基于圖像處理的紗線張力測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)

彭來(lái)湖, 蔣 靜

(1.浙江理工大學(xué), 浙江 杭州 310000;2.浙江理工大學(xué)龍港研究院, 浙江 溫州 325000)

0 引言(Introduction)

紗線張力的穩(wěn)定性影響紡紗到針織的每個(gè)流程,在紡紗工藝過(guò)程中,紗線張力大于紗線能夠承受的最大強(qiáng)力時(shí)就會(huì)發(fā)生斷紗現(xiàn)象,紗線張力過(guò)小則會(huì)出現(xiàn)紗線卷繞成型的問(wèn)題[1-2];此外,在針織工業(yè)中紗線張力過(guò)大會(huì)出現(xiàn)織物起皺、皺褶和厚度不均等問(wèn)題;紗線張力偏小則會(huì)導(dǎo)致織物不平整,影響織物的柔韌性和彈性,因此需要對(duì)紗線張力進(jìn)行實(shí)時(shí)控制[3]。

隨著圖像處理技術(shù)的高速發(fā)展和高速攝像機(jī)的分辨率和幀率的提升,圖像處理識(shí)別紗線張力成為非接觸式紗線張力測(cè)量的主要研究方向之一。機(jī)器視覺(jué)技術(shù)近年得到快速發(fā)展,在測(cè)量振動(dòng)頻率以及振幅上已有大量應(yīng)用,KIM[4]使用普通佳能數(shù)碼相機(jī)采集設(shè)置了多個(gè)標(biāo)靶的纜繩振動(dòng)圖像,并通過(guò)多模板匹配算法實(shí)現(xiàn)了這多個(gè)纜繩振動(dòng)頻率的提取,并通過(guò)相關(guān)計(jì)算得出纜繩的相關(guān)參數(shù)信息。

為了實(shí)現(xiàn)非接觸式紗線張力實(shí)時(shí)測(cè)量,本文基于紗線諧振頻率與紗線張力的關(guān)系,提出了基于圖像處理獲取紗線振動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)紗線張力精準(zhǔn)、快速及實(shí)時(shí)的測(cè)量方法。

1 基于機(jī)器視覺(jué)的紗線張力測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)(Design of yarn tension measurement system based on machine vision)

現(xiàn)階段,市場(chǎng)上采用的大多為接觸式張力測(cè)量方案,雖然其成本低,但是接觸式測(cè)量方法會(huì)影響紗線的運(yùn)行狀態(tài),測(cè)量元件存在使用壽命短、維修成本高的問(wèn)題,因此非接觸式紗線張力測(cè)量方法成為當(dāng)前紗線張力測(cè)量的主要研究方向。目前使用的非接觸式張力檢測(cè)方法有紗線直徑陰影檢測(cè)法、氣圈形態(tài)理論、電渦流傳感器、光電傳感器以及噪聲分離檢測(cè)法等。這些檢測(cè)方案雖然可以實(shí)現(xiàn)非接觸式紗線張力測(cè)量,但是氣圈形態(tài)理論只能實(shí)現(xiàn)紡紗機(jī)械中存在氣圈的紗線張力測(cè)量,而電渦流傳感器會(huì)受到外界電流和磁場(chǎng)的干擾。綜上,非接觸式紗線張力測(cè)量系統(tǒng)由于發(fā)展時(shí)間短,存在受到外界環(huán)境影響、測(cè)量精度不高等問(wèn)題,因此在實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量的基礎(chǔ)上,需要提高測(cè)量速度和穩(wěn)定性,減少外界環(huán)境對(duì)測(cè)量精度的影響。機(jī)器視覺(jué)作為新興發(fā)展方向,適用于非接觸式紗線振動(dòng)頻率提取和紗線張力測(cè)量,并且測(cè)量精度高、速度快、可靠性強(qiáng)[5]。

本文采用高速攝像機(jī)采集紗線振動(dòng)的時(shí)序圖像,并使用振動(dòng)位移提取算法提取紗線振動(dòng)的時(shí)變曲線,使用快速傅立葉變化將紗線振動(dòng)的時(shí)域關(guān)系轉(zhuǎn)化為頻域關(guān)系,通過(guò)弦振動(dòng)理論得出的紗線諧振頻率與張力之間的數(shù)量關(guān)系確定紗線張力。

