一种基于数字孪生技术的染料颜色自动配比方法

本发明涉及一种基于数字孪生技术的染料颜色自动配比方法，属于织物印染。

背景技术：

1、目前，织物的染色过程依旧由各种染色机来实施，染色过程中染料的配比都是人工预先配制好，染色结束后检材送检，在实验室进行色差对比，这种方式一旦有色差就可能需要退色重染，大大浪费了时间与成本。

2、因此，为解决上述问题，有必要提供一种基于数字孪生技术的染料颜色自动配比方法，通过数字孪生技术，利用虚拟模型不断对染料颜色进行预测模拟，不断修正染料配比，以最大程度减少染色色差。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于数字孪生技术的染料颜色自动配比方法，能够根据已有的基础染料的颜色情况进行自动仿色调配，通过数字孪生技术，利用虚拟模型不断对染料颜色进行预测模拟，不断修正染料配比，真实地、准确地反映染料在进行配比过程中颜色的实时状态，以最大程度减少染色色差。

2、技术方案

3、为实现上述目的，本发明采取的技术方案包括如下步骤：

4、步骤一，通过对染色机染缸布置数据采集器获取到染缸的静态物理数据，并在染缸运行过程中采集染缸内的动态物理数据；

5、步骤二，对基础染料和经染色后的织物样品分别进行多重曝光扫描识别，获得lab颜色空间下相应的颜色标准值；并将静态物理数据、动态物理数据和颜色标准值传输到在数据库中；

6、步骤三，基于数据库内的静态物理数据结合颜色标准值，建立染色机染缸的数字孪生模型；将动态物理数据传输至数字孪生模型中；

7、步骤四，在数字孪生模型中执行模拟仿真；

8、在数字孪生模型中进行模拟仿真，执行数字孪生模型中的动态物理数据，利用数字孪生模型对基础染料分别进行两两等比混合调色，同时对混合调色过程中的颜色变化循环进行实时调控，进而根据数字孪生模型对完成调色后的成品染料进行颜色预测，当一轮调色过程完成后形成配比方案，并将得到的全部颜色数据传输至数据库内；

9、步骤五，根据数据库内的颜色数据与产品进行色差比对计算，通过冒泡算法不断进行两两比较，色差大的数据往前，再取较小色差的数据与后一组数据对比，继续较大值往前，不断重复此过程，直到取得到色差值最小的数，即为得到本轮配比方案最优解；

10、步骤六，将最优解的配比方案得到的染料颜色数据作为基础染料循环重复步骤三中的模拟仿真，直到新的最优解配比方案得到色差值最小的数不小于上一轮的最优解配比方案得到色差值最小的数，则得到最终最优解配比方案；

11、步骤七，若最终最优解配比方案得到色差值最小的数小于色差感觉值的阈值，即可得到确定最佳染料配比方案从而确定染料调色过程中合适的原材料颜色以及配比量，以使得最终染料的颜色与产品所要求的颜色一致，从而保证最终染色成形的表面颜色质量；若最终最优解大于色差感觉值的阈值，则系统会进行报错提示，即当前基础染料无法配比成产品所需颜色。

12、进一步地，在步骤一中，所述数据采集器包括设置在染缸内的位置传感器、转速传感器、流量传感器、温度传感器和压力传感器；用于将采集到的对应数据传输至所述数据库。

13、进一步地，在步骤二中，利用机器视觉获取lab颜色空间下相应的颜色标准值的图像处理方法包括：

14、步骤(1)，首先利用摄像头获取基础染料的原始颜色图像；

15、步骤(2)，然后再选取相对应的一个小样本区域作为颜色标记区域；

16、步骤(3)，将所选区域图与原始图像相乘即可得到该颜色区域的具体a，b通道数值平均值，求出的平均值可作为颜色标记点；

17、步骤(4)，通过衡量原图中各个像素与标记点的距离做像素级分类，即为各个像素在a,b颜色模型下二维空间内的分布情况，根据所占比例进行加权计算，得到lab颜色空间下相应的颜色标准值。

18、进一步地，在步骤三中，数字孪生模型包括了染色机染缸的物理数据模型与颜色配比仿真的虚拟数字模型。

19、进一步地，物理数据模型通过数据库中的物理数据进行构建，并将需要物理数据传输到虚拟数字模型进行验证预测；虚拟数字模型验证运行物理数据模型中的数据，并将验证得到的预测数据传输回物理数据模型进行优化测试，同时将优化测试反馈到数据库。

