基于逆投影变换的纱筒纱线余量检测算法

纱筒纱线余量检测是纺织行业自动化生产过程中的重要一环,针对目前纱线余量检测算法检测精度低的问题,提出一种基于三点逆投影变换模型的纱筒纱线余量检测技术。根据实际生产过程中相机与纱筒的位置关系,建立三点逆投影变换模型进行初步矫正。为得到更好的图像矫正结果,设置补偿矩阵并根据内外筒位置信息优化变换矩阵,最后将逆投影变换后的图像按照改进的椭圆坐标变换模型展开为矩形,根据余量计算准则计算得到纱筒纱线余量。在自主搭建的检测平台上进行实验,结果表明,本文算法检测精度在5 mm以内,基本满足实际生产要求,可为纺织产业自动化生产提供依据。

基于自抗扰控制的圆纬机恒张力输纱控制系统设计

针对当前圆纬机积极式送纱方式中存在的纱线张力及输送速度不可任意调节、纱线张力波动大等问题,提出了一种可为圆纬机输送恒定张力纱线的输纱控制系统。构建了以无刷直流电动机速度环为内环、以纱线张力为外环的纱线恒张力双闭环反馈控制系统,通过自抗扰控制技术获取纱线实时动态指标,并对无刷直流电动机目标转速进行调整,最后通过磁场定向控制技术驱动无刷直流电动机。详细阐述了纱线张力的形成机制、纱线恒张力输送控制方案、系统硬件设计及控制算法。输纱测试表明,该控制系统可实现多种类型纱线的恒定张力输送。其中,棉纱张力波动标准差为1.5 cN(300 m/min测试条件),氨纶包芯纱的张力波动标准差为0.33 cN(240 m/min测试条件)。输纱速度的调节范围为0~600 m/min,纱线张力的控制范围为2.0~50.0 cN。

基于轻量化卷积神经网络的纬编针织物组织结构分类

为解决纬编针织物组织结构自动分类时现有方法计算量偏大的问题,基于轻量化卷积神经网络,提出了一种改进的纬编针织物组织结构分类方法。采集纬编针织物组织双面的图像,以准确判断其结构类型。在特征提取步骤中,引入了注意力机制模块,修正各个层次特征在通道域和空间域的权重。构建的双分支网络架构能并行提取织物双面的特征信息。在分类阶段,采用了串行策略来融合高维特征向量,以确定纬编针织物组织所属类别。使用准确率、宏精确率、宏召回率以及宏F_(1)评估模型的性能,并统计了参数量和计算复杂度衡量模型的资源消耗。实验结果显示,对于纬编针织物特殊的结构特点,双分支网络架构具有很好的适应性。改进后的模型增强了不同组织间的特征区分度,在受到角度旋转、尺度改变、光照条件变化等干扰下,本文方法的分类准确率可达99.51%,且保持了较小的资源消耗。

无缝内衣机调密机构动力学特性研究

针对现有无缝内衣机中密度电动机输出力矩不稳定、测量困难等问题,研究无缝内衣机调密机构动力学特性。结合无缝内衣机成圈及密度调节工艺,建立调密机构三维模型,得到三角滑块推力与电动机转矩间数学关系,运用SolidWorks Motion模块对调密机构进行动力学仿真。搭建调密机构力学测试平台,将测试推力值代入推力与电动机转矩间数学关系计算。结果表明:测试结果与仿真数据相差3.81%,证明理论及建模仿真正确性,给现有无缝内衣机密度调节控制方案中电动机输出力矩控制提供参考。

双组分织物含水率的微波谐振腔法测量技术

针对染整过程中多组分织物含水率准确检测问题,提出了一套基于微波谐振腔法的织物含水率检测系统。首先,基于Bruggeman-Hanai介电混合模型,结合织物结构特征建立了单组分织物含水率与介电常数的关系模型;通过考虑织物厚度与多组分织物组分配比的影响,建立了双组分织物含水率介电常数模型。接着,开展湿度均匀的纯棉、涤纶、混纺织物的介电常数测量实验,采用贝塞尔拟合方法,得到双组分织物介电常数模型的系数,从而获得了不同材质、厚度、组分配比下织物含水率与介电常数的关系模型。通过比较实验织物样品含水率与理论模型预测结果发现,二者吻合较好,均方根误差小于5%,从而验证了双组分织物含水率介电模型的可行性,为后续纺织品含水率检测提供技术支撑。