1.1 紗線振動(dòng)視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)構(gòu)建

通過(guò)對(duì)紗線諧振情況的分析以及機(jī)器視覺(jué)提取紗線振動(dòng)位移的試驗(yàn),提出一種以高速攝像機(jī)測(cè)量紗線張力的系統(tǒng),紗線張力測(cè)量系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 紗線張力測(cè)量系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Functional structure of the yarn tension measurement system

該紗線張力測(cè)量系統(tǒng)可以分成紗線激振模塊、圖像采集模塊和圖像處理部分。紗線激振模塊通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)壓縮空氣產(chǎn)生高速氣流讓兩個(gè)握持點(diǎn)之間的紗線振動(dòng),通過(guò)高速氣流持續(xù)引起的紗線振動(dòng)屬于紗線的諧振情況,其諧振頻率與紗線自激振動(dòng)頻率近似,紗線激振的方式如圖2所示[6]。圖像采集模塊是通過(guò)高速攝像機(jī)選擇合適的幀率采集施加外加激勵(lì)的紗線振動(dòng)視頻,在拍攝過(guò)程中需要外加光源進(jìn)行燈光補(bǔ)足,簡(jiǎn)化圖像處理步驟,提高圖像處理速度;圖像處理部分通過(guò)算法提取紗線的振動(dòng)位移,并繪制出紗線的時(shí)變曲線,使用快速傅立葉變化計(jì)算紗線的振動(dòng)頻率,進(jìn)一步通過(guò)紗線諧振頻率與紗線張力之間的關(guān)系得出紗線張力的變化情況。

圖2 紗線激振方式示意圖Fig.2 Diagram of yarn excitation method

1.2 紗線張力測(cè)量原理

紗線張力是紡織品生產(chǎn)中的一項(xiàng)重要參數(shù)。紡織品生產(chǎn)中,紗線在生產(chǎn)流程中大多處于軸向運(yùn)動(dòng)。許多學(xué)者針對(duì)軸向運(yùn)動(dòng)的弦線振動(dòng)頻率做了研究,SACK[7]以在恒定速度和張力下的均勻弦為研究對(duì)象,得出可以用兩端夾緊的弦的共振頻率估算諧波頻譜共振頻率的結(jié)論。周泰[8]在理想弦振動(dòng)的基礎(chǔ)上得出運(yùn)動(dòng)紗線的張力與紗線的諧振頻率的數(shù)學(xué)關(guān)系式。運(yùn)動(dòng)紗線的諧振頻率與紗線張力之間的關(guān)系式可以表示如下:

(1)

其中:ωn為紗線n次諧振頻率,單位為Hz;ld為支撐段紗線長(zhǎng)度,單位為m;ρyarn為運(yùn)動(dòng)紗線的線密度,單位為kg/m;T為紗線受到的張力大小,單位為N;v為紗線軸向運(yùn)動(dòng)的速度,單位為m/s;n=1,2,3,…。

公式(1)提供了一種通過(guò)紗線的諧振頻率測(cè)量紗線張力的方法。由于紗線是一種黏彈性材料,受到外力作用時(shí)會(huì)產(chǎn)生微小形變,這些微小形變不會(huì)大幅度改變紗線的線密度,因此在運(yùn)行過(guò)程中紗線線密度的理論值和實(shí)際值相差不大。在紗線運(yùn)行過(guò)程中,生產(chǎn)和試驗(yàn)環(huán)境保持一致時(shí),紗線的線密度、運(yùn)行速度等參數(shù)均不會(huì)發(fā)生突變,測(cè)量紗線張力可以通過(guò)公式(1)計(jì)算獲得[9]。非接觸式紗線張力檢測(cè)技術(shù)的核心為測(cè)量運(yùn)動(dòng)紗線的振動(dòng)頻率,因此需要測(cè)量運(yùn)動(dòng)紗線的基頻,在計(jì)算時(shí)取n=1。