20、进一步地，颜色标准值采用lab颜色空间模型，其总体色差采用空间集合距离表示，色差比对计算函数定义如以下公式所示：

21、

22、其中δe表示两色的色差，δl表示明度在两色亮度之间不同分量的差值，δa表示红绿色差在两色之间不同分量的差值，δb表示蓝黄色差在两色之间不同分量的差值。

23、进一步地，所述差值均用样品标准值减去视觉测量值所得。

24、进一步地，两色色差δe的值小于1。

25、进一步地，数据库和运行数字孪生模型的电脑通过数据线进行数据传输。

26、有益效果

27、本发明针对染色机调色过程复杂，配比困难的技术特点，本发明设计开发了一种基于数字孪生技术的染料颜色自动配比方法，可实现染色机染缸的染料颜色自动配比，具体有益效果如下所示：

28、1.本发明解决了染色机在拥有多种不同基础染料条件下的自动配比问题；

29、2.本发明解决了染料在配比过程中的原材料配量难以确定的问题，减少了资源的浪费。

30、3.本发明减少了检材对比过程，提高了生产效率与生产质量。

技术特征：

1.一种基于数字孪生技术的染料颜色自动配比方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的一种基于数字孪生技术的染料颜色自动配比方法，其特征在于：步骤一中的所述数据采集器包括设置在染缸内的位置传感器、转速传感器、流量传感器、温度传感器和压力传感器；用于将采集到的对应数据传输至所述数据库。

3.如权利要求1所述的一种基于数字孪生技术的染料颜色自动配比方法，其特征在于：在步骤二中利用机器视觉获取lab颜色空间下相应的颜色标准值的图像处理方法的步骤包括：

4.如权利要求1所述的一种基于数字孪生技术的染料颜色自动配比方法，其特征在于：在步骤三中，数字孪生模型包括了染色机染缸的物理数据模型与颜色配比仿真的虚拟数字模型。

5.如权利要求4所述的一种基于数字孪生技术的染料颜色自动配比方法，其特征在于：物理数据模型通过数据库中的物理数据进行构建，并将需要物理数据传输到虚拟数字模型进行验证预测；虚拟数字模型验证运行物理数据模型中的数据，并将验证得到的预测数据传输回物理数据模型进行优化测试，同时将优化测试反馈到数据库，若有偏差，则对数据库中相对应的数据进行更正，再次优化测试；若无偏差，则建立此数据的历史档案。

6.如权利要求1所述的一种基于数字孪生技术的染料颜色自动配比方法，其特征在于：颜色标准值采用lab颜色空间模型，其总体色差采用空间集合距离表示，色差比对计算函数定义如以下公式所示：

7.如权利要求6所述的一种基于数字孪生技术的染料颜色自动配比方法，其特征在于：以上差值均用样品标准值减去视觉测量值所得。

8.如权利要求6所述的的一种基于数字孪生技术的染料颜色自动配比方法，其特征在于：两色色差δe的值小于1。

9.如权利要求5所述的的一种基于数字孪生技术的染料颜色自动配比方法，其特征在于：数据库和运行数字孪生模型的电脑通过数据线进行数据传输。

技术总结
本发明提供了可以运行在纺织企业染色机上的一种基于数字孪生技术的染料颜色自动配比方法，具体包括如下步骤：步骤一，获取染色机的物理数据；步骤二，获得LAB颜色空间下相应的颜色标准值；步骤三，构建数字孪生模型；步骤四，在数字孪生模型中执行模拟仿真；步骤五，确定最佳染料配比方案步骤六，循环重复步骤三中的模拟仿真；步骤七，确定最佳染料配比方案。本发明可实现染色机染缸的染料颜色自动配比，解决了染色机在拥有多种不同基础染料条件下的自动配比问题和染料在配比过程中的原材料配量难以确定的问题，减少了资源的浪费，提高了生产效率与生产质量。

技术研发人员：钱淼,胡志峰,韩敏祺,顾申吉,褚利权,黄振宇,向忠
受保护的技术使用者：浙江理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14