一种提高生物降解膜降解过程中透光度的牵引方法与流程

本发明属于智能制造，具体涉及一种提高生物降解膜降解过程中透光度的牵引方法。

背景技术：

1、在生物降解膜的牵引过程中，拉制聚乳酸pla与纤维素或者淀粉的共混物时，需要施加一定的力度使得薄膜拉制均匀，保障薄膜的整体性的均衡，使得薄膜的透气、透光等性能不稳定，使透气薄膜具有均匀分布的微孔结构。

2、例如，公开号为cn115847792a的发明专利提供了一种生物降解膜的均衡牵引方法，通过拉伸系统中的各个牵引辊对薄膜进行拉升；在各个牵引辊的位置设置监测点对薄膜进行厚度数据和温度值监测；通过薄膜均匀系数动态的调整牵引辊的转动速度以提高或者降低薄膜的拉伸力度。有效的调整了薄膜的整体性薄厚和局部增厚减薄的问题，保障了薄膜的整体性的均衡；但是，由于在pla与纤维素或者淀粉的共混中，不可避免的会在共混的材料中产生大量微空洞，从而会使在后期的制备拉膜的拉伸系统的牵引辊对生物降解膜牵引过程中微空洞附近的区域由于颈缩等其他应力原因在制得的生物降解地膜中会产生大量的应力发白现象的受应力区，这些受应力区的局部折射率发生变化，使得生物降解膜的局部透光率受到影响，由于生物降解地膜大部分区域呈透明状态，有些受应力区并不会随着生物降解膜的降解过程产生扩散影响，现有的方法难以通过肉眼快速的区分并识别这些应力发白区域。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提出一种提高生物降解膜降解过程中透光度的牵引方法，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。

2、为了实现上述目的，根据本发明的一方面，提供一种提高生物降解膜降解过程中透光度的牵引方法，所述方法包括以下步骤：

3、s100，制备薄膜并将薄膜输送到拉伸系统中，通过拉伸系统中的各个牵引辊对薄膜进行拉升；

4、s200，以led灯或者uv灯进行照射各个牵引辊之间的薄膜的下表面，同时通过ccd工业相机获取薄膜上表面的图像作为待检图像；

5、s300，通过边缘检测获取待检图像的灰度图像的边缘线将灰度图像分割为多个子区间；

6、s400，提取出各个子区域中的显化区域，标记各个显化区域中是否应力发白；

7、s500，根据各个子区域中标记为应力发白的显化区域调整牵引辊的转动速度(提高或者降低薄膜的拉伸力度)；

8、s600，对经过拉伸后的薄膜进行热定型和冷定型，电晕处理后得到生物降解膜。

9、进一步地，在s100中，所述薄膜为生物降解膜，优选地，所述制备薄膜的方法为通过专利号为cn202211077988.2的一种可生物降解的多层结构聚乳酸阻隔膜及其制备方法制备得到的生物降解膜。

10、进一步地，在s100中，所述拉伸系统至少包括2个同向旋转且并排的牵引辊，后一个牵引辊的转速为前一个牵引辊转速的1.1～1.5倍，第一个牵引辊的转速为5～30rpm，相邻两个牵引辊之间的间隙为20～50mm。

11、优选地，所述拉伸系统为专利号为cn201821254393.9的一种双向拉伸薄膜生产系统或专利号为cn00113159.1的一种双向拉伸薄膜生产系统双向抗拉筒形复合膜片和平膜复合膜片的生产装置。