基于圖像處理的紗線張力檢測(cè)系統(tǒng)通過(guò)紗線振動(dòng)圖像提取振動(dòng)頻率,在參數(shù)不發(fā)生改變的情況下,可以通過(guò)紗線的自激振動(dòng)頻率計(jì)算紗線的張力。根據(jù)系統(tǒng)采集的紗線振動(dòng)視頻圖像特點(diǎn)設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的圖像處理流程,提取紗線振動(dòng)位移,計(jì)算紗線的自激振動(dòng)頻率,再通過(guò)數(shù)據(jù)對(duì)比將振動(dòng)頻率轉(zhuǎn)換為紗線張力,實(shí)現(xiàn)紗線張力的動(dòng)態(tài)測(cè)量,當(dāng)紗線張力出現(xiàn)較大的波動(dòng)時(shí)要進(jìn)行記錄,以便在實(shí)際應(yīng)用時(shí)及時(shí)報(bào)警處理。

2 振動(dòng)紗線的圖像分析計(jì)算概述(Overview of image analysis calculations for vibrating yarns)

使用高速攝像機(jī)采集到的紗線振動(dòng)視頻文件是以攝像機(jī)幀率的倒數(shù)為時(shí)間間隔的數(shù)字圖像序列,各幀圖像會(huì)展示紗線上各點(diǎn)的點(diǎn)位變化情況。本文所提紗線振動(dòng)視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)采用的核心技術(shù)是對(duì)數(shù)字圖像序列進(jìn)行處理與分析,提取紗線振動(dòng)位移,計(jì)算紗線振動(dòng)頻率,從而獲取紗線張力。

常規(guī)的圖像處理組合算法是針對(duì)不同的光照情況,進(jìn)行不同圖像處理流程設(shè)計(jì),對(duì)操作人員技術(shù)水平要求高?；诖?本文通過(guò)選擇規(guī)避需要設(shè)計(jì)不同流程的圖像處理算法,提出了基于可靠的模板匹配方法提取紗線振動(dòng)位移。基于模板匹配的振動(dòng)位移提取算法不需要設(shè)計(jì)新的處理流程,只需要進(jìn)行合適的模板圖像選擇,就能實(shí)現(xiàn)不同圖像的振動(dòng)位移提取,自動(dòng)化程度高。

2.1 模板匹配

模板匹配[10](Template Matching)是一種常用的圖像處理算法,用于在一幅圖像中尋找與模板圖像最匹配或最相似位置,其主要步驟如下:選擇合適的匹配模板對(duì)需要匹配的圖像進(jìn)行掃描,通過(guò)逐像素掃描找到相關(guān)程度最大或者誤差最小的位置,模板匹配過(guò)程如圖3所示。將需要尋找的部分設(shè)置為匹配模板T,假設(shè)其大小為w×h,而需要進(jìn)行匹配的圖像I的大小為W×H,利用遍歷循環(huán)將模板在匹配圖像上進(jìn)行掃描,同時(shí)計(jì)算相關(guān)系數(shù),得到對(duì)應(yīng)的匹配程度的相關(guān)性系數(shù)矩陣,匹配程度最高的部分是矩陣最大值出現(xiàn)的位置。如果相關(guān)性系數(shù)矩陣的最大值大于設(shè)定的閾值,則表示找到了在匹配圖像中最相似的部分。

圖3 模板匹配過(guò)程示意圖[7]Fig.3 Diagram of template matching process

2.2 NCC模板匹配

常用的相似度判別標(biāo)準(zhǔn)分為三種,分別為絕對(duì)誤差和法(Sum of Absolute Differences,SAD)、誤差平方和法(Sum of Squared Differences,SSD)和歸一化互相關(guān)法(Normalized Cross Correlation,NCC)[11]。SAD和SSD的操作步驟簡(jiǎn)單,計(jì)算量小,程序處理速度快,容易實(shí)現(xiàn),因此在高速視頻壓縮算法中應(yīng)用廣泛,但是上述兩種算法在計(jì)算時(shí)沒(méi)有考慮光照變化對(duì)視頻圖像的影響,導(dǎo)致在光照發(fā)生變化時(shí)計(jì)算得出的相關(guān)系數(shù)存在偏差;而NCC算法是以圖像中的歸一化相關(guān)系數(shù)為衡量標(biāo)準(zhǔn),計(jì)算時(shí)通過(guò)增加分母進(jìn)行歸一化處理,能夠過(guò)濾光照對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響。對(duì)比SAD、SSD算法,NCC算法雖然計(jì)算繁復(fù),但是整體上魯棒性強(qiáng),計(jì)算結(jié)果精確,故NCC算法成為模板匹配相似度判別最常用的算法,其公式如下:

(2)

