用於紗線彎曲與摩擦及條幹與毛羽的組合測量裝置與方法

2023-05-18 17:24:21 1

用於紗線彎曲與摩擦及條幹與毛羽的組合測量裝置與方法
【專利摘要】本發明涉及用於紗線彎曲與摩擦及條幹與毛羽的組合測量裝置與方法，該裝置由導紗機構、毛羽測量機構、條幹測量機構、力測量機構、牽引卷繞機構和底板組件構成，以及對應形態與力的信號採集、驅動控制、處理系統和計算機構成；實現該裝置的方法是通過導紗機構導紗和牽引卷繞機構牽引紗線，通過毛羽測量機構水平託持並攝取紗線的表面毛羽，經處理系統獲取毛羽指數；通過條幹測量機構的電容極板獲得紗線的條幹均勻度；通過力測量機構的壓針和雙託輥組成的彎曲機構彎曲紗線，獲得紗線抗彎力；通過力測量機構的摩擦輥與紗線摩擦，獲得輸入摩擦輥前、後的紗線的張力，獲得紗線摩擦係數。本發明特點是測量為光學、電學與力學的組合測量。
【專利說明】用於紗線彎曲與摩擦及條幹與毛羽的組合測量裝置與方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種測量紗線的彎曲和摩擦、以及條幹和毛羽的測量裝置與方法，屬於紡織精密計量儀器【技術領域】。
【背景技術】
[0002]紗線表面的毛羽數量和分布、彎曲性能、摩擦性能和條幹均勻度不僅決定著紗線的品質質量，而且影響紗線製品(如服裝面料)的成形加工過程，如紗線上漿後的分絞、織造過程中的開口、經紗斷頭率、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、摩擦性能和條幹均勻度的測量和定量化表徵，具有重要的實際意義。
[0003]目前，國內外測量紗線上述性能的儀器主要採取單機單測單指標為主，如紗線毛羽測試儀器主要是基於投影計數法，全毛羽光電法以及數字圖像處理法方法，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個長度區間對毛羽計數測試；國產的YG172紗線毛羽測試儀(陳香雲，張毅.YG172型毛羽儀簡介.陝西紡織.2005(2)),該測試儀採用了光學投影計數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，影響測試結果。紗線摩擦性質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果的差異。紗線的條幹均勻度測量儀器主要是Uster-4型條幹儀(徐國香，Uster_4條幹儀的測試及應用.毛紡科技，2007，9)和CTT紗線傳導系統等。
[0004]上述實驗儀器和方法僅用於測量單項指標，所用的紗線試樣是不同的，也就是說，上述彎曲性能、毛羽、條幹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構均是有差異的，即使是同一個批次的紗線其性能和結構也有差異。故採用不同紗管測得的各自的單向力學性能和結構，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結構，有助於紗線結構和性能的表徵，其結果將更加準確。從而解決傳統的單機單側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構的測試過程繁瑣，操作複雜，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能實現紗線表面毛羽、條幹均勻度、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佔地面、降低成本、節約實驗試樣、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誤差和操作誤差，提高測量的精確性和穩定性。
【發明內容】

[0006]本發明的目的在於提供一種用於紗線表面毛羽、條幹均勻度、彎曲性能和摩擦性能的組合測量裝置和方法，解決傳統紗線的上述性能與結構因分離測量而造成紗線綜合品質指標的表徵誤差，可對紗線的毛羽、條幹、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，本發明的一個技術方案是提供了 一種用於紗線彎曲與摩擦及條幹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、毛羽測量機構、條幹測量機構、力測量機構和牽引卷繞機構，其特徵在於:
