用于紗線彎曲與摩擦及條干與毛羽的組合測量裝置與方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于紗線彎曲與摩擦及條干與毛羽的組合測量裝置與方法，該裝置由導紗機構(gòu)、毛羽測量機構(gòu)、條干測量機構(gòu)、力測量機構(gòu)、牽引卷繞機構(gòu)和底板組件構(gòu)成，以及對應(yīng)形態(tài)與力的信號采集、驅(qū)動控制、處理系統(tǒng)和計算機構(gòu)成；實現(xiàn)該裝置的方法是通過導紗機構(gòu)導紗和牽引卷繞機構(gòu)牽引紗線，通過毛羽測量機構(gòu)水平托持并攝取紗線的表面毛羽，經(jīng)處理系統(tǒng)獲取毛羽指數(shù)；通過條干測量機構(gòu)的電容極板獲得紗線的條干均勻度；通過力測量機構(gòu)的壓針和雙托輥組成的彎曲機構(gòu)彎曲紗線，獲得紗線抗彎力；通過力測量機構(gòu)的摩擦輥與紗線摩擦，獲得輸入摩擦輥前、后的紗線的張力，獲得紗線摩擦系數(shù)。本發(fā)明特點是測量為光學、電學與力學的組合測量。
【專利說明】用于紗線彎曲與摩擦及條干與毛羽的組合測量裝置與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種測量紗線的彎曲和摩擦、以及條干和毛羽的測量裝置與方法，屬于紡織精密計量儀器【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]紗線表面的毛羽數(shù)量和分布、彎曲性能、摩擦性能和條干均勻度不僅決定著紗線的品質(zhì)質(zhì)量，而且影響紗線制品(如服裝面料)的成形加工過程，如紗線上漿后的分絞、織造過程中的開口、經(jīng)紗斷頭率、染色均勻性以及最終成品的外觀、手感和使用性能。因此，對紗線表面的毛羽、彎曲性能、摩擦性能和條干均勻度的測量和定量化表征，具有重要的實際意義。
[0003]目前，國內(nèi)外測量紗線上述性能的儀器主要采取單機單測單指標為主，如紗線毛羽測試儀器主要是基于投影計數(shù)法，全毛羽光電法以及數(shù)字圖像處理法方法，測量儀器有:瑞士 Uster_Tester3 型紗線測試儀(Zellweger Uster.Hairiness Test with the UsterTester3.Application Manual, 1989, (9)),該儀器是通過檢測毛羽散射的光通量的大小和變化來獲得紗線單位長度內(nèi)的毛羽總量；德國zweigle的(G566)毛羽測試儀(A.Barella，A.Egio, L.Castro and J.M.Gelabert.Textile Res.J., 1989, 59, 711),該儀器是首次同時在紗線12個長度區(qū)間對毛羽計數(shù)測試；國產(chǎn)的YG172紗線毛羽測試儀(陳香云，張毅.YG172型毛羽儀簡介.陜西紡織.2005(2)),該測試儀采用了光學投影計數(shù)法進行紗線毛羽的測定。紗線彎曲測試典型的是Peirce的懸臂梁法(Peirce F T.The handle ofcloth as a measurable quantity.J.Text.1nst., 1930, 21),但在測試中，紗線頭端易退捻，影響測試結(jié)果。紗線摩擦性質(zhì)的測試儀器有斜面法測試儀，該測試在鋪置滑塊和斜面板上的紗線時，張力大小不一，密度稀疏不勻都會引起測試結(jié)果的差異。紗線的條干均勻度測量儀器主要是Uster-4型條干儀(徐國香，Uster_4條干儀的測試及應(yīng)用.毛紡科技，2007，9)和CTT紗線傳導系統(tǒng)等。
[0004]上述實驗儀器和方法僅用于測量單項指標，所用的紗線試樣是不同的，也就是說，上述彎曲性能、毛羽、條干和摩擦測量時所用的紗線雖然是同一種原料，但是不同的紗線管；但很顯然，紗線的這些性能和結(jié)構(gòu)均是有差異的，即使是同一個批次的紗線其性能和結(jié)構(gòu)也有差異。故采用不同紗管測得的各自的單向力學性能和結(jié)構(gòu)，歸總為同一紗管紗線的性能，引起誤差。因此，有必要針對同一紗管的紗線，同時測量器力學性能和形態(tài)結(jié)構(gòu)，有助于紗線結(jié)構(gòu)和性能的表征，其結(jié)果將更加準確。從而解決傳統(tǒng)的單機單側(cè)單指標的測量所造成的浪費試樣、增加機臺和成本，更重要是的多項性能和結(jié)構(gòu)的測試過程繁瑣，操作復雜，造成研究和分析紗線的綜合性能的誤差。
[0005]因此，從實用和理論研究中，都有必要研究和開發(fā)能實現(xiàn)紗線表面毛羽、條干均勻度、彎曲性能和摩擦性能的原位組合測量裝置和方法。這樣的裝置既能減少儀器占地面、降低成本、節(jié)約實驗試樣、簡化實驗操作從而提高檢測效率，又能實施同樣的單次測量，避免了更換試樣和更換測量儀器而造成的系統(tǒng)誤差和操作誤差，提高測量的精確性和穩(wěn)定性。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種用于紗線表面毛羽、條干均勻度、彎曲性能和摩擦性能的組合測量裝置和方法，解決傳統(tǒng)紗線的上述性能與結(jié)構(gòu)因分離測量而造成紗線綜合品質(zhì)指標的表征誤差，可對紗線的毛羽、條干、彎曲和摩擦性能實施客觀、快速的測量。