由公式(2)可以看出,該算法計(jì)算出的結(jié)果NCC(x,y)的范圍為-1到1。計(jì)算出的結(jié)果數(shù)值越大,表示匹配度越高。由于采集圖像的過(guò)程中不可避免地存在噪聲干擾,如廣播干擾、低頻信號(hào)干擾等,所以在進(jìn)行NCC模板匹配時(shí),當(dāng)相關(guān)性系數(shù)大于0.8時(shí),即表示匹配成功。

NCC模板匹配算法可以有效地提取兩幀圖像中目標(biāo)物體的位置偏移量且算法程序簡(jiǎn)單。在進(jìn)行模板圖像選擇時(shí),選取小區(qū)域圖像作為模板,不僅可以減少該算法的計(jì)算量,提高算法速度,還能提高測(cè)量精度。因此,NCC算法可以用于提取振動(dòng)位移。

2.3 紗線振動(dòng)頻率提取流程

基于NCC的位移提取算法極少需要人工操作,自動(dòng)化程度高,可以快速得到高精度的位移偏量,但是其公式復(fù)雜,遍歷循環(huán)導(dǎo)致程序耗時(shí)較長(zhǎng),因此在進(jìn)行選擇匹配模板T時(shí),需要注意振動(dòng)目標(biāo)物體的范圍,減少掃描過(guò)程,降低算法的計(jì)算量。由于紗線振動(dòng)屬于微小振動(dòng),在圖像中振動(dòng)范圍較小,需要進(jìn)行匹配時(shí)計(jì)算量較少,因此在進(jìn)行紗線振動(dòng)位移提取時(shí)使用NCC算法可以提高提取紗線振動(dòng)位移的速度和精度。

紗線振動(dòng)位移提取的模板匹配算法流程如圖4所示,具體步驟如下。

圖4 紗線振動(dòng)位移模板匹配算法流程圖Fig.4 Flowchart of yarn vibration displacement template matching algorithm

(1)圖像預(yù)處理。將采集到的視頻圖像通過(guò)程序進(jìn)行逐幀保存,并選擇合適的命名方式進(jìn)行命名;為了更好地實(shí)現(xiàn)模板匹配,將保存的數(shù)字圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖像。

(2)選擇模板圖像。分析采集到的振動(dòng)紗線視頻文件的特征,選擇第一幀圖像作為紗線原始狀態(tài)的圖像,并在第一幀圖像中選擇有紗線振動(dòng)部分的區(qū)域作為匹配模板T。

(3)截取圖像。為了減少模板匹配的計(jì)算量,加快圖像處理速度,可以從后續(xù)數(shù)字圖像中截取與匹配模板相同位置的子圖像,這些子圖像即需要進(jìn)行匹配的圖像。

(4)將模板與需要進(jìn)行匹配的圖像進(jìn)行掃描對(duì)比,同時(shí)計(jì)算NCC的相關(guān)系數(shù),將計(jì)算結(jié)果保存在相關(guān)系數(shù)矩陣中。

(5)從相關(guān)性系數(shù)矩陣中找出最大值,該最大值對(duì)應(yīng)的位置點(diǎn)坐標(biāo)即對(duì)應(yīng)各幀數(shù)字圖像中紗線上點(diǎn)位信息變化的偏移量(xi,yi)。

(6)提取振動(dòng)頻率,將各幀圖像的位置偏移量與各幀圖像之間的時(shí)間間隔繪制成位移-時(shí)間關(guān)系曲線,使用快速傅立葉變化將位移-時(shí)間曲線轉(zhuǎn)化為頻率-幅度曲線,頻域曲線上的峰值為紗線振動(dòng)頻率的測(cè)量值。

將NCC模板匹配應(yīng)用于紗線振動(dòng)位移測(cè)量中,將采集到的紗線振動(dòng)視頻逐幀保存,使用OpenCV庫(kù)中的cvtColor函數(shù)將原來(lái)的圖像進(jìn)行灰度化處理,方便進(jìn)行模板匹配,第一幀圖像灰度化之后的圖像如圖5所示。在試驗(yàn)中使用黑色墨水筆進(jìn)行標(biāo)記,方便在圖像處理時(shí)更好地進(jìn)行區(qū)分。