[0008]紗線出導紗機構後進入毛羽測量機構，該毛羽測量機構包括暗箱，在暗箱兩側分別設有處於隨意平衡態的第一導紗託輥和第二導紗託輥，紗線繞經第一導紗託輥後進入暗箱，出暗箱後繞經第二導紗託輥出毛羽測量機構，在暗箱內設有高頻數碼CCD攝像頭及照明光源，照明光源位於高頻數碼CCD攝像頭的對側，紗線由照明光源與高頻數碼CCD攝像頭之間通過，由牽引卷繞機構的絲杆驅動高頻數碼CCD攝像頭垂直移動，調節最佳拍攝距離；
[0009]紗線出毛羽測量機構後進入條幹測量機構，該條幹測量機構包括至少一對用於感應不同粗細紗線通過的電容信號以獲得紗線的條幹不勻率的電容極板和第三導紗託輥，紗線由電容極板間穿過後繞經第三導紗託輥出條幹測量機構進入力測量機構；
[0010]力測量機構包括摩擦輥、壓針、前託針、後託針、第一力傳感器、第二力傳感器、第三力傳感器、限位輥、雙託輥和導紗壓輥，紗線進入力測量機構後依次繞經限位輥、一對雙託輥及至少四個導紗壓輥後出力測量機構，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於相鄰兩組導紗壓輥組之間；由壓針對位於一對雙託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，紗線繞經一組導紗壓輥組後，由前託針對該組導紗壓輥組上的紗線形成上託力，前託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後再繞經摩擦輥後進入相鄰一組的導紗壓輥組，由後託針對該導紗壓輥組上的紗線形成上託力，後託針固接在第三力傳感器上，通過第三力傳感器獲得經摩擦輥後的紗線的緊邊張力，根據所獲得緊邊張力、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係數；
[0011 ] 紗線出力測量機構後進入牽弓I卷繞機構收線。
[0012]優選地，所述導紗機構包括導紗鉤、前導紗輥和阻尼轉盤，紗線出底板組件上的紗管支杆後由導紗鉤導向至前導紗輥，再依次繞經前導紗輥及阻尼轉盤後出導紗機構，其中，由阻尼轉盤對紗線施加預加張力，預加張力範圍為0.01cN/tex-50cN/tex。
[0013]優選地，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，每秒拍攝次數範圍為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。
[0014]優選地，一對所述的電容極板之間的間距範圍為2mm-20mm，每塊電容極板的寬度和長度均大於8cm。
[0015]優選地，在所述的前導紗輥、阻尼轉盤、第一導紗託輥、第二導紗託輥、第三導紗託輥、摩擦輥、壓針、前託針、後託針、限位輥、雙託輥、和導紗壓輥的表面刻有多個凹形的環形結構，通過該環形結構使得紗線沿著同一方向被輸送，並防止紗線在垂直於輸送方向上發生滑動；根據紗線粗細不同確定所述環形結構的半徑，其範圍為0.1mm-1Omm ;所述的第一導紗託輥、第二導紗託輥、第三導紗託輥、限位輥和雙託輥與紗線接觸的最低點位置位於同一水平線上；所述的雙託棍間的距離在2mm-20mm範圍內可調；所述的壓針相對所述的雙託棍的垂直距離在Imm-1Omm範圍內可調；所述的雙託棍和壓針組合實施紗線的彎曲，通過與壓針相連的。
[0016]優選地，所述的摩擦輥、導紗壓輥、前託針和後託針構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° ;所述的與前託針相連的第二力傳感器，所述的與後託針相連的第三力傳感器；根據所獲得松邊張力、緊邊張力和中心角，可獲得紗線與摩擦輥的摩擦係數。
[0017]優選地，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範圍為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範圍均為O?500cN，精度為0.0lcN0
[0018]本發明的另一個技術方案是提供了一種上述的用於紗線彎曲與摩擦及條幹與毛羽的組合測量裝置的應用，其特徵在於，用於紗線的彎曲性能、摩擦性能、毛羽和條幹的測量。
[0019]本發明的另一個技術方案是提供了一種採用上述的一種用於紗線彎曲與摩擦及條幹與毛羽的組合測量裝置的測量方法，其特徵在於，包括如下步驟:
[0020](a)設定好阻尼轉盤的預加張力，選定好前導紗輥、阻尼轉盤、第一導紗託輥、第二導紗託輥、第三導紗託輥、摩擦輥、壓針、前託針、後託針、限位輥、雙託輥和導紗壓輥的表面的凹形的環形結構的半徑；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；設定高頻CCD攝像頭的拍攝次數；設定電容極板的間距，所述的雙託棍間的距離；所述的壓針相對雙託棍的垂直距離m ;通過手動旋轉絲杆驅動高頻數碼CCD攝像頭垂直移動，調節最佳拍攝距離；設定所述的卷繞輥的線速度；
[0021](b)將紗管插在紗管支杆上，沿著前導紗輥、阻尼轉盤、第一導紗託輥、第二導紗託輥、第三導紗託輥、限位輥、雙託輥、壓針、導紗壓輥、前託針、摩擦輥、後託針導向到卷繞輥上，並固定在卷繞輥；
[0022](c)打開照明光源，啟動步進電機驅動卷繞輥轉動，帶到紗線轉動；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，並啟動高頻數碼CCD攝像頭拍攝紗線形態，啟動電容極板獲得紗線細度不勻的電信號；
[0023](d)根據高頻數碼CCD攝像頭拍攝紗線形態，獲得紗線的毛羽指數；電容極板感應紗線細度不勻的電信號，獲得紗線的細度不勻；根據第一力傳感器的力值獲得表徵紗線硬挺的抗彎力值；根據第二力傳感器和第三力傳感器的感應力值，獲得紗線的摩擦係數。
[0024]本發明的測量原理在於:通過導紗機構導紗和牽引卷繞機構牽引紗線，使用毛羽測量機構水平託持並通過該機構的高頻數碼CXD攝像頭攝取紗線的表面毛羽，經處理系統獲取毛羽指數；通過條幹測量機構水平牽引紗線並通過該機構的電容極板感知不同粗細紗線的電容信號變化，獲得紗線的條幹均勻度；通過力測量機構的壓針和雙託輥組成的彎曲機構彎曲紗線，獲得由傳感器採集的紗線的抗彎力；通過力測量機構的摩擦輥與紗線摩擦，由與前託針相連的力傳感器感應輸入導紗壓輥前的紗線張力，並由與後託針相連的力傳感器感應輸出導紗壓輥後的紗線的張力，獲得紗線的摩擦係數。本發明的特點是測量為光學、電學與力學的組合測量，且機構精巧、測量簡便、快速、實時。
[0025]與現有技術相比，本發明的有益效果是:
[0026]a、本發明實現紗線表面毛羽、條幹均勻度、彎曲性能和摩擦性能的同機測試，可以節約佔地，降低成本，簡化操作過程，提高檢測效率，減少了系統和操作誤差；
[0027]b、本發明通過暗箱和照明光源的輔助，使用高頻攝像頭實現了水平運動的紗線的高清晰度表面圖像的獲取；
[0028]C、本發明利用三個力傳感器的組合測試方法，實現對紗線彎曲性能和摩擦性能的快速實時測量；
[0029]d、本發明可以根據紗線的規格，設定紗線的預加張力和壓針的高度，對紗線的適應性好；
[0030]e、本發明測試結果的重複性和再現性優良；
[0031]f、本發明實現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、扭曲對測量結果的影響，測試更加準確。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]圖1用於紗線彎曲與摩擦及條幹與毛羽的組合測量裝置的示意圖；
[0033]圖2為毛羽測量機構側視圖；
[0034]圖3為條幹測量機構側視圖；
[0035]圖4為雙託棍和壓針組成的紗線彎曲的側視圖；
[0036]圖5為導紗壓輥、摩擦輥、前託針和後託針組成的紗線摩擦的側視圖；
[0037]圖6為用於導紗的輥和針的表面凹形形態示意圖；
[0038]圖7為用於紗線彎曲與摩擦及條幹與毛羽的組合測量裝置的硬體流程示意圖；
[0039]圖8為用於紗線彎曲與摩擦及條幹與毛羽的組合測量裝置的軟體流示意圖；圖中:
[0040]1-導紗機構、11-導紗鉤、12-前導紗輥、13-阻尼轉盤，2_毛羽測量機構、21-高頻數碼CXD攝像頭、22-照明光源、23-第一導紗託輥、24-第二導紗託輥、25-暗箱，3-條幹測量機構、31-電容極板、32-第三導紗託輥，4-力學測量機構、40-摩擦輥、41-壓針、42-前託針、43_後託針、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-雙託輥、49-導紗壓輥，5-牽引卷繞機構、51-卷繞輥、52-步進電機，61-底板、62-紗管支杆、63-紗管底座、64-定位銷。
【具體實施方式】
[0041]下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之後，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落於本申請所附權利要求書所限定的範圍。