[0007]為了達到上述目的，本發(fā)明的一個技術(shù)方案是提供了 一種用于紗線彎曲與摩擦及條干與毛羽的組合測量裝置，包括固定在底板組件上的導紗機構(gòu)、毛羽測量機構(gòu)、條干測量機構(gòu)、力測量機構(gòu)和牽引卷繞機構(gòu)，其特征在于:
[0008]紗線出導紗機構(gòu)后進入毛羽測量機構(gòu)，該毛羽測量機構(gòu)包括暗箱，在暗箱兩側(cè)分別設(shè)有處于隨意平衡態(tài)的第一導紗托輥和第二導紗托輥，紗線繞經(jīng)第一導紗托輥后進入暗箱，出暗箱后繞經(jīng)第二導紗托輥出毛羽測量機構(gòu)，在暗箱內(nèi)設(shè)有高頻數(shù)碼CCD攝像頭及照明光源，照明光源位于高頻數(shù)碼CCD攝像頭的對側(cè)，紗線由照明光源與高頻數(shù)碼CCD攝像頭之間通過，由牽引卷繞機構(gòu)的絲桿驅(qū)動高頻數(shù)碼CCD攝像頭垂直移動，調(diào)節(jié)最佳拍攝距離；
[0009]紗線出毛羽測量機構(gòu)后進入條干測量機構(gòu)，該條干測量機構(gòu)包括至少一對用于感應(yīng)不同粗細紗線通過的電容信號以獲得紗線的條干不勻率的電容極板和第三導紗托輥，紗線由電容極板間穿過后繞經(jīng)第三導紗托輥出條干測量機構(gòu)進入力測量機構(gòu)；
[0010]力測量機構(gòu)包括摩擦輥、壓針、前托針、后托針、第一力傳感器、第二力傳感器、第三力傳感器、限位輥、雙托輥和導紗壓輥，紗線進入力測量機構(gòu)后依次繞經(jīng)限位輥、一對雙托輥及至少四個導紗壓輥后出力測量機構(gòu)，相鄰兩個導紗壓輥組成一組導紗壓輥組，固定不動的摩擦輥位于相鄰兩組導紗壓輥組之間；由壓針對位于一對雙托輥間的紗線形成下壓力，壓針固接在第一力傳感器上，通過第一力傳感器獲得紗線的抗彎力，紗線繞經(jīng)一組導紗壓輥組后，由前托針對該組導紗壓輥組上的紗線形成上托力，前托針固接在第二力傳感器上，通過第二力傳感器獲得輸入摩擦輥前的紗線的松邊張力，紗線出該組導紗壓輥組后再繞經(jīng)摩擦輥后進入相鄰一組的導紗壓輥組，由后托針對該導紗壓輥組上的紗線形成上托力，后托針固接在第三力傳感器上，通過第三力傳感器獲得經(jīng)摩擦輥后的紗線的緊邊張力，根據(jù)所獲得緊邊張力、松邊張力及紗線覆蓋在摩擦輥表面的弧段相對摩擦輥截面圓中心的中心角，獲得紗線與摩擦輥的摩擦系數(shù)；
[0011 ] 紗線出力測量機構(gòu)后進入牽弓I卷繞機構(gòu)收線。
[0012]優(yōu)選地，所述導紗機構(gòu)包括導紗鉤、前導紗輥和阻尼轉(zhuǎn)盤，紗線出底板組件上的紗管支桿后由導紗鉤導向至前導紗輥，再依次繞經(jīng)前導紗輥及阻尼轉(zhuǎn)盤后出導紗機構(gòu)，其中，由阻尼轉(zhuǎn)盤對紗線施加預加張力，預加張力范圍為0.01cN/tex-50cN/tex。
[0013]優(yōu)選地，所述的照明光源提供平行光束照射在紗線上；所述的高頻CCD攝像頭為高精度攝像器，每秒拍攝次數(shù)范圍為10幀/秒-10000幀/秒，通過分析所述的高頻CXD攝像頭拍攝的圖片，獲得紗線表面的毛羽指數(shù)。
[0014]優(yōu)選地，一對所述的電容極板之間的間距范圍為2mm-20mm，每塊電容極板的寬度和長度均大于8cm。
[0015]優(yōu)選地，在所述的前導紗輥、阻尼轉(zhuǎn)盤、第一導紗托輥、第二導紗托輥、第三導紗托輥、摩擦輥、壓針、前托針、后托針、限位輥、雙托輥、和導紗壓輥的表面刻有多個凹形的環(huán)形結(jié)構(gòu)，通過該環(huán)形結(jié)構(gòu)使得紗線沿著同一方向被輸送，并防止紗線在垂直于輸送方向上發(fā)生滑動；根據(jù)紗線粗細不同確定所述環(huán)形結(jié)構(gòu)的半徑，其范圍為0.1mm-1Omm ;所述的第一導紗托輥、第二導紗托輥、第三導紗托輥、限位輥和雙托輥與紗線接觸的最低點位置位于同一水平線上；所述的雙托棍間的距離在2mm-20mm范圍內(nèi)可調(diào)；所述的壓針相對所述的雙托棍的垂直距離在Imm-1Omm范圍內(nèi)可調(diào)；所述的雙托棍和壓針組合實施紗線的彎曲，通過與壓針相連的。
[0016]優(yōu)選地，所述的摩擦輥、導紗壓輥、前托針和后托針構(gòu)造紗線與摩擦輥表面的摩擦，且紗線覆蓋在摩擦輥表面的弧段相對摩擦輥截面圓中心的中心角為180° ;所述的與前托針相連的第二力傳感器，所述的與后托針相連的第三力傳感器；根據(jù)所獲得松邊張力、緊邊張力和中心角，可獲得紗線與摩擦輥的摩擦系數(shù)。
[0017]優(yōu)選地，所述的第一力傳感器、第二力傳感器和第三力傳感器為高精度力傳感器，所述的第一力傳感器的測量范圍為O?200cN，精度為0.0lcN ;所述的第二力傳感器和第三力傳感器的測量范圍均為O?500cN，精度為0.0lcN0
[0018]本發(fā)明的另一個技術(shù)方案是提供了一種上述的用于紗線彎曲與摩擦及條干與毛羽的組合測量裝置的應(yīng)用，其特征在于，用于紗線的彎曲性能、摩擦性能、毛羽和條干的測量。