圖5 第一幀灰度化圖像Fig.5 First greyscales image

由于紗線振動(dòng)屬于弦振動(dòng),因此在整條紗線上任意點(diǎn)的振動(dòng)頻率相同,根據(jù)NCC模板匹配的特點(diǎn),選擇紗線上的一個(gè)標(biāo)識(shí)點(diǎn)進(jìn)行紗線振動(dòng)位移提取。由于紗線兩端被固定,紗線的振動(dòng)幅度在中間點(diǎn)位置較大,在模板匹配時(shí)位置偏移量較大,數(shù)據(jù)計(jì)算簡(jiǎn)單,因此在選擇模板圖像時(shí)選取圖像中間位置的標(biāo)識(shí)點(diǎn)作為第一幀圖像的匹配模板(圖6);為了繼續(xù)降低計(jì)算匹配量,截取后續(xù)幀數(shù)圖像中同一位置的圖像作為子圖像,這些子圖像成為需要進(jìn)行匹配的目標(biāo)對(duì)象(圖7),將匹配模板與后續(xù)的子圖像進(jìn)行模板匹配操作,計(jì)算對(duì)應(yīng)的相關(guān)系數(shù)矩陣,得到其位置偏移量并保存,繪制如圖8所示的標(biāo)識(shí)點(diǎn)的位移-時(shí)間曲線。

圖6 第一幀圖像中的模板圖像Fig.6 Template image in the first frame image

圖7 后續(xù)時(shí)序數(shù)字圖像的子圖像Fig.7 Sub-images of subsequent time-series digital images

通過(guò)上述步驟獲取紗線上點(diǎn)位的位移-時(shí)間曲線,由于整根紗線上每個(gè)點(diǎn)的振動(dòng)頻率都相同,因此通過(guò)快速傅立葉變化將該點(diǎn)的時(shí)域關(guān)系轉(zhuǎn)換成頻域關(guān)系,計(jì)算得到該點(diǎn)的振動(dòng)頻率即握持點(diǎn)之間紗線段的諧振頻率,紗線振動(dòng)的頻域圖如圖9所示。

圖9 紗線振動(dòng)的頻域圖Fig.9 Frequency domain plot of yarn vibration

3 試驗(yàn)與數(shù)據(jù)分析(Experimentation and data analysis)

3.1 試驗(yàn)平臺(tái)搭建

根據(jù)紗線振動(dòng)特征,搭建機(jī)器視覺(jué)測(cè)量的試驗(yàn)平臺(tái)。試驗(yàn)平臺(tái)選用的數(shù)字高速攝像機(jī)型號(hào)為pco.dimax HS4,該攝像機(jī)具有出色的高速采集能力和廣泛的動(dòng)態(tài)范圍,內(nèi)存容量大,其幀率為2 273 fps,即兩幀圖像之間的時(shí)間間隔為1/2 273 s,并且該攝像機(jī)的內(nèi)核使用CMOS傳感器,處理速度快,圖像成像質(zhì)量高。pco.dimax HS4具有靈活的配置選項(xiàng)和操作界面。為了增加紗線與背景之間的對(duì)比度,使用LED光進(jìn)行拍攝補(bǔ)光,保證采集到的圖像視頻明亮、清晰,簡(jiǎn)化圖像操作步驟,例如圖像去噪等預(yù)處理步驟,提升算法處理速度。

算法程序利用Qt編程實(shí)現(xiàn),圖像處理部分使用OpenCV庫(kù),運(yùn)行環(huán)境的CPU為i7-12700H,其基頻為2.70 GHz,Windows 10操作系統(tǒng)。Qt可以實(shí)現(xiàn)界面編程和非界面編程,與OpenCV相同,可以跨平臺(tái)運(yùn)行,支持多種操作系統(tǒng),適用性高,能夠?qū)崿F(xiàn)圖像處理和機(jī)器視覺(jué)處理,兼容性強(qiáng)。

3.2 紗線張力檢測(cè)試驗(yàn)

