紗線直徑是織物結構的主要參數之一,它影響著織物的物理機械性能、手感、風格等。目前,對紗線直徑的測量方法主要有絞紗法、投影法、普通生物顯微鏡法和視頻顯微鏡法,但當測量織物或織物小樣中的紗線直徑時,絞紗法顯然不可取,其余三種方法也要將紗線從織物中拆出進行測量,這樣無意間就會使紗線的一些隱性特征(如紗線捻度和毛羽等)遭到破壞,從而使得數據出現誤差。
本文將織物切片技術和圖像處理技術相結合,探索出一種能比較準確地測量織物中紗線直徑的新方法,以期能用于織物中紗線直徑的測量和形態研究。
1織物切片圖的獲取與處理
1.1織物切片圖像的獲取
制作織物切片時,首先要配置合適的包埋劑[1],同時還要控制好溫度,并保證包埋劑能完全浸入織物。切織物時刀口應垂直下切,保證紗線不出現散脫或毛絨脫落等現象,使做出的織物切片粘度、柔性和硬度都符合要求,從而能夠完好的保持織物中紗線原有的幾何結構。
織物切片分經向切片和緯向切片。本試驗中的織物小樣采用的是純棉平紋織物,規格為16×16 tex,取織物不同地方分別制作經向切片和緯向切片,在視頻顯微鏡下,通過篩選獲得理想的織物截面切片并拍下圖像。
1.2切片圖像處理
使用MATLAB2009圖像處理工具箱[2]中的函數將切片圖首先進行圖像增強處理,按需要對圖像進行適當的變換,如改變圖像的對比度、去除噪聲等處理以突出某些有用的信息,去除或削弱無用的信息,然后將有用的部分圖像分割出來,借助特征測量,可以獲得描述目標各個特征的測量結果。如圖1所示,用rgb2gray函數對圖片進行灰度處理(見圖2)使圖像動態范圍加大,圖像對比度擴展,特征更加明顯;然后利用im2bw函數將圖像進行二值化處理(見圖3);最后利用imclose函數進行圖像分割(如圖4),檢測出紗線的邊緣線。
圖1織物徑向切片圖圖2圖像增強
圖3圖像二值化處理圖4紗線邊緣檢測
圖像處理時,首先要考慮的是得到清晰的紗線邊界線,以便于直徑的測量,其次在運用MATLAB進行處理時盡量使用最簡單的語句來達到試驗要求,以縮短試驗時間。
2直徑的測量
YG002C纖維細度儀是一套專門用于精確測量各類纖維、紗線細度的儀器。通過該儀器系統提供的圖形測量工具直接在圖片上測量出紗線的直徑。
測量時首先要進行系統定標,然后調出專用的數據文件“直徑轉支數特數旦尼爾”測量直徑。已知的紗線細度是在紗線未織入織物時的細度,而織物交織點處的紗線直徑已經發生變化,所以本實驗主要選擇紗線條干[3]進行測量,避免測量織物交織點處的直徑。對每張切片圖測量時,紗線邊緣明顯凸起的應視作毛羽,不能算作紗線直徑值。
3結果討論
(1)本次試驗在樣品不同地方制作經緯向切片,選擇共計18張織物截面切片圖,其中經向9張、緯向9張。由于各張切片圖的差異性,故對每一張切片圖進行紗條直徑測量時,測量的次數不等。從測得的經緯向直徑值中分別隨機抽取20個直徑值,利用SPSS17.0對經緯向直徑分別進行單樣本K-S檢驗,其零假設H0:樣本所屬總體的分布是正態分布。取顯著性水平α=0.05,圖5和圖6所示為直徑分析數據(單位:μm)。
輸出結果表明,其經向直徑對應的漸進概率值為0.899,由于0.899>0.05,故接受H0,認為樣本所屬的總體是正態分布;緯向直徑的漸進概率值為0.977>0.05,故接受H0,認為樣本所屬的總體是正態分布。其中經向直徑正態分布如圖7,緯向直徑正態分布如圖8。
(2)誤差分析經過實驗測得的織物中紗線號數是經向14.66t,緯向15.21t,經向誤差為8%,緯向誤差為5%。
造成誤差的原因是:紗線在織入織物中時受到擠壓或磨損,使得紗線原始支數發生變化,由經向誤差大于緯向誤差可知,在織造時經紗受到的損傷大于緯紗受到的損傷;由于拍攝得到的各張織物截面切片圖像的好壞參差不齊,在處理這些織物截面切片圖像時獲得的紗線邊緣的精確度就存在偏差,從而產生誤差。
4結論
通過YG002C纖維細度儀獲得織物中紗線屈曲形態圖片,利用MATLAB對其圖像進行分析處理,根據圖像分析紗線在織物中的屈曲形態,通過測試分析軟件可以獲得紗線直徑數據。方法簡便、快捷。 儀器推薦YG002C型纖維細度綜合分析儀
【適用范圍】:
YG002C型纖維細度綜合分析儀用于各種纖維直徑測量、截面分析、紡織品成份含量三種測量。
【相關標準】:
GB/T10685 FZ/T30003 SN/T0756 AATCC20A等
【功能特點】:
1、截面測量符合AATCC 20A-1995纖維定量分析的規定;
2、用于觀測各類化學纖維、異型纖維、中空纖維的橫截面形態并測量截面面積;
3、測試異型纖維的異型度;
4、通過對混紡產品中單根纖維橫形態分析和面積測量,可以得到各種混紡產品的纖維含量;
5、采用專業的分析軟件,數據及報表以EXCEL輸出,并提供標準報表。
【技術參數】:
1、工作模式:手動測量、自動測量、多點測量;自動統計分析、報表打印、照片打印
2、儀器結構:計算機、工業攝像頭、顯微鏡、打印機
3、測量范圍:1-200μm或1-2000μm(根據用戶需求配置)
4、測量精度:0.1μm
5、電 源:AC220V 50Hz 100W
6、外形尺寸:1200×500×600mm
7、重 量:25kg