[0042]以下實施例均使用了如圖1至圖8所示的一種用於紗線彎曲與摩擦及條幹與毛羽的組合測量裝置，由導紗機構1、毛羽測量機構2、條幹測量機構3、力測量機構4、牽引卷繞機構5和底板組件6，以及對應形態與力的信號採集、驅動控制、處理系統和計算機構成；[0043]所述的底板組件6由底板61、紗管支杆62、紗管底座63和定位銷64構成，所述的紗管支杆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I包括導紗鉤11、前導紗輥12和阻尼轉盤13，所述的導紗鉤11、前導紗輥12和阻尼轉盤13均固定在底板61上；
[0045]所述的毛羽測量機構2包括高頻數碼CXD攝像頭21、照明光源22、第一導紗託輥23、第二導紗託輥24和暗箱25 ;所述的暗箱25固定在底板61上，內固有高頻數碼CCD攝像頭21和照明光源22 ;所述的第一導紗託輥23和第二導紗託輥24均固定在底板61上，且為隨意平衡態；所述的隨意平衡態是指轉動物體相對於轉軸而言質量分布是均勻的，即當轉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生轉動；
[0046]所述的條幹測量機構3包括電容極板31和第三導紗託輥32，所述的電容板31固定在底板61上，所述的第三導紗託輥32固定在底板61上，且為隨意平衡態；
[0047]所述的力測量機構4包括摩擦輥40、壓針41、前託針42、後託針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、雙託輥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不能轉動；所述第一力傳感器44 一端固接壓針4，另一端固定於底板61上；所述第二力傳感器45 —端固接前託針42，另一端固定於底板61上；所述第三力傳感器46 —端固接後託針43，另一端固定於底板61上；所述的限位輥47、雙託輥48和導紗壓輥49均固定在底板61上，且為隨意平衡態；
[0048]所述的牽引卷繞機構5包括卷繞輥51、步進電機52和絲杆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驅動卷繞輥51轉動，所述的卷繞輥51的線速度範圍為0.lm/min-400m/min ;所述的絲杆7通過手動旋轉驅動高頻數碼(XD攝像頭21垂直移動，調節最佳拍攝距離。
[0049]所述的阻尼轉盤13是對紗線施加的預加張力，預加張力範圍為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，每秒拍攝次數範圍為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。
[0051]所述的電容極板31的間距範圍為2mm-20mm，極板的寬度和長度均大於8cm ;所述的電容極板31感應通過的不同粗細紗線的電容信號，獲得紗線的條幹不勻率。
[0052]所述的前導紗輥12、阻尼轉盤13、第一導紗託輥23、第二導紗託輥24、第三導紗託輥32、摩擦輥40、壓針41、前託針42、後託針43、限位輥47、雙託輥48、導紗壓輥49表面刻有多個凹形的環形結構，在於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紗線粗細不同可進行選擇，半徑範圍為0.1mm-1Omm ；所述的第一導紗託輥23、第二導紗託輥24、第三導紗託輥32、限位輥47和雙託輥48與紗線接觸的最低點位置位於同一水平線上；所述的雙託輥48中間設有壓針41，所述的雙託棍48間的距離可調，範圍為2mm-20mm ;所述的壓針41相對雙託棍的垂直距離可調，範圍為Imm-1Omm ;所述的雙託棍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、前託針42和後託針43構造紗線與摩擦輥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° ；所述的與前託針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，所述的與後託針43相連的第三力傳感器36獲得經摩擦輥40後的紗線的緊邊張力；根據所獲得緊邊張力、松邊張力和中心角，可獲得紗線與摩擦輥40的摩擦係數。