基于改进Yolov5模型的纱筒余纱量检测方法

为实现针织圆纬机纱架上纱筒余纱量的实时检测,提出一种深度学习与传统图像处理相结合的检测方法。通过优化Yolov5的主干网络并加入Shuffle-Attention注意力机制,利用改进后模型在图像中检测并框出纱筒位置;然后利用透视变换、均值偏移、canny轮廓检测、闭操作等处理获取纱筒内外圆轮廓,设计基于梯度下降的圆拟合算法,拟合纱筒内外圆的轮廓,得到纱筒的内外圆半径;最后结合小孔成像的原理完成纱筒余纱量的测量。结果表明:改进后的Yolov5模型在纱筒检测精度上达到99.5%,检测速度可达20帧/s,同时模型参数减少至3.255×106可检测的最小纱筒余纱量为3 mm,当纱筒余纱量小于3 mm后,将其视为空筒,进行延时更换。本文算法拟合圆所花费时间是传统霍夫圆检测算法的1/4左右,因此可满足针织车间的实际应用需求。

基于自适应Loess的纱线张力信号处理方法

为保持针织系统中纱线张力的稳定并解决纱线张力检测过程中的噪声干扰问题,提出了一种基于自适应Loess的纱线张力信号优化方法。通过信号特征分析,将纱线张力结果划分为周期性信号、奇异点信号、高频干扰信号和低频耦合干扰信号。为消除这些干扰信号,提出了相应的数据处理方法:限幅滤波去除奇异点信号、低通滤波消除高频干扰信号以及改进的Loess方法去除低频耦合干扰信号。在3种不同情况的张力信号上验证了该方法的可靠性。实验结果显示,自适应Loess算法能有效平滑张力波动,提升信噪比分别达25.014%、27.661%、25.276%,证明了该方法在不同情况下的有效性和稳定性,为针织系统中纱线张力的稳定性和生产效率的提升提供了可行的解决方案。

基于深度学习的多孔材料渗透率预测研究进展

渗透率作为描述多孔材料流动性能的重要指标,在机械、能源等领域有着广泛的应用。经验关系式作为传统的多孔材料渗透率预测方法,往往通过实验统计法建立,在通用性、预测精度方面存在不足。近年来,基于深度学习构建渗透率预测模型的方法受到了众多学者的关注,在解决经验关系式存在的不足方面表现出很好的前景。为此,围绕基于深度学习的多孔材料渗透率预测建模方法,首先阐述了深度学习技术在结构模型重构中的应用及发展趋势,然后综述了结构参数-渗透率、图像-渗透率以及图像-流场-渗透率快速预测建模方法的基本原理和研究进展,最后展望了该领域的研究方向,以及对多孔材料制造系统性能提升方面的前景。

基于改进甲壳虫全域搜索算法的机织物疵点检测

为解决深度学习模型在面对跨场景的织物疵点检测时存在泛化性能差的问题,在甲壳虫全域搜索算法(BAS)的基础上添加了本地搜索能力构建了一种基于甲壳虫算法的混合算法,该算法可具体分为训练阶段和检测阶段。在训练阶段,通过对无疵点织物进行训练构建二维Gabor滤波器,然后使用改进BAS的混合模型对Gabor滤波器的参数进行了优化,使改进后的算法具备全局搜索和局部搜索的能力;在检测阶段,根据在训练阶段获得最佳参数构造Gabor滤波器,对待检测的织物图像进行卷积运算,并对卷积后图像进行二值化处理,最终识别待测试织物是否含有疵点。实验结果表明:该方法的特征提取具有良好的类别区分性,更加集中在疵点范围内,检测准确率可达99.26%,具有良好的稳定性和泛化性能。

基于随机共振-反向传播算法的压电选针器渐变失效检测

针对压电式选针器在提花过程中故障特征难以判断的问题,提出了一种基于随机共振-反向传播(SR-BP)算法的压电选针器渐变失效检测方案。研究压电选针器提花过程中驱动件的运动状态及其双向压电效应产生的电信号,对渐变失效状态下的压电陶瓷驱动件内部电信号进行随机共振(SR)故障诊断。提取振动序列的时域及频域参数与SR参数生成训练样本,通过算法使特征参数匹配出最优SR参数,将压电选针器振动信号与噪声信号混入SR参数形成的非线性系统中,观察该系统输出量的时域和频域变化达到快速检测故障的目的。研究结果表明:选针器失效后时域特征在30~350 Hz将发生明显差异,全参数的SR-BP故障检测方法的精确度可达到97.5%,信噪比达到7.36 dB,可有效地对压电选针器进行故障检测。