[0019]本發(fā)明的另一個技術(shù)方案是提供了一種采用上述的一種用于紗線彎曲與摩擦及條干與毛羽的組合測量裝置的測量方法，其特征在于，包括如下步驟:
[0020](a)設(shè)定好阻尼轉(zhuǎn)盤的預加張力，選定好前導紗輥、阻尼轉(zhuǎn)盤、第一導紗托輥、第二導紗托輥、第三導紗托輥、摩擦輥、壓針、前托針、后托針、限位輥、雙托輥和導紗壓輥的表面的凹形的環(huán)形結(jié)構(gòu)的半徑；選定好第一力傳感器、第二力傳感器和第三力傳感器的量程；設(shè)定高頻CCD攝像頭的拍攝次數(shù)；設(shè)定電容極板的間距，所述的雙托棍間的距離；所述的壓針相對雙托棍的垂直距離m ;通過手動旋轉(zhuǎn)絲桿驅(qū)動高頻數(shù)碼CCD攝像頭垂直移動，調(diào)節(jié)最佳拍攝距離；設(shè)定所述的卷繞輥的線速度；
[0021](b)將紗管插在紗管支桿上，沿著前導紗輥、阻尼轉(zhuǎn)盤、第一導紗托輥、第二導紗托輥、第三導紗托輥、限位輥、雙托輥、壓針、導紗壓輥、前托針、摩擦輥、后托針導向到卷繞輥上，并固定在卷繞輥；
[0022](c)打開照明光源，啟動步進電機驅(qū)動卷繞輥轉(zhuǎn)動，帶到紗線轉(zhuǎn)動；同步啟動第一力傳感器、第二力傳感器和第三力傳感器獲得力值，并啟動高頻數(shù)碼CCD攝像頭拍攝紗線形態(tài)，啟動電容極板獲得紗線細度不勻的電信號；
[0023](d)根據(jù)高頻數(shù)碼CCD攝像頭拍攝紗線形態(tài)，獲得紗線的毛羽指數(shù)；電容極板感應(yīng)紗線細度不勻的電信號，獲得紗線的細度不勻；根據(jù)第一力傳感器的力值獲得表征紗線硬挺的抗彎力值；根據(jù)第二力傳感器和第三力傳感器的感應(yīng)力值，獲得紗線的摩擦系數(shù)。
[0024]本發(fā)明的測量原理在于:通過導紗機構(gòu)導紗和牽引卷繞機構(gòu)牽引紗線，使用毛羽測量機構(gòu)水平托持并通過該機構(gòu)的高頻數(shù)碼CXD攝像頭攝取紗線的表面毛羽，經(jīng)處理系統(tǒng)獲取毛羽指數(shù)；通過條干測量機構(gòu)水平牽引紗線并通過該機構(gòu)的電容極板感知不同粗細紗線的電容信號變化，獲得紗線的條干均勻度；通過力測量機構(gòu)的壓針和雙托輥組成的彎曲機構(gòu)彎曲紗線，獲得由傳感器采集的紗線的抗彎力；通過力測量機構(gòu)的摩擦輥與紗線摩擦，由與前托針相連的力傳感器感應(yīng)輸入導紗壓輥前的紗線張力，并由與后托針相連的力傳感器感應(yīng)輸出導紗壓輥后的紗線的張力，獲得紗線的摩擦系數(shù)。本發(fā)明的特點是測量為光學、電學與力學的組合測量，且機構(gòu)精巧、測量簡便、快速、實時。
[0025]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0026]a、本發(fā)明實現(xiàn)紗線表面毛羽、條干均勻度、彎曲性能和摩擦性能的同機測試，可以節(jié)約占地，降低成本，簡化操作過程，提高檢測效率，減少了系統(tǒng)和操作誤差；
[0027]b、本發(fā)明通過暗箱和照明光源的輔助，使用高頻攝像頭實現(xiàn)了水平運動的紗線的高清晰度表面圖像的獲??；
[0028]C、本發(fā)明利用三個力傳感器的組合測試方法，實現(xiàn)對紗線彎曲性能和摩擦性能的快速實時測量；
[0029]d、本發(fā)明可以根據(jù)紗線的規(guī)格，設(shè)定紗線的預加張力和壓針的高度，對紗線的適應(yīng)性好；
[0030]e、本發(fā)明測試結(jié)果的重復性和再現(xiàn)性優(yōu)良；
[0031]f、本發(fā)明實現(xiàn)了紗線在兩端受約束且被施加微張力的條件下測試彎曲性能，避免了紗線因退捻、扭曲對測量結(jié)果的影響，測試更加準確。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]圖1用于紗線彎曲與摩擦及條干與毛羽的組合測量裝置的示意圖；
[0033]圖2為毛羽測量機構(gòu)側(cè)視圖；
[0034]圖3為條干測量機構(gòu)側(cè)視圖；
[0035]圖4為雙托棍和壓針組成的紗線彎曲的側(cè)視圖；
[0036]圖5為導紗壓輥、摩擦輥、前托針和后托針組成的紗線摩擦的側(cè)視圖；
[0037]圖6為用于導紗的輥和針的表面凹形形態(tài)示意圖；
[0038]圖7為用于紗線彎曲與摩擦及條干與毛羽的組合測量裝置的硬件流程示意圖；
[0039]圖8為用于紗線彎曲與摩擦及條干與毛羽的組合測量裝置的軟件流示意圖；圖中:
[0040]1-導紗機構(gòu)、11-導紗鉤、12-前導紗輥、13-阻尼轉(zhuǎn)盤，2_毛羽測量機構(gòu)、21-高頻數(shù)碼CXD攝像頭、22-照明光源、23-第一導紗托輥、24-第二導紗托輥、25-暗箱，3-條干測量機構(gòu)、31-電容極板、32-第三導紗托輥，4-力學測量機構(gòu)、40-摩擦輥、41-壓針、42-前托針、43_后托針、44_第一力傳感器、45-第二力傳感器、46-第三力傳感器、47-限位棍、48-雙托輥、49-導紗壓輥，5-牽引卷繞機構(gòu)、51-卷繞輥、52-步進電機，61-底板、62-紗管支桿、63-紗管底座、64-定位銷。