[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的測量範圍為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的測量範圍均為O?500cN，精度為0.0lcN0
[0055]信號採集、驅動控制和處理系統由電信號採集模塊、轉動驅動控制模塊、界面操作與參數設置模塊，及計算控制、處理、分析的基本功能模塊構成；可驅動轉動機構，尤其是帶動卷繞輥51的轉動，並完成電信號的採集處理、實時顯示與存儲、界面操作程序控制、測量設置。其中步進電機的控制由電腦程式構成，完成卷繞輥51的精密轉動；轉動由數/模轉換卡、放大器/濾波器和驅動電路構成，以完成卷繞輥的轉動；條幹測量機構3的電容極板31與力測量機構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/數轉換卡、放大器/濾波器和信號採集電路完成，完成紗線細度與抗彎力、摩擦力的採集；毛羽測量機構2的高頻數碼CCD攝像頭21攝取的紗線形態信號由圖像採集卡、放大器/濾波器和信號採集電路完成，完成紗線的毛羽採集；電信號採集和圖像信號採集的信號傳輸到計算機。通過形態與力的信號採集、驅動控制、處理系統和計算機等的處理分析，可獲得紗線的毛羽指數，紗線的條幹不勻或稱為細度不勻，即紗線沿著軸線方向，單位長度的質量不勻、細節數、粗節數和結雜數，紗線的摩擦係數，紗線的平均抗彎力和彎曲剛度；據此還可獲得沿著紗線長度方向的相應的特徵曲線為毛羽指數-位移曲線、細度-位移曲線、抗彎力-位移曲線和摩擦係數-位移曲線。
[0056]實施例118tex棉紗的毛羽、條幹、抗彎力與摩擦係數測量
[0057]本發明的裝置的示意圖如圖1所示，該裝置中的前導紗輥12、第一導紗託輥23、第二導紗託輥24、第三導紗託輥32、限位輥47、雙託輥48、壓針41、前託針42、導紗壓輥49、摩擦輥40和後託針43的軸剖面示意圖如圖6所示，並選定好上述輥和針的凹形半徑為3mm ；設定好阻尼轉盤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 ;設定高頻CXD攝像頭21的拍攝次數為50幀/秒；設定電容極板31的間距為4mm ；所述的雙託棍48間的距離為8mm ;所述的壓針41相對雙託棍的垂直距離為3mm ;通過手動旋轉絲杆7驅動高頻數碼CCD攝像頭21垂直移動至最清晰拍攝紗線形態的距離；設定所述的卷繞棍51的線速度為40m/min。
[0058]將棉紗管插在紗管支杆62上，依次沿著前導紗輥12、阻尼轉盤13、第一導紗託輥23、第二導紗託輥24、第三導紗託輥32、限位輥47、雙託輥48、壓針41、導紗壓輥49、前託針42、摩擦輥40、後託針43導向到卷繞輥51上，並固定在卷繞輥51 ;打開照明光源22，啟動步進電機52驅動卷繞棍51轉動,帶到紗線轉動；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，並啟動高頻數碼CCD攝像頭21拍攝紗線形態，啟動電容極板31獲得紗線細度不勻的電信號；根據高頻數碼CCD攝像頭21拍攝紗線形態，獲得紗線的毛羽指數-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；根據第一力傳感器44的力值Tl獲得表徵紗線硬挺的抗彎力-位移曲線；根據第二力傳感器45的感應力值T2和第三力傳感器46的感應力值Τ3，獲得紗線的摩擦係數-位移曲線，其中摩擦係數結果為1η(Τ3/Τ2)/π ;從而可獲得紗線的毛羽指數、條幹不勻、抗彎力和摩擦係數等指標，測試結果見表I所述。
[0059]實施例226tex棉紗的毛羽、條幹、抗彎性能與摩擦係數測量
[0060]本發明的裝置的示意圖如圖1所示，該裝置中的前導紗輥12、第一導紗託輥23、第二導紗託輥24、第三導紗託輥32、限位輥47、雙託輥48、壓針41、前託針42、導紗壓輥49、摩擦輥40和後託針43的軸刨面示意圖如圖6所示，並選定好上述輥和針的凹形的半徑為8mm ;設定好阻尼轉盤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 ;設定高頻CXD攝像頭21的拍攝次數為100幀/秒；設定電容極板31的間距為6mm ;所述的雙託棍48間的距離為IOmm ;所述的壓針41相對雙託棍的垂直距離為4mm ;通過手動旋轉絲杆7驅動高頻數碼CXD攝像頭21垂直移動至最清晰拍攝紗線形態的距離；設定所述的卷繞棍51的線速度為60m/min。