基于K-近邻算法改进粒子群-反向传播算法的织物质量预测技术

为解决现有下机织物质量差异性较大且传统验布环节时间较长等问题,提出基于K-近邻(KNN)算法改进粒子群-反向传播(PSO-BP)算法的织物质量等级预测方法。首先分析织物质量预测模型,整理织物疵点类型与织物质量等级分类,并根据织物疵点特征将疵点划分为6类;其次选取14种影响织物质量的因子作为模型输入量;然后详细介绍依据KNN与PSO原理进行织物质量预测流程;最后以浙江兰溪某纺织厂近3个月16186条织物生产数据为例,建立织物质量预测模型。结果显示:该技术对织物质量预测的准确率达到98.054%,且训练时长仅需4.8 s,在保证织物质量预测准确性的同时,极大缩短了检测时间,提高了织造车间生产效率。

基于奇异值分解算法的非接触纱线张力测量

为解决目前接触式纱线张力检测易对纱线运动产生干扰的现状,设计了基于图像处理的非接触式纱线张力测量系统。使用高速相机结合纱线弦振动理论基础和图像处理技术采集运动状态纱线图像信息。利用奇异值分解算法通过视频图像数据降维、重组振动位移提取、迭代去噪等操作获取振幅频率信息。借助快速傅里叶变换将纱线振动时域特性转换为频域特性并绘制频域图及时域图,最后搭建纱线振动监测实验平台检验算法的可行性和可靠性。结果表明:纱线张力和纱线频率具有正相关性,当纱线张力在50~80 cN之间时,通过对比实验得到算法求解的纱线张力与实际测量的张力绝对误差小于10%,可较好地反映纱线实时张力情况。基于机器视觉的非接触式纱线张力具有安装简单,实时性强,精度高等特点,避免了接触式张力测量方法存在的损伤纱线和测量精度受工艺环境干扰等弊端。

袜类三维模型生成编织参数方法及其应用

对于具有高精度设计要求的压力袜、医疗袜等定制产品,现有定制设计方法仅能保证足长、足高等关键数据准确性,存在无法全方位满足定制用户足部数据要求的问题。基于模拟编织的思想,提出了一种由袜子三维模型全自动生成模拟袜机编织的编织路径图的方法。其中编织路径图的生成方法为:采样点由袜口开始沿着采样轴方向在袜类三维模型表面迭代采样用以模拟圆袜机的逐圈编织,并在采样过程中根据采样轴与三维模型顶点法向量的夹角调整线圈高度,直至完成袜头部分的迭代采样。然后将得到的编织路径图进行编译,得到各线圈圈高参数以及各部段圈数参数。最后以该参数修改WLT-6F袜机编织所需的链文件进行上机编织。对比样品与输入三维模型的尺寸差距,其误差处于4.1%以内。

云边端协同下的织机设备信息采集与监测系统

针对现阶段采用传统单一化上层云端对织造信息进行集中管理,易产生信息传输困难、可靠性低等情况,设计了一套基于云边端协同的织机设备信息采集与监测系统。首先,从中心云端、边缘端和设备终端对系统的总体架构进行设计;再从信息通信协同、数据存储协同和计算服务协同这3个方面对织机设备信息的通信、存储和应用服务展开研究;最后,以石家庄某织布车间的必佳乐OMNIPLUS-340型喷气织机作为测试对象验证系统的可靠性。结果表明,与纯云端通信模式对比,所设计系统平均通信延迟时间下降了20.8 s,平均通信吞吐率下降了446.58 Mb/h,为织造智能化生产提供了高可靠、高质量的数据支撑。

基于Ω漩涡识别方法探究转杯凝聚槽漩涡对纺纱质量的影响

为了更为准确地识别与分析转杯纺转杯内复杂多变流场中的涡流情况,提出了一种结合Ω漩涡识别方法和图像处理的漩涡识别技术。文章对Fluent仿真得到的转杯流场进行了分析,得到了凝聚槽平面的漩涡数量与面积,并进一步探究了凝聚槽内漩涡分布对纱线质量的影响。结果表明:Ω漩涡识别方法对凝聚槽漩涡有较好的捕捉效果,经过图像处理后可以定量化分析转杯内部气流流场的涡流情况;凝聚槽内漩涡主要分布在输纤通道出口处以及背后气流交汇处;随着转速的提升,转杯凝聚槽内细小漩涡面积增加,不利于纱线聚合;较大直径转杯凝聚槽部位漩涡面积更小,有利于纤维聚合。文章通过图像识别的方式探究转杯内流场的漩涡分布特征,为优化转杯纺结构提供了一定理论支持。