【具體實施方式】
[0041]下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0042]以下實施例均使用了如圖1至圖8所示的一種用于紗線彎曲與摩擦及條干與毛羽的組合測量裝置，由導紗機構(gòu)1、毛羽測量機構(gòu)2、條干測量機構(gòu)3、力測量機構(gòu)4、牽引卷繞機構(gòu)5和底板組件6，以及對應(yīng)形態(tài)與力的信號采集、驅(qū)動控制、處理系統(tǒng)和計算機構(gòu)成；[0043]所述的底板組件6由底板61、紗管支桿62、紗管底座63和定位銷64構(gòu)成，所述的紗管支桿62固定在紗管底座63上，所述的紗管底座63固定在底板61上；
[0044]所述的導紗機構(gòu)I包括導紗鉤11、前導紗輥12和阻尼轉(zhuǎn)盤13，所述的導紗鉤11、前導紗輥12和阻尼轉(zhuǎn)盤13均固定在底板61上；
[0045]所述的毛羽測量機構(gòu)2包括高頻數(shù)碼CXD攝像頭21、照明光源22、第一導紗托輥23、第二導紗托輥24和暗箱25 ;所述的暗箱25固定在底板61上，內(nèi)固有高頻數(shù)碼CCD攝像頭21和照明光源22 ;所述的第一導紗托輥23和第二導紗托輥24均固定在底板61上，且為隨意平衡態(tài)；所述的隨意平衡態(tài)是指轉(zhuǎn)動物體相對于轉(zhuǎn)軸而言質(zhì)量分布是均勻的，即當轉(zhuǎn)動停止時可以停留在任意位置，或其表面受到切向力作用時就發(fā)生轉(zhuǎn)動；
[0046]所述的條干測量機構(gòu)3包括電容極板31和第三導紗托輥32，所述的電容板31固定在底板61上，所述的第三導紗托輥32固定在底板61上，且為隨意平衡態(tài)；
[0047]所述的力測量機構(gòu)4包括摩擦輥40、壓針41、前托針42、后托針43、第一力傳感器44、第二力傳感器45、第三力傳感器46、限位輥47、雙托輥48和導紗壓輥49，所述的摩擦輥40通過定位銷64固定在底板61上，所述的摩擦輥40不能轉(zhuǎn)動；所述第一力傳感器44 一端固接壓針4，另一端固定于底板61上；所述第二力傳感器45 —端固接前托針42，另一端固定于底板61上；所述第三力傳感器46 —端固接后托針43，另一端固定于底板61上；所述的限位輥47、雙托輥48和導紗壓輥49均固定在底板61上，且為隨意平衡態(tài)；
[0048]所述的牽引卷繞機構(gòu)5包括卷繞輥51、步進電機52和絲桿7，所述的卷繞輥51和步進電機52均固定在底板61上，且通過步進電機52驅(qū)動卷繞輥51轉(zhuǎn)動，所述的卷繞輥51的線速度范圍為0.lm/min-400m/min ;所述的絲桿7通過手動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動高頻數(shù)碼(XD攝像頭21垂直移動，調(diào)節(jié)最佳拍攝距離。
[0049]所述的阻尼轉(zhuǎn)盤13是對紗線施加的預加張力，預加張力范圍為0.0lcN/tex_50cN/tex ；
[0050]所述的暗箱25可防止箱體外的光線入射進來；所述的照明光源22提供平行光束照射在紗線上；所述的聞頻CCD攝像頭21為聞精度攝像器，每秒拍攝次數(shù)范圍為10巾貞/秒-10000幀/秒；通過分析所述的高頻CXD攝像頭21拍攝的圖片，獲得紗線表面的毛羽指數(shù)。
[0051]所述的電容極板31的間距范圍為2mm-20mm，極板的寬度和長度均大于8cm ;所述的電容極板31感應(yīng)通過的不同粗細紗線的電容信號，獲得紗線的條干不勻率。
[0052]所述的前導紗輥12、阻尼轉(zhuǎn)盤13、第一導紗托輥23、第二導紗托輥24、第三導紗托輥32、摩擦輥40、壓針41、前托針42、后托針43、限位輥47、雙托輥48、導紗壓輥49表面刻有多個凹形的環(huán)形結(jié)構(gòu)，在于沿著同一方向輸送紗線，防止紗線在沿著輥或針的軸線方向的表面滑動；所述的凹形半徑根據(jù)紗線粗細不同可進行選擇，半徑范圍為0.1mm-1Omm ；所述的第一導紗托輥23、第二導紗托輥24、第三導紗托輥32、限位輥47和雙托輥48與紗線接觸的最低點位置位于同一水平線上；所述的雙托輥48中間設(shè)有壓針41，所述的雙托棍48間的距離可調(diào)，范圍為2mm-20mm ;所述的壓針41相對雙托棍的垂直距離可調(diào)，范圍為Imm-1Omm ;所述的雙托棍48和壓針41組合實施紗線的彎曲，通過與壓針41相連的第一力傳感器44獲得紗線的抗彎力值。
[0053]所述的摩擦輥40、導紗壓輥49、前托針42和后托針43構(gòu)造紗線與摩擦輥40表面的摩擦，且紗線覆蓋在摩擦輥40表面的弧段相對摩擦輥40截面圓中心的中心角為180° ；所述的與前托針42相連的第二力傳感器45獲得通過輸入摩擦輥40前的紗線的松邊張力，所述的與后托針43相連的第三力傳感器36獲得經(jīng)摩擦輥40后的紗線的緊邊張力；根據(jù)所獲得緊邊張力、松邊張力和中心角，可獲得紗線與摩擦輥40的摩擦系數(shù)。
