CN111504954A - 一种检测碳纤维织物透光率的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种检测碳纤维织物透光率的方法，是在一定的光源条件下，用拍照设备对保持原有机织状态的碳纤维织物拍照，然后采用图像处理软件计算试样上空隙总面积与试样面积的百分比，测得织物的透光率。采用本发明提供的方法，可有效地解决现有技术中观察和测试织物紧密程度仅定性不定量、定量却仅为近似理论值、无法真实反映织物实际机织情况等问题，实现了定量地表征碳纤维织物致密性，指导碳纤维织物优化改进和为后续碳纤维织物预浸料/复合材料质量提升提供参考依据。
Description
技术领域
本发明属于复合材料技术领域，涉及一种检测碳纤维织物透光率的方法。
背景技术
相对于单向带预浸料，碳纤维织物及其预浸料具有更好的铺敷性，同时可有效防止机加时碳纤维制件边缘的劈丝等，经常在复合材料表层或复杂构件中应用，而碳纤维编织的效果直接影响织物预浸料和复合材料构件的成型质量。最常见的碳纤维织物种类有平纹、斜纹和缎纹，其中平纹织物有一个最大的缺点，就是碳纤维机织时交织之间的距离很短，所以丝束中的碳纤维弯曲很大，这种弯曲会产生应力集中，且会造成编织空隙，碳纤维织物在预浸后空隙处的树脂缺乏纤维支撑，树脂不能完全填充纤维缺失形成的空隙，影响复合材料制件的外观甚至内部质量。
目前，对于碳纤维织物，一般采用目视检查法，观测机织的空隙情况，或采用经向紧度、纬向紧度以及经纬向紧度比例反映织物相对紧密程度。但是现有的目视检查法或采用紧度观察和测试织物紧密程度存在着以下的主要缺点：1、目视检查法仅定性的观察机织的紧密程度和存在的空隙情况，没法定量的表征碳纤维机织情况；2、采用紧度测试织物的紧密程度，是假设纱线呈圆柱体的情况下计算的，未考虑到经纬纱线在织物中相互挤压而产生的变形，计算的值是近似理论值，无法真实反映织物的实际情况。
发明内容
（1）要解决的技术问题
为克服上述缺点与不足，本发明旨在建立一种检测碳纤维织物透光率的方法，即保持原有机织状态的碳纤维织物，在一定的光源条件下，用相机或光学影像投影仪拍照，采用图像处理软件计算试样上空隙总面积与试样面积的百分比，计算碳纤维织物的透光率。此方法可定量测试碳纤维机织致密性，真实反映机织情况，为碳纤维织物优化和确保后续织物预浸料和复合材料质量提供参考依据。
（2）技术方案
一种检测碳纤维织物透光率的方法，是在一定的光源条件下，用拍照设备对保持原有机织状态的碳纤维织物拍照，然后采用图像处理软件计算试样上空隙总面积与试样面积的百分比，测得织物的透光率。
具体地，所述检测碳纤维织物透光率的方法，具体包括以下操作步骤：
（1）从距离碳纤维织物边缘50mm以上切取一定尺寸的测试试样；
（2）将测试试样放置在平台上，保持测试试样平整，调节光源，直至能清晰观测碳纤维织物的机织状态，然后用拍照设备摄取照片；
（3）采用图像处理软件，打开带有标尺的照片将图片的像素尺寸换算为实际的物理尺寸，计算摄取试样照片整个视野内的面积为试样面积；
（4）接着将试样照片的色彩模式转化为仅有黑白颜色的黑白位图，其中白色轮廓区域为碳纤维织物空隙，其他黑色区域为碳纤维，计算白色轮廓区域总面积即为碳纤维织物空隙总面积；
（5）计算试样上空隙总面积与试样面积的百分比，得到碳纤维织物透光率。
具体地，上述步骤（1）中，在切取测试试样的过程中，保持碳纤维织物表面平整。
具体地，所述碳纤维织物的形态包括平纹织物、斜纹织物、四枚缎纹织物、五枚二飞缎纹。
具体地，所述碳纤维织物的材质包括聚丙烯腈基碳纤维、沥青基碳纤维、黏胶基碳纤维。
具体地，所述光源包括阳光、日光灯。
具体地，所述平台包括载物台、可透光的玻璃。
具体地，所述拍照设备包括相机、光学影像投影仪。
具体地，所述图像处理软件包括Image J图像处理软件。
由以上的技术方案可知，本发明的有益效果是：
（1）采用本发明提供的方法替代传统的目视检查法或紧度计算法，可有效地解决观察和测试织物紧密程度仅定性不定量、定量却仅为近似理论值、无法真实反映织物实际机织情况等问题，实现了定量地表征碳纤维织物致密性，并能为指导织物优化改进和为后续织物预浸料/复合材料质量提升提供有效的参考依据。
附图说明
图1为检测碳纤维织物透光率试验方法的示意图，其中1是碳纤维织物试样，2是平台，3是光源，4是拍照设备。
图2为用图像处理软件计算碳纤维平纹织物透光率示意图。
图3是图2的碳纤维平纹织物透光率示意图转化为仅有黑白颜色的黑白位图。
图4是图2示意图中摘出白色轮廓区域的碳纤维织物空隙图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
一种检测碳纤维织物透光率的方法，具体包括以下操作步骤：
（1）从距离碳纤维织物边缘80mm处切取一定尺寸的测试试样，本实施例碳纤维织物选用国产T800级碳纤维平纹织物，在切取测试试样的过程中，严格保持碳纤维织物表面平整；
（2）将测试试样放置在光学影像投影仪的载物台上，保持测试试样平整，调节光学影像投影仪所带的光源，直至能清晰观测碳纤维织物的机织状态，然后用光学影像投影仪摄取照片，在本实施例中，为了更清楚的观测碳纤维织物的机织状态，可以进一步的调节光学影像投影仪的光学显微镜放大倍数；