针织装备的智能制造及互联互通标准验证

为解决目前针织行业内针织设备接口不统一,设备难以实现互联互通及互操作等诸多问题,制定了针织机械网络通信接口系列行业标准。这些标准规范针织装备,包括横机、圆纬机和经编机的通信接口和数据协议,实现标准内设备互联互通及互操作。同时建设不少于3个试验验证平台,分别对横机、圆纬机和经编机的互联互通方法及可靠性进行试验验证,以期在验证的基础上进行行业示范和推广。对于现役装备,通过制定网关标准将其纳入标准范围。

适应多类型纱筒的换筒末端执行器关键技术

为解决现有换筒夹持机构无法适用于不同规格纱筒抓取的问题,根据针织生产车间纱架结构特征和纱筒更换工艺流程,设计了由夹爪机构、刹车机构、离合机构、推纱机构、翻转机构等组成的换筒末端执行器,该末端执行器可通过外扩电动机和外张气缸分别调节夹爪收缩尺寸以及夹爪间角度,以适用于不同类型的纱筒抓取。在机构设计过程中,不仅对各组成部分及其运动原理进行分析,还通过ANSYS Workbench软件对不同直径和不同长度的夹爪进行了静力学仿真,得出夹爪的直径为18 mm、长度为58 mm时可满足设计要求。同时研制样机,并进行了不同规格圆柱筒和圆锥筒的抓取实验。实验结果表明:该换筒末端执行器能够稳定、快速抓取内径为20~65 mm、质量不大于6 kg的纱筒,可应用于圆型纬编针织生产线。

基于自适应模拟退火算法的整经准备车间排产模型

为解决织造企业整经准备车间在多约束条件下的生产效率低下及经轴利用率低的问题,在考虑经纱总根数、订单米数、经轴绕卷纱线长度、经轴绕卷纱线根数等约束条件的情况下,以开轴数和加工时间为目标函数,建立满足拼缸条件的整经准备车间生产关系主从优化关联模型。提出了基于自适应模拟退火算法的整经准备车间生产调度方案,通过引入自适应退火因子有效解决传统模拟退火算法计算效率低及容易陷入局部最优解的缺点,并根据企业实际生产案例进行仿真实验。结果表明:该自适应模拟退火算法能够有效地提升纺织企业整经生产调度效率,提升经轴利用率;且该方法提升整经准备车间运行效率和经轴利用率的能力要优于其它算法。

静电荷感应式断纱传感器设计

针对基于光电非接触式及图像处理式的断纱检测方式对车间生产环境、安装位置、安装角度要求高且设备昂贵等问题,根据静电感应式检测基本原理,设计了静电荷感应式断纱传感器,对其总体结构及关键模块进行理论分析及实验测试,并搭建了静电荷感应式断纱传感器试验台对该传感器的功能进行测试。结果表明:虽然运动纱线速度及其材料是影响静电荷感应式断纱传感器的主要影响因素,但这两个因素所导致的电压波动在静电荷感应式断纱传感器关键模块后端输出点的数值远小于运动纱线在断裂和未断裂状态之间切换时所产生的电压波动。因此,检测静电荷感应式断纱传感器关键模块后端输出点的电压值,可实现对运动纱线断纱情况的准确判断。

针织装备云平台的构建技术

为实现对针织装备的监测与控制,各针织企业主要采用各自建网和单独研发管理系统等方式,存在布网困难、无法互联互通、成本高等问题。提出采用布局便捷、成本低的无线局域网络,并接入互联网,构建统一的机联网平台,设计针织装备统一的互联互通协议,涵盖圆纬机、横机、经编机等3类主要针织装备,实现各企业的针织装备与云平台间能直接进行数据交互,云平台对生产数据实时处理,并存入云数据库系统,为针织企业提供统一的MES等服务功能。结果表明:针织装备通过云平台实现了互联互通,基本满足企业基于云平台的管理需求,并为针织行业奠定了大数据分析基础。