紗線振動(dòng)頻率測(cè)量試驗(yàn)在圓緯機(jī)上進(jìn)行,使用張力控制器控制紗線保持固定數(shù)值的張力,控制高速攝像機(jī)采集紗線振動(dòng)視頻,判斷紗線振動(dòng)是否符合諧振規(guī)律。試驗(yàn)用的紗線的線密度為27.4 tex,使用的鼓風(fēng)機(jī)功率為4 500 W,出風(fēng)量為45 m3,擁有五擋調(diào)速功能,紗線的兩個(gè)握持點(diǎn)距離為1 m,圓緯機(jī)的轉(zhuǎn)速為20 r/s,測(cè)量得到紗線的運(yùn)行速度為5 m/s。使用Y2301電子式張力傳感器測(cè)量紗線張力,精度為1%FS,量程為0～100 cN。為了提高試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,需要進(jìn)行多組試驗(yàn)并取平均值,因此在試驗(yàn)過(guò)程中共進(jìn)行10次測(cè)量,將試驗(yàn)測(cè)量得到的平均值與理論值進(jìn)行比較。

將試驗(yàn)所用紗線每隔5 cm用黑色墨水進(jìn)行標(biāo)記,減少匹配時(shí)的計(jì)算量,加快程序處理速度,更好地實(shí)現(xiàn)紗線張力的實(shí)時(shí)測(cè)量。為了更好地模擬車間生產(chǎn)環(huán)境,選擇試驗(yàn)環(huán)境溫度為26 ℃,濕度為60%,通過(guò)張力控制器改變施加給紗線的張力大小進(jìn)行試驗(yàn),將計(jì)算得到的紗線振動(dòng)頻率與測(cè)量得到的紗線振動(dòng)頻率進(jìn)行對(duì)比,計(jì)算絕對(duì)誤差值,紗線振動(dòng)頻率測(cè)量值與理論值及其絕對(duì)誤差如表1所示。

表1 紗線振動(dòng)頻率測(cè)量值與理論值及其絕對(duì)誤差

不同張力之下的頻率平均值和理論值如圖10所示,紗線振動(dòng)頻率的理論值和測(cè)量值之間的差距不大,兩者之間最大的絕對(duì)誤差不超過(guò)10%,但是當(dāng)紗線張力偏小或者過(guò)大時(shí),測(cè)量誤差較大,其原因可能是紗線張力過(guò)大導(dǎo)致紗線的形變不再是微小形變,當(dāng)紗線張力過(guò)大時(shí),采集到的圖像中紗線直徑明顯小于實(shí)際的紗線直徑,此時(shí)紗線的線密度實(shí)際值與理論值相差較大,導(dǎo)致測(cè)量得到的振動(dòng)頻率實(shí)際值與理論值相差較大。

圖10 不同張力之下的頻率平均值和理論值Fig.10 Average and theoretical values of frequency at different tensions

將紗線張力和紗線振動(dòng)頻率的平方進(jìn)行線性擬合,得到如圖11所示的一次函數(shù),可以將紗線振動(dòng)頻率平方和紗線張力的關(guān)系表示為y=82.33x+201.71,其相關(guān)性系數(shù)為0.986 88,接近1,表示紗線振動(dòng)頻率的平方與紗線張力之間的相關(guān)性很高,因此圖中的點(diǎn)都處于擬合的直線附近,可以得出結(jié)論:紗線張力與紗線振動(dòng)頻率的平方成正相關(guān)。

圖11 頻率的平方和張力的擬合曲線Fig.11 Fitted curve of square of frequency and tension

4 結(jié)論(Conclusion)

在弦振動(dòng)理論的基礎(chǔ)上,采用圖像處理技術(shù)中的NCC模板匹配算法,提出一種基于圖像處理的紗線張力測(cè)量系統(tǒng)。試驗(yàn)選擇同種紗線在相同的試驗(yàn)環(huán)境下,控制紗線以相同的速度運(yùn)行,計(jì)算得到紗線振動(dòng)頻率,將該振動(dòng)頻率與通過(guò)計(jì)算得到的理論值進(jìn)行比較,實(shí)現(xiàn)了紗線張力的非接觸式測(cè)量。該測(cè)量方案不會(huì)改變紗線的運(yùn)行狀態(tài),紗線張力測(cè)量的精度和穩(wěn)定性高,測(cè)量速度快。由于是進(jìn)行圖像處理得到的紗線振動(dòng)頻率,因此可以通過(guò)圖像處理獲取紗線的直徑信息,同時(shí)根據(jù)紗線的直徑和線密度的關(guān)系制訂誤差處理方案,將紗線張力與紗線直徑發(fā)生變化導(dǎo)致的誤差考慮在內(nèi),進(jìn)一步提高紗線張力測(cè)量的精度。