基于运动形态的微细柔体动态张力非接触在线测量原理与方法研究

微细柔体动态张力在线检测是光线、化纤、纺织生产中有待解决的重要课题，目前还缺乏有效的方法，本项目创新提出基于微细柔体运动形态的动态张力非接触在线测量方法，并开展其测量原理和相关技术基础研究，具有重要的学术价值和应用价值；研究结果可应用在光纤、纺纱、化纤等装备的研发中，对提升装备自动化智能化水平，实现产业转型和技术升级具有重要意义。主要内容是：1.研究建立微细柔体动态张力非接触测量理论基础，包括柔体运动形态几何特征参数、工艺参数、动态张力之间关系数学模型及动态张力的数值求解方法，并考虑柔体材料的弯曲扭转刚性及应力-应变的非线性性、空气阻力影响；2. 研究微细柔体运动形态几何特征参数的快速高质量图像测量方法，研究利用小波变换进行柔体形态图像的高速压缩、去噪、边缘检测等处理的方法和算法；3. 以纺纱工程中的纱线动态张力非接触实时在线检测为主要案例，研究其具体实现方法和关键技术基础，进行实验研究。

微细柔体动态张力在线检测是光纤、化纤、纺织生产中有待解决的重要课题，目前还缺乏有效的方法，本项目创新提出基于微细柔体运动形态的动态张力非接触在线测量方法，并开展其测量原理和相关技术基础研究，具有重要的学术价值和应用价值；研究结果可应用在光纤、纺纱、化纤等装备的研发中，对提升装备自动化智能化水平，实现产业转型和技术升级具有重要意义。主要取得以下研究进展：.1.研究建立了微细柔体动态张力非接触测量的理论基础，包括柔体运动形态几何特征参数、工艺参数、动态张力之间关系数学模型及动态张力的数值求解方法，并考虑柔体材料的弯曲扭转刚性及应力-应变的非线性性、空气阻力影响；具体地分别针对环锭纺纱、倍捻纺纱等典型纺纱过程，建立了其纱线动态张力与形态参数关系的理论模型；并探索了将有限元法引入纱线动态张力分析的方法。.2. 研究了微细柔体运动形态几何特征参数的快速高质量图像测量方法，针对柔体数字图像特点，研究利用小波变换进行柔体形态图像的高速压缩、去噪、边缘检测等处理的方法和算法；图像压缩方面，研究了DCT变换和几种小波方法对纱线气圈图像的压缩处理效果，结果表明sym4小波变换压缩图像的效率更高；图像去噪方面，研究了传统滤波器法、基于形态学的滤波去噪法、sym4小波去噪，结果表明，小波去噪方法的去除噪声的总体效果良好；边缘检测方面，研究了基于Sobel算子、LoG算子、Canny算子的边缘检测方法，结果表明，Canny算子效果更好。.3. 以纺纱工程中的纱线动态张力非接触实时在线检测为主要案例，研究了其具体实现方法和关键技术基础，并进行了实验研究；研究结果应用于直捻装备的纱线张力在线监测与智能控制，应用于自动丝网印花装备的织物张力分析检测，取得良好效果，获得省部级科技进步一等奖2项。