一种用于竹篾接长系统的竹篾等效弹性模量在线预测方法

本发明涉及竹篾加长领域，尤其涉及一种用于竹篾接长系统的竹篾等效弹性模量在线预测方法。

背景技术：

1、竹篾是竹制家具、竹编制品、竹基复合材料和竹质结构件的重要基础原料。由于单根竹篾原料长度有限，且天然竹材在生长、运输、干燥和机械加工过程中容易产生裂纹、虫孔、霉腐、竹节异常、缺边及局部厚薄不均等缺陷，为满足连续化生产与长尺寸使用要求，通常需要对长度较短的竹篾进行连续接长处理。

2、申请人于2025年10月28日提交了申请号为20251117168x的实用新型专利，在该专利中提到了竹篾接长系统的具体结构，给出了如何实现接长，但是没有提到在接长的过程中对相关数据的检测，无法及时地获取接长后的竹篾质量。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种用于竹篾接长系统的竹篾等效弹性模量在线预测方法，用于解决上述技术问题。

2、为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种用于竹篾接长系统的竹篾等效弹性模量在线预测方法，竹篾接长系统包括沿着竹篾移动的方向依次设置在前端双视角缺陷检测单元、切断、涂胶和压实单元、胶接后双视角检测单元、定宽组件、宽度检测组件、独立模量检测模块和位置同步模块；所述方法具体包括如下步骤：

3、步骤一、前端双视角缺陷检测单元获取竹篾接长前的上表面图像和侧面图像，胶接后双视角检测单元获取接长后竹篾段和接头的上表面图像和侧面图像，定宽检测组件获取竹篾段和机头的上表面图像，对得到的图像进行处理得到图像特征向量;

4、步骤二、获取独立模量检测模块检测的原始力学检测数据并对原始力学检测数据进行处理得到力学响应特征向量；

5、步骤三、获取每个竹篾段或接头的接长工艺参数向量；

6、步骤四、将得到的图像特征向量、力学响应特征向量和接长工艺参数向量进行标准化处理得到融合后的特征向量；

7、步骤五、将融合特征向量输入到模量预测模型对接长竹篾的等效弹性模量进行预测。

8、优选地，所述步骤一具体包括如下步骤：

9、步骤11、前端双视角缺陷检测单元获取竹篾接长前的上表面图像和侧面图像，胶接后双视角检测单元获取接长后竹篾段和接头的上表面图像和侧面图像，并将得到的图像采用位置同步模块与对应的竹篾段或接头的图像进行匹配；

10、步骤12、将步骤11得到的对应于第k段的竹篾段或接头的所有图像依次输入到yolov8-seg实例分割模型，得到缺陷元组：

11、，  （1）

12、其中，为yolov8-seg实例分割模型输出的第n个缺陷元组，为第n个缺陷的缺陷类型，为第n个缺陷的检测框，

为第n个缺陷的分割掩膜，为第n个缺陷的置信度；

13、步骤13、根据得到的缺陷元组得到每个竹篾段或接头的图像特征向量：

14、， （2）

15、其中，为第k个竹篾段或接头的图像特征向量，为第k个竹篾段或接头内所有缺陷的缺陷区域面积之和，为第k个竹篾段或接头内所有缺陷的裂纹长度之和，为第k个竹篾段或接头内所有缺陷的最大边缘破损深度，为第k个竹篾段或接头内所有缺陷中的最大纤维翘起高度，为第k个竹篾段或接头内的胶层覆盖率，为第k个竹篾段或接头内的溢胶率，为第k个竹篾段或接头的搭接长度，实际中只有接头具有搭接长度，但是编号k是按照竹篾段和接头整体进行编号的，为第k个竹篾段或接头的接头错位量，为第k个竹篾段或接头的接头偏斜角，为第k个竹篾段或接头的接头厚度变化量，为第k个竹篾段或接头的竹篾宽度，为第k个竹篾段或接头的宽度波动量，为第k个竹篾段或接头的边缘毛刺面积。