[0054]所述的第一力傳感器44、第二力傳感器45和第三力傳感器46為高精度力傳感器，所述的第一力傳感器44的測量范圍為O?200cN，精度為0.0lcN ;所述的第二力傳感器45和第三力傳感器46的測量范圍均為O?500cN，精度為0.0lcN0
[0055]信號采集、驅(qū)動控制和處理系統(tǒng)由電信號采集模塊、轉(zhuǎn)動驅(qū)動控制模塊、界面操作與參數(shù)設(shè)置模塊，及計算控制、處理、分析的基本功能模塊構(gòu)成；可驅(qū)動轉(zhuǎn)動機構(gòu)，尤其是帶動卷繞輥51的轉(zhuǎn)動，并完成電信號的采集處理、實時顯示與存儲、界面操作程序控制、測量設(shè)置。其中步進電機的控制由計算機程序構(gòu)成，完成卷繞輥51的精密轉(zhuǎn)動；轉(zhuǎn)動由數(shù)/模轉(zhuǎn)換卡、放大器/濾波器和驅(qū)動電路構(gòu)成，以完成卷繞輥的轉(zhuǎn)動；條干測量機構(gòu)3的電容極板31與力測量機構(gòu)4的第一力傳感器44、第二力傳感器45和第三力傳感器46的電信號由模/數(shù)轉(zhuǎn)換卡、放大器/濾波器和信號采集電路完成，完成紗線細度與抗彎力、摩擦力的采集；毛羽測量機構(gòu)2的高頻數(shù)碼CCD攝像頭21攝取的紗線形態(tài)信號由圖像采集卡、放大器/濾波器和信號采集電路完成，完成紗線的毛羽采集；電信號采集和圖像信號采集的信號傳輸?shù)接嬎銠C。通過形態(tài)與力的信號采集、驅(qū)動控制、處理系統(tǒng)和計算機等的處理分析，可獲得紗線的毛羽指數(shù)，紗線的條干不勻或稱為細度不勻，即紗線沿著軸線方向，單位長度的質(zhì)量不勻、細節(jié)數(shù)、粗節(jié)數(shù)和結(jié)雜數(shù)，紗線的摩擦系數(shù)，紗線的平均抗彎力和彎曲剛度；據(jù)此還可獲得沿著紗線長度方向的相應(yīng)的特征曲線為毛羽指數(shù)-位移曲線、細度-位移曲線、抗彎力-位移曲線和摩擦系數(shù)-位移曲線。
[0056]實施例118tex棉紗的毛羽、條干、抗彎力與摩擦系數(shù)測量
[0057]本發(fā)明的裝置的示意圖如圖1所示，該裝置中的前導紗輥12、第一導紗托輥23、第二導紗托輥24、第三導紗托輥32、限位輥47、雙托輥48、壓針41、前托針42、導紗壓輥49、摩擦輥40和后托針43的軸剖面示意圖如圖6所示，并選定好上述輥和針的凹形半徑為3mm ；設(shè)定好阻尼轉(zhuǎn)盤13的預加張力為0.05cN/tex ;選定好第一力傳感器44的量程為IOOcN,精度為0.0lcN ;選定好第二力傳感器45和第三力傳感器46的量程均為300cN，精度為0.0lcN ;設(shè)定高頻CXD攝像頭21的拍攝次數(shù)為50幀/秒；設(shè)定電容極板31的間距為4mm ；所述的雙托棍48間的距離為8mm ;所述的壓針41相對雙托棍的垂直距離為3mm ;通過手動旋轉(zhuǎn)絲桿7驅(qū)動高頻數(shù)碼CCD攝像頭21垂直移動至最清晰拍攝紗線形態(tài)的距離；設(shè)定所述的卷繞棍51的線速度為40m/min。
[0058]將棉紗管插在紗管支桿62上，依次沿著前導紗輥12、阻尼轉(zhuǎn)盤13、第一導紗托輥23、第二導紗托輥24、第三導紗托輥32、限位輥47、雙托輥48、壓針41、導紗壓輥49、前托針42、摩擦輥40、后托針43導向到卷繞輥51上，并固定在卷繞輥51 ;打開照明光源22，啟動步進電機52驅(qū)動卷繞棍51轉(zhuǎn)動,帶到紗線轉(zhuǎn)動；同步啟動第一力傳感器44、第二力傳感器45和第三力傳感器46獲得力值，并啟動高頻數(shù)碼CCD攝像頭21拍攝紗線形態(tài)，啟動電容極板31獲得紗線細度不勻的電信號；根據(jù)高頻數(shù)碼CCD攝像頭21拍攝紗線形態(tài)，獲得紗線的毛羽指數(shù)-位移曲線；電容極板31獲得紗線細度不勻的電信號，獲得紗線的細度-位移曲線；根據(jù)第一力傳感器44的力值Tl獲得表征紗線硬挺的抗彎力-位移曲線；根據(jù)第二力傳感器45的感應(yīng)力值T2和第三力傳感器46的感應(yīng)力值Τ3，獲得紗線的摩擦系數(shù)-位移曲線，其中摩擦系數(shù)結(jié)果為1η(Τ3/Τ2)/π ;從而可獲得紗線的毛羽指數(shù)、條干不勻、抗彎力和摩擦系數(shù)等指標，測試結(jié)果見表I所述。
[0059]實施例226tex棉紗的毛羽、條干、抗彎性能與摩擦系數(shù)測量
[0060]本發(fā)明的裝置的示意圖如圖1所示，該裝置中的前導紗輥12、第一導紗托輥23、第二導紗托輥24、第三導紗托輥32、限位輥47、雙托輥48、壓針41、前托針42、導紗壓輥49、摩擦輥40和后托針43的軸刨面示意圖如圖6所示，并選定好上述輥和針的凹形的半徑為8mm ;設(shè)定好阻尼轉(zhuǎn)盤13的預加張力為0.5cN/tex ;選定好第一力傳感器44的量程為80cN，精度為0.0lcN ;選定好第二力傳感器45和第三力傳感器46的量程均為400cN，精度為0.0lcN ;設(shè)定高頻CXD攝像頭21的拍攝次數(shù)為100幀/秒；設(shè)定電容極板31的間距為6mm ;所述的雙托棍48間的距離為IOmm ;所述的壓針41相對雙托棍的垂直距離為4mm ;通過手動旋轉(zhuǎn)絲桿7驅(qū)動高頻數(shù)碼CXD攝像頭21垂直移動至最清晰拍攝紗線形態(tài)的距離；設(shè)定所述的卷繞棍51的線速度為60m/min。