（3）采用Image J图像处理软件，打开带有标尺的照片将图片的像素尺寸换算为实际的物理尺寸，计算摄取试样照片整个视野内的面积为试样面积；
（4）接着将试样照片的色彩模式转化为仅有黑白颜色的黑白位图，其中白色轮廓区域为碳纤维织物空隙，其他黑色区域为碳纤维，计算白色轮廓区域总面积即为碳纤维织物空隙总面积；在本实施例中，将试样照片的色彩模式转化为仅有黑白颜色的黑白位图的具体操作为：将摄取试样照片的色彩模式改为8-bit的灰度图，通过增加照片的对比度，将整个灰度图片转化为仅有黑白颜色的黑白位图，本实施例并不具体限制采用何种方法将试样照片的色彩模式转化为黑白颜色的黑白位图；
（5）计算试样上空隙总面积与试样面积的百分比，得到碳纤维织物透光率。
根据上述方法，图像处理软件计算碳纤维平纹织物透光率示意图见图2，算得试样上空隙总面积与试样面积的百分比为0.0681，即本实施例选用的国产T800级碳纤维平纹织物的透光率为6.81%。采用此检测方法，在实际的生产过程中，有效精准的指导了国产T800级碳纤维平纹织物改进过程，优化后的国产T800级碳纤维平纹织物透光率仅为4.74%。
此外为了消除本方法所用的光学影像投影仪照片视野小的缺点，通过增加碳纤维织物取样数量和不同位置上摄取照片数量，计算平均值，验证了试验方法的可行性。
实施例2
一种检测碳纤维织物透光率的方法，具体包括以下操作步骤：
（1）从距离碳纤维织物边缘100mm处切取一定尺寸的测试试样，本实施例碳纤维织物选用国产T800级碳纤维平纹织物，在切取测试试样的过程中，严格保持碳纤维织物表面平整；
（2）将测试试样放置在透明玻璃上，保持测试试样平整，利用日光灯作为光源，调节日光灯直至能清晰观测碳纤维织物的机织状态，然后用相机摄取照片；
（3）采用Image J图像处理软件，打开带有标尺的照片将图片的像素尺寸换算为实际的物理尺寸，计算摄取试样照片整个视野内的面积为试样面积；
（4）接着将试样照片的色彩模式（图2）转化为仅有黑白颜色的黑白位图（图3），其中白色轮廓区域为碳纤维织物空隙（图4），其他黑色区域为碳纤维，计算白色轮廓区域总面积即为碳纤维织物空隙总面积；在本实施例中，将试样照片的色彩模式转化为仅有黑白颜色的黑白位图的具体操作为：将摄取试样照片的色彩模式改为8-bit的灰度图，通过增加照片的对比度，将整个灰度图片转化为仅有黑白颜色的黑白位图，本实施例并不具体限制采用何种方法将试样照片的色彩模式转化为黑白颜色的黑白位图；
（5）计算试样上空隙总面积与试样面积的百分比，得到碳纤维织物透光率。
根据上述方法，算得试样上空隙总面积与试样面积的百分比为0.0913，即本实施例选用的国产T800级碳纤维平纹织物的透光率为9.13%。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种检测碳纤维织物透光率的方法，其特征在于，是在一定的光源条件下，用拍照设备对保持原有机织状态的碳纤维织物拍照，然后采用图像处理软件计算试样上空隙总面积与试样面积的百分比，测得织物的透光率。
2.根据权利要求1所述的一种检测碳纤维织物透光率的方法，其特征在于，所述检测碳纤维织物透光率的方法，具体包括以下操作步骤：
(1)从距离碳纤维织物边缘50mm以上切取一定尺寸的测试试样；
(2)将测试试样放置在平台上，保持测试试样平整，调节光源，直至能清晰观测碳纤维织物的机织状态，然后用拍照设备摄取照片；
(3)采用图像处理软件，打开带有标尺的照片将图片的像素尺寸换算为实际的物理尺寸，计算摄取试样照片整个视野内的面积为试样面积；
(4)接着将试样照片的色彩模式转化为仅有黑白颜色的黑白位图，其中白色轮廓区域为碳纤维织物空隙，其他黑色区域为碳纤维，计算白色轮廓区域总面积即为碳纤维织物空隙总面积；
(5)计算试样上空隙总面积与试样面积的百分比，得到碳纤维织物透光率。
3.根据权利要求2所述的一种检测碳纤维织物透光率的方法，其特征在于，上述步骤(1)中，在切取测试试样的过程中，保持碳纤维织物表面平整。
4.根据权利要求1所述的一种检测碳纤维织物透光率的方法，其特征在于，所述碳纤维织物的形态包括平纹织物、斜纹织物、四枚缎纹织物、五枚二飞缎纹。
5.根据权利要求1所述的一种检测碳纤维织物透光率的方法，其特征在于，所述碳纤维织物的材质包括聚丙烯腈基碳纤维、沥青基碳纤维、黏胶基碳纤维。
6.根据权利要求1所述的一种检测碳纤维织物透光率的方法，其特征在于，所述光源包括阳光、日光灯。
7.根据权利要求2所述的一种检测碳纤维织物透光率的方法，其特征在于，所述平台包括载物台、可透光的玻璃。
8.根据权利要求1所述的一种检测碳纤维织物透光率的方法，其特征在于，所述拍照设备包括相机、光学影像投影仪。
9.根据权利要求1所述的一种检测碳纤维织物透光率的方法，其特征在于，所述图像处理软件包括Image J图像处理软件。
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