16、优选地，所述步骤二具体包括如下步骤：

17、步骤21、通过独立模量检测模块获取力传感器采集的加载力、激光位移传感器采集的竹篾或接头的位移或挠度、磁尺采集的加载机构的竖向位移、独立模量检测模块中的伺服电机或伺服驱动器反馈的竹篾输送位置和输送速度 ；

18、步骤22、采用位置同步模块将加载力、位移或挠度、竖向位移、竹篾输送位置和输送速度与对应的竹篾段或接头进行匹配；

19、步骤23、对于第个竹篾段或接头，以其到达力学检测区域的时刻为基准，截取时间窗口，在所述时间窗口内，得到原始力学检测数据：

20、  （3），

21、其中，；

22、步骤24、对得到的原始力学检测数据进行特征提取得到力学响应特征向量：

23、   （4），

24、其中，为所述时间窗口内第k个竹篾段或接头的加载力最大值，为所述时间窗口内第k个竹篾段或接头的平均加载力，为所述时间窗口内第k个竹篾段或接头的加载力的波动量，由获取的加载力最大值减去加载力最小值得到，为所述时间窗口内第k个竹篾段或接头的最大位移或最大挠度，为位移或挠度变化量，为力-位移斜率，为所述时间窗口内第k个竹篾段或接头的平均输送速度，为所述时间窗口内第k个竹篾段或接头的单位长度能量响应。

25、优选地，步骤三、接长工艺参数向量表示如下：

26、   （5），

27、其中，为伺服实际输送速度，为伺服加速度或加减速参数，为伺服定长输送长度，为涂胶量，为压接时间，为竹篾宽度，为竹篾厚度，为第个接头的搭接长度。

28、优选地，所述步骤四具体包括如下步骤：

29、步骤41、对图像特征向量、力学响应特征向量和接长工艺参数向量进行标准化处理得到标准化后的图像特征向量、力学响应特征向量和接长工艺参数向量；

30、步骤42、将标准化后的图像特征向量、力学响应特征向量和接长工艺参数向量进行特征融合，得到融合特征向量：

31、   （6），

32、其中，,为权重系数，分别用于调节图像特征、力学响应特征和工艺参数在模量预测中的权重，。

33、优选地，步骤五、所述模量预测模型表达式如下：

34、   （7），

35、其中，为第个竹篾段或接头在修正位置坐标处的等效弹性模量预测值，为第棵回归树，为回归树数量。

36、优选地，还包括步骤六、按照预设的弹性模量阈值，对预测的等效弹性模量的预测值进行等级判定：

37、   （8），

38、其中，为第个竹篾段或接头的模量等级，和为预设模量阈值。

39、优选地，步骤八、当连续多个接头的模量等级降低时，对工艺参数进行补偿调节：

40、   （9），

41、其中，为下一接头对应的工艺参数向量，为当前工艺参数向量，为补偿系数向量，为目标等效弹性模量，为当前预测等效弹性模量。

42、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

43、本发明能够根据检测的数据实现对接长后的竹篾的弹性模量的预测，并且在预测的过程中考虑了多个参数，能够使预测的更加准确。

1.一种用于竹篾接长系统的竹篾等效弹性模量在线预测方法，竹篾接长系统包括沿着竹篾移动的方向依次设置在前端双视角缺陷检测单元、切断、涂胶和压实单元、胶接后双视角检测单元、定宽组件、宽度检测组件、独立模量检测模块和位置同步模块；其特征在于，所述方法具体包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的预测方法，其特征在于，所述步骤一具体包括如下步骤：

3.根据权利要求1所述的预测方法，其特征在于，所述步骤二具体包括如下步骤：

4.根据权利要求1所述的预测方法，其特征在于，步骤三、接长工艺参数向量表示如下：

5.根据权利要求1所述的预测方法，其特征在于，所述步骤四具体包括如下步骤：

6.根据权利要求1所述的预测方法，其特征在于，步骤五、所述模量预测模型表达式如下：

7.根据权利要求1所述的预测方法，其特征在于，还包括步骤六、按照预设的弹性模量阈值，对预测的等效弹性模量的预测值进行等级判定：

8.根据权利要求1所述的预测方法，其特征在于，步骤八、当连续多个接头的模量等级降低时，对工艺参数进行补偿调节：