[0061]將棉紗管插在紗管支桿62上，依次沿著前導紗輥12、阻尼轉(zhuǎn)盤13、第一導紗托輥23、第二導紗托輥24、第三導紗托輥32、限位輥47、雙托輥48、壓針41、導紗壓輥49、前托針
42、摩擦輥40、后托針43導向到卷繞輥51上，并固定在卷繞輥51。打開照明光源22，啟動步進電機52驅(qū)動卷繞棍51轉(zhuǎn)動,帶到紗線轉(zhuǎn)動；同步啟動第一力傳感器44、第二力傳感器45和第三力傳感器46獲得力值，并啟動高頻數(shù)碼CCD攝像頭21拍攝紗線形態(tài)，啟動電容極板31獲得紗線細度不勻的電信號。根據(jù)高頻數(shù)碼CCD攝像頭21拍攝紗線形態(tài)，獲得紗線的毛羽指數(shù)-位移曲線；電容極板31獲得紗線細度不勻的電信號，獲得紗線的細度-位移曲線；根據(jù)第一力傳感器44的力值Tl獲得表征紗線硬挺的抗彎力-位移曲線；根據(jù)第二力傳感器45的感應(yīng)力值T2和第三力傳感器46的感應(yīng)力值T3，獲得紗線的摩擦系數(shù)-位移曲線，其中摩擦系數(shù)結(jié)果為1η(Τ3/Τ2)/π ;從而可獲得紗線的毛羽指數(shù)、條干不勻、抗彎力和摩擦系數(shù)等指標，測試結(jié)果見表I所述。
[0062]實施例318.5tex粘膠紗的毛羽、條干、抗彎性能與摩擦系數(shù)測量
[0063]本發(fā)明的裝置的示意圖如圖1所示，該裝置中的前導紗輥12、第一導紗托輥23、第二導紗托輥24、第三導紗托輥32、限位輥47、雙托輥48、壓針41、前托針42、導紗壓輥49、摩擦輥40和后托針43的軸刨面示意圖如圖6所示，并選定好上述輥和針的凹形的半徑為5mm ;設(shè)定好阻尼轉(zhuǎn)盤13的預加張力為0.2cN/tex ;選定好第一力傳感器44的量程為50cN,精度為0.0lcN ;選定好第二力傳感器45和第三力傳感器46的量程均為400cN，精度為
0.0lcN ;設(shè)定高頻CXD攝像頭21的拍攝次數(shù)為10幀/秒；設(shè)定電容極板31的間距為6mm ；所述的雙托棍48間的距離為8mm ;所述的壓針41相對雙托棍的垂直距離為3mm ;通過手動旋轉(zhuǎn)絲桿7驅(qū)動高頻數(shù)碼CCD攝像頭21垂直移動至最清晰拍攝紗線形態(tài)的距離；設(shè)定所述的卷繞棍51的線速度為20m/min。
[0064]將粘膠紗管插在紗管支桿62上，依次沿著前導紗輥12、阻尼轉(zhuǎn)盤13、第一導紗托輥23、第二導紗托輥24、第三導紗托輥32、限位輥47、雙托輥48、壓針41、導紗壓輥49、前托針42、摩擦輥40、后托針43導向到卷繞輥51上，并固定在卷繞輥51。打開照明光源22，啟動步進電機52驅(qū)動卷繞棍51轉(zhuǎn)動,帶到紗線轉(zhuǎn)動；同步啟動第一力傳感器44、第二力傳感器45和第三力傳感器46獲得力值，并啟動高頻數(shù)碼CCD攝像頭21拍攝紗線形態(tài)，啟動電容極板31獲得紗線細度不勻的電信號。根據(jù)高頻數(shù)碼CCD攝像頭21拍攝紗線形態(tài)，獲得紗線的毛羽指數(shù)-位移曲線；電容極板31獲得紗線細度不勻的電信號，獲得紗線的細度-位移曲線；根據(jù)第一力傳感器44的力值Tl獲得表征紗線硬挺的抗彎力-位移曲線；根據(jù)第二力傳感器45的感應(yīng)力值T2和第三力傳感器46的感應(yīng)力值T3，獲得紗線的摩擦系數(shù)-位移曲線，其中摩擦系數(shù)結(jié)果為1η(Τ3/Τ2)/π ;從而可獲得紗線的毛羽指數(shù)、條干不勻、抗彎力和摩擦系數(shù)等指標，測試結(jié)果見表I所述。
[0065]實施例426tex粘膠絲紗的毛羽、條干、抗彎性能與摩擦系數(shù)測量
[0066]本發(fā)明的裝置的示意圖如圖1所示，該裝置中的前導紗輥12、第一導紗托輥23、第二導紗托輥24、第三導紗托輥32、限位輥47、雙托輥48、壓針41、前托針42、導紗壓輥49、摩擦輥40和后托針43的軸刨面示意圖如圖6所示，并選定好上述輥和針的凹形的半徑為IOmm ;設(shè)定好阻尼轉(zhuǎn)盤13的預加張力為0.5cN/tex ;選定好第一力傳感器44的量程為150cN,精度為0.0lcN ;選定好第二力傳感器45和第三力傳感器46的量程均為500cN，精度為0.0lcN ;設(shè)定高頻CXD攝像頭21的拍攝次數(shù)為1000幀/秒；設(shè)定電容極板31的間距為6mm ;所述的雙托棍48間的距離為14mm ;所述的壓針41相對雙托棍的垂直距離為5mm ;通過手動旋轉(zhuǎn)絲桿7驅(qū)動高頻數(shù)碼CXD攝像頭21垂直移動至最清晰拍攝紗線形態(tài)的距離；設(shè)定所述的卷繞棍51的線速度為100m/min。