12、优选地，ccd工业相机为mv-vd系列高速工业数字相机。

13、优选地，uv灯为海诺威hanovia紫外线灯，在获取生物降解地膜的图像的同时对生物降解地膜进行紫外线杀菌。

14、进一步地，在s300中，边缘检测的方法为：sobel边缘检测或者canny边缘检测。

15、由于在拉伸系统拉伸的过程中所产生的应力发白现象的受应力区使得生物降解地膜的局部透光率受到影响，从而导致在灰度图像上分割出来的各个子区间之间存在灰度差异，而该差异并不明显，尤其是由受应力区的应力方向呈现出的细微线性裂纹区域，在灰度图上的子区间呈现出特征较其他区域微弱，而这些裂纹区域会随着生物降解地膜的降解而导致裂纹区域逐渐增大，在实际使用生物降解地膜的降解中后期，裂纹区域的局部透光率也会随着生物降解地膜的降解而受到较大的降低，严重影响生物降解地膜的在降解中后期的实际使用效果，而薄膜的折痕、褶皱等正常的非应力发白区域并非应力原因所导致的区域，在后续的使用中并不会随着降解而扩大区域，并且其光线的折射率较稳定，并不会影响实际使用，为了在制备地膜时减少这些会随着降解而扩大的呈线性的细微线性应力裂纹区域的面积，本发明提出了以下方法：

16、进一步地，在s400中，提取出各个子区域中的显化区域的方法包括：

17、记子区域的数量为n，将各个子区域按照子区域的面积从小到大排列构成集合vk，以vk(i)为集合vk中第i个子区域，依次对各个vk(i)进行应力指向调整处理，具体为：

18、对vk(i)进行角点检测获取vk(i)的角点，以vk(i)中灰度值最小的点为点sl，获取vk(i)的各个角点中灰度值与pl的灰度值的差值最大的点为smax1，获取vk(i)的各个角点中灰度值与pl的灰度值的差值最大的点为smin1，获取vk(i)的各个角点中灰度值与smax1的灰度值的差值最小的点为smax2，获取vk(i)的各个角点中灰度值与smin1的灰度值的差值最小的点为smin2；记smax1、smin1、smax2三个点构成的三角形的外接圆为cyc1；记smax1、smin1、smin2三个点构成的三角形的外接圆为cyc2；(在较大概率由受应力区导致的应力发白区域中，应力造成损伤位置和灰度值有很强的关联性，损伤越大灰度值越小，点smax1到smin1表示了由应力原因导致的局部折射率由大到小发生变化的直线纹路，而cyc1和cyc2则表示出了这个直线纹路上点smax1和点smin1随着降解所逐渐影响的最大影响范围)；

19、区分出cyc1和cyc2中的源应力区域和受应力区域，具体为：

20、如果cyc1中像素点的平均灰度值小于cyc2中像素点的平均灰度值，则记从cyc1的圆心到cyc2的圆心的方向为应力指向、cyc1为源应力区域、cyc2为受应力区域；否则，记从cyc2的圆心到cyc1的圆心的方向为应力指向、cyc1为受应力区域、cyc2为源应力区域；

21、根据源应力区域和受应力区域提取出子区域中显化区域。

22、以上方法提供的应力指向是最有显著性的灰度值的位点的随着应力自然产生裂纹变化的方向，也即应力指向是生物降解地膜的受应力区随着降解所扩展的方向，应力指向的开始位置是当前裂纹位置，而应力指向的受应力区域是随着降解过程会慢慢侵蚀的位置；其中的受应力区域、源应力区域分别表示应力指向的降解过程中慢慢侵蚀的位置和降解前裂纹的初始位置；但是，只是简单的判断灰度值会使筛选出来的在生物降解地膜的筛选出在后续的应力发白并不严重、薄膜反光导致的错误区域，因此本方法提出来以下方法根据应力指向度进行筛选以进一步提高受应力区域的筛选准确性，避免选择这些错误区域：

23、优选地，区分出cyc1和cyc2中的源应力区域和受应力区域的方法，具体为：

24、分别计算cyc1和cyc2的应力指向度，cyc1和cyc2对应的应力指向度str(cyc1)和str(cyc2)的计算公式为：

25、

26、

27、

28、

29、其中，cir(cyc1)、cir(cyc2)分别表示cyc1和cyc2的圆上像素点的数量，x和y为累加的变量，g(x)表示cyc1的圆上第x个灰度值、g(y)表示cyc2的圆上第y个灰度值，分别表示cyc1和cyc2的应力点的灰度值，其意义为cyc1和cyc2位置受应力的影响区域范围内随着降解所受应力最大概率的位置的灰度；gmin()是取灰度值为最小值的函数；

