一种海岛丝织物开纤程度检测与分级标记方法及装置与流程

本发明涉及纺织染整在线检测，具体涉及一种海岛丝织物开纤程度检测与分级标记方法及装置。

背景技术：

1、海岛型复合纤维由海组分与岛组分复合纺丝制得，织成织物后经碱减量处理溶去海组分，使岛组分裸露形成单丝纤度极细的超细纤维，此工序称为开纤。开纤后单丝直径由约20微米降至1至3微米，织物由此获得柔软手感、细密绒感和良好的悬垂性，是麂皮绒、桃皮绒等超纤绒类面料的关键工序。开纤是否充分直接决定后道拉毛、磨绒的绒面效果与成品手感，然而现有生产方式中，开纤程度的评价存在以下缺陷：

2、其一，开纤程度只能依靠实验室破坏性检测。目前表征开纤程度的通行手段是称重法测定碱减量率，或裁取试样以扫描电镜观察纤维截面判断岛组分的裸露情况，此外还有吸水性测试、硬挺度测试等辅助手段。这些方法均须从织物上剪取试样，属破坏性检测，且检测周期以小时乃至天计，结果出来时织物早已下机，无法用于过程控制。

3、其二，碱减量率并不等同于真实开纤程度。碱减量率仅反映织物总失重，无法区分失重来自海组分的溶解还是岛组分被碱液腐蚀。实际生产中存在海组分尚未溶尽而岛组分已被过度腐蚀的情形，此时减量率数值看似达标，织物强力却已显著下降、布面出现异常起毛，即所谓过开纤；反之也存在减量率不足而判为欠开纤的情形。仅凭减量率这一间接指标无法区分上述两种失效方向。

4、其三，评价以缸批为单位，同一布卷内的开纤不匀无法发现。开纤在连续式开纤机或溢流缸中进行，碱液浓度随处理进程下降、织物在缸内的堆置状态和受液均匀性存在差异，同一布卷沿长度方向的开纤程度常有明显波动。现有抽样检测只能给出整批的平均水平，卷内的欠开纤段落被平均值掩盖，无从定位。

5、其四，缺陷在后道才暴露，损失被放大。欠开纤段落随布卷流入后道拉毛或磨绒工序，因纤维未充分分离而拉不出绒或绒感稀薄，此时才被发现，整卷织物已经过多道加工，返修需重新开纤而织物强力难以承受，往往整卷降等或报废。

6、其五，在线检测在客观条件上存在障碍。开纤机出布端处于湿态、高温、碱雾弥漫的环境，织物含水率高且波动，光学器件易被碱雾和蒸汽污染，这是至今未见开纤程度在线检测方案的客观原因。同时，织物在开纤前后通常已经染色或将要染色，布面颜色与组织结构差异极大，常规基于图像灰度与纹理特征的机器视觉方法在颜色干扰下难以给出稳定一致的评价。

7、因此，本领域需要一种能够在开纤过程中非破坏地、连续地测出织物开纤程度，并能定位与标记不良段落的方法与装置。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：如何在不剪取试样的前提下，于开纤机出布端在线、连续地获得织物的开纤程度；如何使该检测不受织物颜色与组织结构的干扰；如何克服出布端湿态高温碱雾环境对光学检测的影响；以及如何将检测结果转化为可定位、可流转、可被后道利用的分级与标记结果。

2、本发明的技术构思基于开纤前后织物光散射行为的本质变化。开纤前，海岛复合单丝直径约20微米，纤维表面平滑，入射的线偏振光以一次镜面反射为主，反射光的偏振态得以较好保持；开纤后，海组分溶去，岛组分裸露，单丝直径降至1至3微米，纱线内部形成大量微米级孔隙，光线在超细纤维束内发生多次散射，偏振态被大幅破坏。因此，反射光的退偏程度可直接表征海组分溶解的充分程度，即开纤程度。

3、尤为重要的是，退偏率取正交偏振图像强度与两个偏振通道强度之和的比值，染料对光的吸收同时作用于两个偏振通道，在比值中相互抵消，故退偏率对织物颜色不敏感。这使本发明区别于常规基于灰度与纹理特征的机器视觉检测方法，后者在深浅不一的染色织物上无法给出可比的量化结果。