[0067]將粘膠紗管插在紗管支桿62上，依次沿著前導紗輥12、阻尼轉(zhuǎn)盤13、第一導紗托輥23、第二導紗托輥24、第三導紗托輥32、限位輥47、雙托輥48、壓針41、導紗壓輥49、前托針42、摩擦輥40、后托針43導向到卷繞輥51上，并固定在卷繞輥51。打開照明光源22，啟動步進電機52驅(qū)動卷繞棍51轉(zhuǎn)動,帶到紗線轉(zhuǎn)動；同步啟動第一力傳感器44、第二力傳感器45和第三力傳感器46獲得力值，并啟動高頻數(shù)碼CCD攝像頭21拍攝紗線形態(tài)，啟動電容極板31獲得紗線細度不勻的電信號。根據(jù)高頻數(shù)碼CCD攝像頭21拍攝紗線形態(tài)，獲得紗線的毛羽指數(shù)-位移曲線；電容極板31獲得紗線細度不勻的電信號，獲得紗線的細度-位移曲線；根據(jù)第一力傳感器44的力值Tl獲得表征紗線硬挺的抗彎力-位移曲線；根據(jù)第二力傳感器45的感應(yīng)力值T2和第三力傳感器46的感應(yīng)力值T3，獲得紗線的摩擦系數(shù)-位移曲線，其中摩擦系數(shù)結(jié)果為1η(Τ3/Τ2)/π ;從而可獲得紗線的毛羽指數(shù)、條干不勻、抗彎力和摩擦系數(shù)等指標，測試結(jié)果見表I所述。
[0068]表I各紗線的毛羽、條干、抗彎性能與摩擦系數(shù)測量結(jié)果
【權(quán)利要求】
1.一種用于紗線彎曲與摩擦及條干與毛羽的組合測量裝置，包括固定在底板組件(6)上的導紗機構(gòu)(I)、毛羽測量機構(gòu)(2)、條干測量機構(gòu)(3)、力測量機構(gòu)(4)和牽引卷繞機構(gòu)(5)，其特征在于: 紗線出導紗機構(gòu)(I)后進入毛羽測量機構(gòu)(2)，該毛羽測量機構(gòu)(2)包括暗箱(25)，在暗箱(25)兩側(cè)分別設(shè)有處于隨意平衡態(tài)的第一導紗托輥(23)和第二導紗托輥(24)，紗線繞經(jīng)第一導紗托輥(23)后進入暗箱(25)，出暗箱(25)后繞經(jīng)第二導紗托輥(24)出毛羽測量機構(gòu)(2)，在暗箱(25)內(nèi)設(shè)有高頻數(shù)碼CCD攝像頭(21)及照明光源(22)，照明光源(22)位于高頻數(shù)碼CCD攝像頭(21)的對側(cè)，紗線由照明光源(22)與高頻數(shù)碼CCD攝像頭(21)之間通過，由牽引卷繞機構(gòu)(5)的絲桿(7)驅(qū)動高頻數(shù)碼CCD攝像頭(21)垂直移動，調(diào)節(jié)最佳拍攝距尚； 紗線出毛羽測量機構(gòu)(2)后進入條干測量機構(gòu)(3)，該條干測量機構(gòu)(3)包括至少一對用于感應(yīng)不同粗細紗線通過的電容信號以獲得紗線的條干不勻率的電容極板(31)和第三導紗托輥(32)，紗線由電容極板(31)間穿過后繞經(jīng)第三導紗托輥(32)出條干測量機構(gòu)(3)進入力測量機構(gòu)(4)； 力測量機構(gòu)(4)包括摩擦輥(40)、壓針(41)、前托針(42)、后托針(43)、第一力傳感器(44)、第二力傳感器(45)、第三力傳感器(46)、限位輥(47)、雙托輥(48)和導紗壓輥(49)，紗線進入力測量機構(gòu)(4)后依次繞經(jīng)限位輥(47)、一對雙托輥(48)及至少四個導紗壓輥(49)后出力測量機構(gòu)(4)，相鄰兩個導紗壓輥(49)組成一組導紗壓輥組，固定不動的摩擦輥(40)位于相鄰兩組導紗 壓輥組之間；由壓針(41)對位于一對雙托輥(48)間的紗線形成下壓力，壓針(41)固接在第一力傳感器(44)上，通過第一力傳感器(44)獲得紗線的抗彎力，紗線繞經(jīng)一組導紗壓輥組后，由前托針(42)對該組導紗壓輥組上的紗線形成上托力，前托針(42)固接在第二力傳感器(45)上，通過第二力傳感器(45)獲得輸入摩擦輥(40)前的紗線的松邊張力，紗線出該組導紗壓輥組后再繞經(jīng)摩擦輥(40)后進入相鄰一組的導紗壓輥組，由后托針(43)對該導紗壓輥組上的紗線形成上托力，后托針(43)固接在第三力傳感器(46)上，通過第三力傳感器(46)獲得經(jīng)摩擦輥(40)后的紗線的緊邊張力，根據(jù)所獲得緊邊張力、松邊張力及紗線覆蓋在摩擦輥(40)表面的弧段相對摩擦輥(40)截面圓中心的中心角，獲得紗線與摩擦輥(40)的摩擦系數(shù)； 紗線出力測量機構(gòu)(4)后進入牽引卷繞機構(gòu)(5)收線。
2.如權(quán)利要求1所述的一種用于紗線彎曲與摩擦及條干與毛羽的組合測量裝置，其特征在于，所述導紗機構(gòu)⑴包括導紗鉤(11)、前導紗輥(12)和阻尼轉(zhuǎn)盤(13)，紗線出底板組件(6)上的紗管支桿(62)后由導紗鉤(11)導向至前導紗輥(12)，再依次繞經(jīng)前導紗輥(12)及阻尼轉(zhuǎn)盤(13)后出導紗機構(gòu)(1)，其中，由阻尼轉(zhuǎn)盤(13)對紗線施加預加張力，預加張力范圍為 0.01cN/tex_50cN/tex。
3.如權(quán)利要求1所述的一種用于紗線彎曲與摩擦及條干與毛羽的組合測量裝置，其特征在于，所述的照明光源(22)提供平行光束照射在紗線上；所述的高頻CCD攝像頭(21)為高精度攝像器，每秒拍攝次數(shù)范圍為10幀/秒-10000幀/秒，通過分析所述的高頻CXD攝像頭(21)拍攝的圖片，獲得紗線表面的毛羽指數(shù)。