30、如果str(cyc1)≥str(cyc2)，则记从cyc1的圆心到cyc2的圆心的方向为应力指向、cyc1为源应力区域、cyc2为受应力区域；否则，如果str(cyc1)＜str(cyc2)，则记从cyc2的圆心到cyc1的圆心的方向为应力指向、cyc1为受应力区域、cyc2为源应力区域；

31、根据源应力区域和受应力区域提取出子区域中显化区域。

32、进一步地，根据源应力区域和受应力区域提取出子区域中显化区域的方法包括：

33、作cyc1和cyc2的外公切线分别为l1和l2，则以cyc1、cyc2、外公切线l1和l2之间的区域为待显化区域area1；(待显化区域area1有较大概率是在降解的过程中的受应力区，由于应力的作用会逐渐出现应力发白，从而可能影响受应力区的局部折射率)；对待显化区域area1进行显化处理为显化区域，显化处理具体为：

34、以cyc1和cyc2连心线为lc，lc长度为lcd；

35、记待显化区域area1中的源应力区域为cycget、待显化区域area1中的受应力区域为cycrec，记cycrec(j1)为cycrec中的第j1个像素点，j1是cycrec中像素点的序号；在j1的取值范围内对所有cycrec(j1)进行如下显化处理：取cycrec(j1)沿着应力指向的反方向、距离为lcd位置的点为pj，在cycget中取所有大于pj的灰度值的像素点的平均灰度值为gv，以gv的值替换cycrec(j1)的灰度值；

36、将待显化区域area1中除了cycget和cycrec的其他部分的所有像素点的灰度值填充以cycrec中所有像素点的灰度值；

37、将待显化区域area1记为显化区域。

38、有益效果为：生物降解膜上经过显化后的显化区域中能够清楚地标记在拉伸装置对薄膜拉升的过程中产生的所有随着降解过程逐渐失去局部折射率发生变化的位置，是生物降解地膜上会随着降解而扩大的呈线性的细微线性应力裂纹区域，通过本方法能够准确的将其标识出来，减少后续的拉伸过程中的漏检导致的应力发白区域增加。

39、进一步地，在s400中，标记各个显化区域中是否应力发白的方法包括：如果显化区域中像素点的平均灰度值大于灰度图像中像素点的平均灰度值则标记该显化区域为应力发白。

40、注：此处显化区域的应力发白并非是传统的可见的应力发白区域，而是根据以上应力指向和强度变化预测出来的即将随着未来的降解过程中随着应力的变化而概率较大产生的应力发白区域，会导致局部折射率发生变化。

41、进一步地，在s500中，根据各个子区域中标记为应力发白的显化区域调整牵引辊的转动速度的方法包括：

42、如果在待检图像的所有子区域中各个存在应力发白的显化区域的总面积在待检图像上的占比大于比例阈值，则将所有的牵引辊中的后一组牵引辊和前一组牵引辊之间转速倍数提高5～10％。(所有的牵引辊中初始的后一组牵引辊和前一组牵引辊之间转速倍数为1.01～1.3倍，提高倍速则牵引辊对薄膜的拉伸力度增大)。

43、如果在待检图像的所有子区域中各个存在应力发白的显化区域的总面积在待检图像上的占比小于比例阈值，则将所有的牵引辊中的后一组牵引辊和前一组牵引辊之间转速倍数降低5～10％(所有的牵引辊中初始的后一组牵引辊和前一组牵引辊之间转速倍数为1.01～1.3倍，降低倍速则牵引辊对薄膜的拉伸力度减小)。

44、其中，所述比例阈值为预设的[10％,20％]。

45、本发明的有益效果为：本发明能够清楚地标记在拉伸装置对薄膜拉升的过程中产生的所有随着降解过程逐渐失去局部折射率发生变化的位置，是生物降解地膜上会随着降解而扩大的呈线性的细微线性应力裂纹区域，通过适应性的调整拉升装置的力度生产出随着降解过程局部折射率不容易发生变化的生物降解膜，通过减少应力发白区域从而间接性的提高了生物降解膜降解过程中透光度。