4、为解决上述技术问题，本发明提供一种海岛丝织物开纤程度检测与分级标记方法，包括：s1、以实验室称重减量率或电镜岛组分裸露率为标定值，预先建立由退偏率至开纤程度指标的映射模型；s2、在开纤机出布端的检测工位以线偏振光照射织物，经平行与正交两个检偏通道同步成像并计算退偏率；s3、同步采集织物含水率与米长坐标；s4、以含水率对退偏率补偿归一化得到干态等效退偏率，输入映射模型得到开纤程度指标；s5、沿布长逐段重复，形成开纤程度曲线；s6、以上下双阈值分级，判定欠开纤段、合格段与过开纤段；s7、由检测工位下游的标记装置对不良段在织物边部作出物理标记，并将等级与米长坐标写入随卷流转的电子质量档案。

5、进一步地，线偏振光以15度至45度入射，两检偏通道经偏振分光棱镜由同一物镜分光以观察同一区域；补偿归一化以预先拟合的退偏率随含水率变化的补偿函数将实测值折算至基准含水率；可增采织物厚度作为蓬松度特征与退偏率共同输入模型；欠开纤占比超限时经开纤机控制接口下发降低车速、提高碱液浓度或延长处理时间的调节指令，出现过开纤段时下发反向调节并告警；物理标记采用布边喷码或贴标，电子质量档案随卷流转供后道拉毛磨绒按坐标避让或单独设定工艺；并按周期抽样以实验室实测值校正映射模型。

6、本发明还提供对应的装置，包括设于开纤机出布端的检测工位、偏振照明单元、含偏振分光棱镜与双图像传感器的偏振成像单元、含水率传感器、米长编码器、标记装置、边缘控制器和平台服务端；其中偏振照明与成像单元封装于设有光学窗口的遮光罩内，光学窗口外侧设风幕吹扫组件以阻隔碱雾与蒸汽。本发明还提供存储对应计算机程序的计算机可读存储介质。

7、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

8、第一，将开纤程度的检测由破坏性实验室抽样转变为非破坏性在线连续检测，织物无须剪样，检测与生产同步进行，结果可即时用于过程控制，而非事后追认。

9、第二，以退偏率作为开纤程度的表征量，其物理机理直接对应海组分溶解后超细纤维束的多次散射，比碱减量率这一总失重指标更贴近开纤的本质；且退偏率为两个偏振通道的强度比值，染料吸收在比值中抵消，检测结果不受织物颜色深浅与色相影响，在多品种多色号混线生产中仍具可比性。

10、第三，通过含水率补偿归一化解决了出布端湿态环境下水膜填充纤维孔隙、抑制多次散射从而压低退偏率的干扰，使在线实测值可折算为与实验室干态标定相一致的口径，这是在线检测得以成立的关键。配合光学窗口的风幕吹扫，解决了碱雾与蒸汽污染光学器件的问题。

11、第四，采用上下双阈值分级，不仅识别欠开纤，还能识别以往被减量率指标掩盖的过开纤，使因岛组分被腐蚀导致的强力下降与异常起毛得以提前拦截，两个失效方向同时受控。

12、第五，检测结果沿布长连续记录形成开纤程度曲线，卷内不匀首次得以定位。不良段在织物边部作出物理标记并以米长坐标写入电子质量档案随卷流转，后道拉毛、磨绒可据此避让或单独设定工艺，将以往整卷降等的损失压缩为段落处置。