4.如權(quán)利要求1所述的一種用于紗線彎曲與摩擦及條干與毛羽的組合測量裝置，其特征在于，一對所述的電容極板(31)之間的間距范圍為2mm-20mm，每塊電容極板(31)的寬度和長度均大于8cm。
5.如權(quán)利要求1所述的一種用于紗線彎曲與摩擦及條干與毛羽的組合測量裝置，其特征在于，在所述的前導紗輥(12)、阻尼轉(zhuǎn)盤(13)、第一導紗托輥(23)、第二導紗托輥(24)、第三導紗托輥(32)、摩擦輥(40)、壓針(41)、前托針(42)、后托針(43)、限位輥(47)、雙托輥(48)、和導紗壓輥(49)的表面刻有多個凹形的環(huán)形結(jié)構(gòu)，通過該環(huán)形結(jié)構(gòu)使得紗線沿著同一方向被輸送，并防止紗線在垂直于輸送方向上發(fā)生滑動；根據(jù)紗線粗細不同確定所述環(huán)形結(jié)構(gòu)的半徑，其范圍為0.1mm-1Omm ;所述的第一導紗托輥(23)、第二導紗托輥(24)、第三導紗托輥(32)、限位輥(47)和雙托輥(48)與紗線接觸的最低點位置位于同一水平線上；所述的雙托棍(48)間的距離在2mm-20mm范圍內(nèi)可調(diào)；所述的壓針(41)相對所述的雙托棍(48)的垂直距離在Imm-1Omm范圍內(nèi)可調(diào)；所述的雙托棍(48)和壓針(41)組合實施紗線的彎曲，通過與壓針(41)相連的。
6.如權(quán)利要求1所述的一種用于紗線彎曲與摩擦及條干與毛羽的組合測量裝置，其特征在于，所述的摩擦輥(40)、導紗壓輥(49)、前托針(42)和后托針(43)構(gòu)造紗線與摩擦輥(40)表面的摩擦，且紗線覆蓋在摩擦輥(40)表面的弧段相對摩擦輥(40)截面圓中心的中心角為180° ;所述的與前托針(42)相連的第二力傳感器(45)，所述的與后托針(43)相連的第三力傳感器(46);根據(jù)所獲得緊邊張力、松邊張力和中心角，可獲得紗線與摩擦輥(40)的摩擦系數(shù)。
7.如權(quán)利要求1所述的一種用于紗線彎曲與摩擦及條干與毛羽的組合測量裝置，其特征在于，所述的第一力傳感器(44)、第二力傳感器(45)和第三力傳感器(46)為高精度力傳感器，所述的第一力傳感器(44)的測量范圍為O~200cN，精度為0.01cN;所述的第二力傳感器(45)和第三力傳感器(46)的測量范圍均為O~500cN，精度為0.01cN0
8.—種如權(quán)利要求1所述的用于紗線彎曲與摩擦及條干與毛羽的組合測量裝置的應(yīng)用，其特征在于，用于紗線的彎曲性能、摩擦性能、毛羽和條干的測量。
9.一種采用權(quán)利要求1所述的一種用于紗線彎曲與摩擦及條干與毛羽的組合測量裝置的測量方法，其特征在于，包括如下步驟: (a)設(shè)定好阻尼轉(zhuǎn)盤(13)的預加張力，選定好前導紗輥(12)、阻尼轉(zhuǎn)盤(13)、第一導紗托輥(23)、第二導紗托輥(24)、第三導紗托輥(32)、摩擦輥(40)、壓針(41)、前托針(42)、后托針(43)、限位輥(47)、雙托輥(48)和導紗壓輥(49)的表面的凹形的環(huán)形結(jié)構(gòu)的半徑；選定好第一力傳感器(44)、第二力傳感器(45)和第三力傳感器(46)的量程；設(shè)定高頻CCD攝像頭(21)的拍攝次數(shù)；設(shè)定電容極板(31)的間距，所述的雙托棍(48)間的距離；所述的壓針(41)相對雙托棍(48)的垂直距離；通過手動旋轉(zhuǎn)絲桿(7)驅(qū)動高頻數(shù)碼CCD攝像頭(21)垂直移動，調(diào)節(jié)最佳拍攝距離；設(shè)定所述的卷繞輥(51)的線速度；(b)將紗管插在紗管支桿(62)上，沿著前導紗輥(12)、阻尼轉(zhuǎn)盤(13)、第一導紗托輥(23)、第二導紗托輥(24)、第三導紗托輥(32)、限位輥(47)、雙托輥(48)、壓針(41)、導紗壓輥(49)、前托針(42)、摩擦輥(40)、后托針(43)導向到卷繞輥(51)上，并固定在卷繞輥(51)； (c)打開照明光源(22)，啟動步進電機(52)驅(qū)動卷繞輥(51)轉(zhuǎn)動，帶到紗線轉(zhuǎn)動；同步啟動第一力傳感器(44)、第二力傳感器(45)和第三力傳感器(46)獲得力值，并啟動高頻數(shù)碼CCD攝像頭(21)拍攝紗線形態(tài)，啟動電容極板(31)獲得紗線細度不勻的電信號；(d)根據(jù)高頻數(shù)碼CCD攝像頭(21)拍攝紗線形態(tài)，獲得紗線的毛羽指數(shù)；電容極板(31)感應(yīng)紗線細度不勻的電信號，獲得紗線的細度不勻；根據(jù)第一力傳感器(44)的力值獲得表征紗線硬挺的抗彎力值；根據(jù)第二力傳感器(45)和第三力傳感器(46)的感應(yīng)力值，獲得紗線的摩擦系數(shù) 。
【文檔編號】G01N3/20GK103727976SQ201310674549
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月10日
【發(fā)明者】杜趙群, 孫豐鑫, 孫草 申請人:東華大學