[0061]將棉紗管插在紗管支杆62上，依次沿著前導紗輥12、阻尼轉盤13、第一導紗託輥23、第二導紗託輥24、第三導紗託輥32、限位輥47、雙託輥48、壓針41、導紗壓輥49、前託針
42、摩擦輥40、後託針43導向到卷繞輥51上，並固定在卷繞輥51。打開照明光源22，啟動步進電機52驅動卷繞棍51轉動,帶到紗線轉動；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，並啟動高頻數碼CCD攝像頭21拍攝紗線形態，啟動電容極板31獲得紗線細度不勻的電信號。根據高頻數碼CCD攝像頭21拍攝紗線形態，獲得紗線的毛羽指數-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；根據第一力傳感器44的力值Tl獲得表徵紗線硬挺的抗彎力-位移曲線；根據第二力傳感器45的感應力值T2和第三力傳感器46的感應力值T3，獲得紗線的摩擦係數-位移曲線，其中摩擦係數結果為1η(Τ3/Τ2)/π ;從而可獲得紗線的毛羽指數、條幹不勻、抗彎力和摩擦係數等指標，測試結果見表I所述。
[0062]實施例318.5tex粘膠紗的毛羽、條幹、抗彎性能與摩擦係數測量
[0063]本發明的裝置的示意圖如圖1所示，該裝置中的前導紗輥12、第一導紗託輥23、第二導紗託輥24、第三導紗託輥32、限位輥47、雙託輥48、壓針41、前託針42、導紗壓輥49、摩擦輥40和後託針43的軸刨面示意圖如圖6所示，並選定好上述輥和針的凹形的半徑為5mm ;設定好阻尼轉盤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 ;設定高頻CXD攝像頭21的拍攝次數為10幀/秒；設定電容極板31的間距為6mm ；所述的雙託棍48間的距離為8mm ;所述的壓針41相對雙託棍的垂直距離為3mm ;通過手動旋轉絲杆7驅動高頻數碼CCD攝像頭21垂直移動至最清晰拍攝紗線形態的距離；設定所述的卷繞棍51的線速度為20m/min。
[0064]將粘膠紗管插在紗管支杆62上，依次沿著前導紗輥12、阻尼轉盤13、第一導紗託輥23、第二導紗託輥24、第三導紗託輥32、限位輥47、雙託輥48、壓針41、導紗壓輥49、前託針42、摩擦輥40、後託針43導向到卷繞輥51上，並固定在卷繞輥51。打開照明光源22，啟動步進電機52驅動卷繞棍51轉動,帶到紗線轉動；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，並啟動高頻數碼CCD攝像頭21拍攝紗線形態，啟動電容極板31獲得紗線細度不勻的電信號。根據高頻數碼CCD攝像頭21拍攝紗線形態，獲得紗線的毛羽指數-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；根據第一力傳感器44的力值Tl獲得表徵紗線硬挺的抗彎力-位移曲線；根據第二力傳感器45的感應力值T2和第三力傳感器46的感應力值T3，獲得紗線的摩擦係數-位移曲線，其中摩擦係數結果為1η(Τ3/Τ2)/π ;從而可獲得紗線的毛羽指數、條幹不勻、抗彎力和摩擦係數等指標，測試結果見表I所述。
[0065]實施例426tex粘膠絲紗的毛羽、條幹、抗彎性能與摩擦係數測量
[0066]本發明的裝置的示意圖如圖1所示，該裝置中的前導紗輥12、第一導紗託輥23、第二導紗託輥24、第三導紗託輥32、限位輥47、雙託輥48、壓針41、前託針42、導紗壓輥49、摩擦輥40和後託針43的軸刨面示意圖如圖6所示，並選定好上述輥和針的凹形的半徑為IOmm ;設定好阻尼轉盤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 ;設定高頻CXD攝像頭21的拍攝次數為1000幀/秒；設定電容極板31的間距為6mm ;所述的雙託棍48間的距離為14mm ;所述的壓針41相對雙託棍的垂直距離為5mm ;通過手動旋轉絲杆7驅動高頻數碼CXD攝像頭21垂直移動至最清晰拍攝紗線形態的距離；設定所述的卷繞棍51的線速度為100m/min。
