面形态如图1 所示。 图1毛粘混纺纱线横截面形态图 F i g 1 C r o s s - s e c t i o n a ls l i c ei m a g eo fw o o l v i s c o s ey a r n
12、2 图像处理 C U I I 型纤维细度仪配套的图形采集软件有相 关的图像处理功能,但其功能相对简单,难以满足复 杂的混纺纱线截面的处理及分析要求。本文应用图 形处理软件I m a g e J 对图形进行转换和分割处理。 下面以图1 为例具体说明图像处理的过程。 首先将纱线横截面原始真彩图片转化为2 5 6 阶 灰度图( 8 - b i t 图) ,然后进行图像分割,其目的是将 2 5 6 阶灰度图转变为仅有黑和白2 种颜色的二值 图,方便以后的计算。图像分割过程中,通过设置适 当的灰度阈值范围来实现,超过阈值部分的灰度为 白色,而低于阈值的部分为黑色“ 1 。在纱样的原 始灰度图中,亮的部分
13、为纤维,暗的部分为空隙。通 过调整阈值上下限,把图像的背景( 即空隙) 转变为 白色,把纤维基质转变为黑色,从而得到新的黑白二 色图,通过对分割前后照片反复对照比较,确定最佳 的阈值在1 4 3 1 9 2 之间,具体图像略有变化,经过 以上处理后的图像见图2 。 3图像测量 图像测量由I m a g e J 的颗粒分析( a n a l y z e p a r t i c l e ) 功能完成。如果测量的是混纺比例,可先 测定各种组分纤维的面积比例,再根据密度换算成 质量比例。测定纤维横截面面积的原理:以图像中 的每个黑色像素聚集区( 即每个纤维横截面) 作为 图2 图像分割处理 F i g
14、 2S e g m e n t i n gi m a g e 单位测量对象,进行测量和计算,有多种结果可在参 数设置对话框中选择。对于本例,选择面积、中心坐 标( x 、l ,) 导入到E X C E L 进行处理,部分数据结果见 表1 。 表1 颗粒分析部分数据 T a b 1 P a r t i c l er e s u l t s 像素 分析表1 中数据,全部3 7 2 组数据中面积小于 1 0 的数据有2 7 1 个,这部分数据的总面积为5 7 8 像 素,占所有颗粒总面积1 4 81 6 4 像素的0 4 。考虑 到这部分数据并非羊毛或粘胶颗粒的真实数据,在 图像分割转换前可对原图进
15、行适当的降噪处理。本 文采用中值滤波对图像进行降噪处理,中值滤波川 的最大优点是在过滤噪声的同时,还能很好地保护 边缘轮廓信息。实践中选取滤波像素为4 。重新对 降噪图像分割,测量表1 的数据量大大降低, 为9 9 组。 4 数据处理 目前,软件还不能根据颗粒( 像素聚集区) 的形 状特征自动区分纤维的种类,但可根据图形中面积 颗粒的中心坐标和颗粒图形的特征人工区分。为方 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 4 2 纺织学报第3 1 卷 便识别,本文在
16、C + + b u i l d e r 中结合数据库知识,编 制数据处理程序,把相应颗粒的中心坐标位置在原 切片图形上标示出来,再根据颗粒形状特征识别纤 维种类,如图3 所示。本例中,边缘光滑的圆形颗粒 为羊毛,锯齿状边缘不规则形状的为粘胶纤维。实 践表明,小颗粒识别难度较大,但对结果影响不大。 本文把面积数据按颗粒面积排序,取前5 0 个颗粒, 根据颗粒形状特征加以鉴别,分类统计结果见表2 。 图3 颗粒识别 F i g 3 P a r t i c l ei d e n t i f i c a t i o n 表2 羊毛与粘胶纤维分类统计表 T a b 2C l a s s i f i c
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- 混纺 纱线 横截面 结构 参数 分析
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