13、第六，检测结果经开纤机控制接口反馈用于调节车速、碱液浓度与处理时间，使开纤由开环的经验作业转为有实测反馈的闭环控制。

1.一种海岛丝织物开纤程度检测与分级标记方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、预先建立开纤程度映射模型：取海岛丝织物样本经不同程度的开纤处理，以称重法测定的碱减量率和以电镜观察织物纤维截面测定的岛组分裸露率中的至少一项作为各样本开纤程度的标定值，同时采集各样本的退偏率，建立由退偏率至开纤程度指标的映射模型；s2、在开纤机出布端设置的检测工位处，以线偏振光照射运行中的织物，并经平行检偏通道和正交检偏通道分别同步成像，得到平行偏振图像和正交偏振图像，所述平行检偏通道的偏振方向与所述线偏振光的偏振方向相平行，所述正交检偏通道的偏振方向与所述线偏振光的偏振方向相正交；根据所述平行偏振图像的强度和所述正交偏振图像的强度计算所述织物的退偏率，所述退偏率为正交偏振图像的强度与平行偏振图像的强度和正交偏振图像的强度之和的比值；s3、同步采集所述检测工位处织物的含水率，以及所述织物沿其长度方向的米长坐标；s4、以所述含水率对所述退偏率进行补偿归一化，得到干态等效退偏率，将所述干态等效退偏率输入所述开纤程度映射模型，得到该织物段的开纤程度指标；s5、随织物运行沿其长度方向逐段重复步骤s2至s4，得到所述开纤程度指标随所述米长坐标变化的开纤程度曲线；s6、将各织物段的开纤程度指标与预设的开纤程度下限阈值和开纤程度上限阈值比较，低于所述下限阈值的判定为欠开纤段，高于所述上限阈值的判定为过开纤段，位于所述下限阈值与上限阈值之间的判定为合格段；s7、由设置于所述检测工位下游的标记装置，对所述欠开纤段和所述过开纤段在织物边部作出物理标记，并将该织物段的判定等级与所述米长坐标写入随布卷流转的电子质量档案。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s2中，所述线偏振光以相对于织物平面法线成15度至45度的入射角照射所述织物，所述平行检偏通道和所述正交检偏通道由同一物镜经偏振分光棱镜分光后形成，使两个检偏通道观察织物上的同一区域。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s4中所述补偿归一化按下述方式进行：预先测定同一织物在不同含水率下的退偏率，拟合得到退偏率随含水率单调变化的补偿函数；在线检测时，以实测含水率代入所述补偿函数，将实测退偏率折算为该织物在预设基准含水率下的退偏率，作为所述干态等效退偏率。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s3中还同步采集所述检测工位处织物的厚度，以所述织物在开纤前后的厚度增量作为蓬松度特征；步骤s4中将所述干态等效退偏率与所述蓬松度特征共同输入所述开纤程度映射模型，得到所述开纤程度指标。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括工艺反馈步骤：当所述欠开纤段的长度在已检测织物长度中的占比超过设定值时，经开纤机控制接口向开纤机下发工艺调节指令，所述工艺调节指令包括降低车速、提高碱液浓度和延长处理时间中的至少一项；当出现所述过开纤段时，输出降低碱液浓度或缩短处理时间的调节指令并发出告警。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s7中所述物理标记包括在织物边部喷印色码和在织物边部粘贴标签中的至少一种，所述色码或标签的形式与所述判定等级相对应；所述电子质量档案随布卷流转至后道工序，后道的拉毛或磨绒工序按照所述电子质量档案中记载的米长坐标，对所述欠开纤段和所述过开纤段避让处理或单独设定工艺参数。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括模型校正步骤：按设定周期在已检测的织物中抽取样本，以称重法测定其碱减量率或以电镜观察其岛组分裸露率，得到该样本开纤程度的实测值，将所述实测值与同一米长坐标处由所述开纤程度映射模型给出的开纤程度指标相比对，以两者的偏差对所述开纤程度映射模型进行校正。

8.一种海岛丝织物开纤程度检测与分级标记装置，其特征在于，包括：检测工位，设置于开纤机出布端，包括使运行中的织物张紧展平的导辊组；偏振照明单元，包括光源和设置于所述光源出射侧的起偏器，用于以线偏振光照射所述检测工位处的织物；偏振成像单元，包括物镜、偏振分光棱镜以及分别位于所述偏振分光棱镜两个出射面的第一图像传感器和第二图像传感器，所述第一图像传感器接收偏振方向与所述线偏振光的偏振方向相平行的分量以形成平行偏振图像，所述第二图像传感器接收偏振方向与所述线偏振光的偏振方向相正交的分量以形成正交偏振图像；含水率传感器，设置于所述检测工位处，用于测量所述织物的含水率；米长编码器，用于测量所述织物沿其长度方向的米长坐标；标记装置，设置于所述检测工位的下游，用于在所述织物的边部作出物理标记；边缘控制器，分别与所述偏振成像单元、所述含水率传感器、所述米长编码器和所述标记装置连接，用于根据所述平行偏振图像的强度和所述正交偏振图像的强度计算退偏率，以所述含水率对所述退偏率补偿归一化得到干态等效退偏率，由开纤程度映射模型得到开纤程度指标，将所述开纤程度指标与开纤程度下限阈值和开纤程度上限阈值比较以判定欠开纤段、合格段和过开纤段，并驱动所述标记装置对所述欠开纤段和所述过开纤段作出物理标记；平台服务端，与所述边缘控制器通信连接，用于存储所述开纤程度映射模型、记录开纤程度指标随米长坐标变化的开纤程度曲线，并生成随布卷流转的电子质量档案。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述偏振照明单元和所述偏振成像单元均封装于遮光罩内，所述遮光罩朝向织物的一侧设有光学窗口；所述光学窗口的外侧设有风幕吹扫组件，所述风幕吹扫组件包括与洁净压缩空气源连通的条缝风口，所述条缝风口沿平行于所述光学窗口表面的方向吹出气流，以阻隔开纤机出布端的碱雾和蒸汽附着于所述光学窗口。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7任一项所述的海岛丝织物开纤程度检测与分级标记方法。