[0067]將粘膠紗管插在紗管支杆62上，依次沿著前導紗輥12、阻尼轉盤13、第一導紗託輥23、第二導紗託輥24、第三導紗託輥32、限位輥47、雙託輥48、壓針41、導紗壓輥49、前託針42、摩擦輥40、後託針43導向到卷繞輥51上，並固定在卷繞輥51。打開照明光源22，啟動步進電機52驅動卷繞棍51轉動,帶到紗線轉動；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，並啟動高頻數碼CCD攝像頭21拍攝紗線形態，啟動電容極板31獲得紗線細度不勻的電信號。根據高頻數碼CCD攝像頭21拍攝紗線形態，獲得紗線的毛羽指數-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；根據第一力傳感器44的力值Tl獲得表徵紗線硬挺的抗彎力-位移曲線；根據第二力傳感器45的感應力值T2和第三力傳感器46的感應力值T3，獲得紗線的摩擦係數-位移曲線，其中摩擦係數結果為1η(Τ3/Τ2)/π ;從而可獲得紗線的毛羽指數、條幹不勻、抗彎力和摩擦係數等指標，測試結果見表I所述。
[0068]表I各紗線的毛羽、條幹、抗彎性能與摩擦係數測量結果
【權利要求】
1.一種用於紗線彎曲與摩擦及條幹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(I)、毛羽測量機構(2)、條幹測量機構(3)、力測量機構(4)和牽引卷繞機構(5)，其特徵在於: 紗線出導紗機構(I)後進入毛羽測量機構(2)，該毛羽測量機構(2)包括暗箱(25)，在暗箱(25)兩側分別設有處於隨意平衡態的第一導紗託輥(23)和第二導紗託輥(24)，紗線繞經第一導紗託輥(23)後進入暗箱(25)，出暗箱(25)後繞經第二導紗託輥(24)出毛羽測量機構(2)，在暗箱(25)內設有高頻數碼CCD攝像頭(21)及照明光源(22)，照明光源(22)位於高頻數碼CCD攝像頭(21)的對側，紗線由照明光源(22)與高頻數碼CCD攝像頭(21)之間通過，由牽引卷繞機構(5)的絲杆(7)驅動高頻數碼CCD攝像頭(21)垂直移動，調節最佳拍攝距尚； 紗線出毛羽測量機構(2)後進入條幹測量機構(3)，該條幹測量機構(3)包括至少一對用於感應不同粗細紗線通過的電容信號以獲得紗線的條幹不勻率的電容極板(31)和第三導紗託輥(32)，紗線由電容極板(31)間穿過後繞經第三導紗託輥(32)出條幹測量機構(3)進入力測量機構(4)； 力測量機構(4)包括摩擦輥(40)、壓針(41)、前託針(42)、後託針(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)、雙託輥(48)和導紗壓輥(49)，紗線進入力測量機構(4)後依次繞經限位輥(47)、一對雙託輥(48)及至少四個導紗壓輥(49)後出力測量機構(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)位於相鄰兩組導紗 壓輥組之間；由壓針(41)對位於一對雙託輥(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，紗線繞經一組導紗壓輥組後，由前託針(42)對該組導紗壓輥組上的紗線形成上託力，前託針(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後再繞經摩擦輥(40)後進入相鄰一組的導紗壓輥組，由後託針(43)對該導紗壓輥組上的紗線形成上託力，後託針(43)固接在第三力傳感器(46)上，通過第三力傳感器(46)獲得經摩擦輥(40)後的紗線的緊邊張力，根據所獲得緊邊張力、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)的摩擦係數； 紗線出力測量機構(4)後進入牽引卷繞機構(5)收線。
2.如權利要求1所述的一種用於紗線彎曲與摩擦及條幹與毛羽的組合測量裝置，其特徵在於，所述導紗機構⑴包括導紗鉤(11)、前導紗輥(12)和阻尼轉盤(13)，紗線出底板組件(6)上的紗管支杆(62)後由導紗鉤(11)導向至前導紗輥(12)，再依次繞經前導紗輥(12)及阻尼轉盤(13)後出導紗機構(1)，其中，由阻尼轉盤(13)對紗線施加預加張力，預加張力範圍為 0.01cN/tex_50cN/tex。
3.如權利要求1所述的一種用於紗線彎曲與摩擦及條幹與毛羽的組合測量裝置，其特徵在於，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，每秒拍攝次數範圍為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。
4.如權利要求1所述的一種用於紗線彎曲與摩擦及條幹與毛羽的組合測量裝置，其特徵在於，一對所述的電容極板(31)之間的間距範圍為2mm-20mm，每塊電容極板(31)的寬度和長度均大於8cm。
5.如權利要求1所述的一種用於紗線彎曲與摩擦及條幹與毛羽的組合測量裝置，其特徵在於，在所述的前導紗輥(12)、阻尼轉盤(13)、第一導紗託輥(23)、第二導紗託輥(24)、第三導紗託輥(32)、摩擦輥(40)、壓針(41)、前託針(42)、後託針(43)、限位輥(47)、雙託輥(48)、和導紗壓輥(49)的表面刻有多個凹形的環形結構，通過該環形結構使得紗線沿著同一方向被輸送，並防止紗線在垂直於輸送方向上發生滑動；根據紗線粗細不同確定所述環形結構的半徑，其範圍為0.1mm-1Omm ;所述的第一導紗託輥(23)、第二導紗託輥(24)、第三導紗託輥(32)、限位輥(47)和雙託輥(48)與紗線接觸的最低點位置位於同一水平線上；所述的雙託棍(48)間的距離在2mm-20mm範圍內可調；所述的壓針(41)相對所述的雙託棍(48)的垂直距離在Imm-1Omm範圍內可調；所述的雙託棍(48)和壓針(41)組合實施紗線的彎曲，通過與壓針(41)相連的。
6.如權利要求1所述的一種用於紗線彎曲與摩擦及條幹與毛羽的組合測量裝置，其特徵在於，所述的摩擦輥(40)、導紗壓輥(49)、前託針(42)和後託針(43)構造紗線與摩擦輥(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° ;所述的與前託針(42)相連的第二力傳感器(45)，所述的與後託針(43)相連的第三力傳感器(46);根據所獲得緊邊張力、松邊張力和中心角，可獲得紗線與摩擦輥(40)的摩擦係數。
7.如權利要求1所述的一種用於紗線彎曲與摩擦及條幹與毛羽的組合測量裝置，其特徵在於，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)的測量範圍為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)的測量範圍均為O~500cN，精度為0.01cN0
8.—種如權利要求1所述的用於紗線彎曲與摩擦及條幹與毛羽的組合測量裝置的應用，其特徵在於，用於紗線的彎曲性能、摩擦性能、毛羽和條幹的測量。
9.一種採用權利要求1所述的一種用於紗線彎曲與摩擦及條幹與毛羽的組合測量裝置的測量方法，其特徵在於，包括如下步驟: (a)設定好阻尼轉盤(13)的預加張力，選定好前導紗輥(12)、阻尼轉盤(13)、第一導紗託輥(23)、第二導紗託輥(24)、第三導紗託輥(32)、摩擦輥(40)、壓針(41)、前託針(42)、後託針(43)、限位輥(47)、雙託輥(48)和導紗壓輥(49)的表面的凹形的環形結構的半徑；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；設定高頻CCD攝像頭(21)的拍攝次數；設定電容極板(31)的間距，所述的雙託棍(48)間的距離；所述的壓針(41)相對雙託棍(48)的垂直距離；通過手動旋轉絲杆(7)驅動高頻數碼CCD攝像頭(21)垂直移動，調節最佳拍攝距離；設定所述的卷繞輥(51)的線速度；(b)將紗管插在紗管支杆(62)上，沿著前導紗輥(12)、阻尼轉盤(13)、第一導紗託輥(23)、第二導紗託輥(24)、第三導紗託輥(32)、限位輥(47)、雙託輥(48)、壓針(41)、導紗壓輥(49)、前託針(42)、摩擦輥(40)、後託針(43)導向到卷繞輥(51)上，並固定在卷繞輥(51)； (c)打開照明光源(22)，啟動步進電機(52)驅動卷繞輥(51)轉動，帶到紗線轉動；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，並啟動高頻數碼CCD攝像頭(21)拍攝紗線形態，啟動電容極板(31)獲得紗線細度不勻的電信號；(d)根據高頻數碼CCD攝像頭(21)拍攝紗線形態，獲得紗線的毛羽指數；電容極板(31)感應紗線細度不勻的電信號，獲得紗線的細度不勻；根據第一力傳感器(44)的力值獲得表徵紗線硬挺的抗彎力值；根據第二力傳感器(45)和第三力傳感器(46)的感應力值，獲得紗線的摩擦係數 。
【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 優先權日:2013年12月10日
【發明者】杜趙群, 孫豐鑫, 孫草 申請人:東華大學