CN102305763A - 一种纱线起毛起球情况的客观评价装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种纱线起毛起球情况的客观评价装置，其特征在于，包括依次设于纱线退绕方向的退绕机构、牵引导纱机构、静电起绒测量装置、摄像系统、后导纱机构、以及废纱筒，退绕机构连接往复移动机构。本发明的优点是：不用织片，可直接对纱线测试，操作简洁，重复性和再现性优良。

Description

一种纱线起毛起球情况的客观评价装置

技术领域

 本发明涉及一种纱线起毛起球情况的客观评价装置，属于纺织品品质评价与测试装置技术领域。

背景技术

当前工业界普遍应用的起毛起球性能评价方法，主要是针对织物的主观评定，常用样照对比评级与文字描述特征这两种方法。科学研究中客观评定方法主要包括：应用光电技术的评估以及借助计算机视觉和模式识别技术来代替人的视觉和人脑分析进行的研究，如基于灰度图像，距离图像的二维或三维的图像分析技术等。相对于主观评价方法而言基于图像处理的评级方式虽然更加客观。但是，由于图像分析受到织物组织结构不同导致的不同纹理、印染加工后出现的不同颜色深浅以及局部印花的影响，这些问题都给图像处理带来一定的困难，等级评定也存在准确性问题，而且存在滞后的评价问题。

现有的起毛起球评级都是针对织物或服装，因此是滞后检测，不仅花时长，而且随机干扰大。起毛起球主要发生在毛和化纤织物，特别是这类纤维的针织物产品，若将起毛起球的判定提前到制成织物的纱线，不仅可以有效地选择原料和确定纺纱工艺，而且能为后到织造整理加工提出要求及克服减少这种疵点的发生率。

目前针对纱线类物质起毛起球的观测和评价有一些专利和文献报导，如专利CN20070129935.X中提供了一种针织绒线起球仪器，对起毛起球的检测采用光电探头组，在摩擦初始阶段因为纱线较细，光线能射到接收器，仪器能正常运转。经过来回摩擦，纱线逐渐磨毛、起球，当球达到一定大小时，它通过光电探头组时挡住了光线进入接收器，信号经放大，通知该头的计数器停止计数。当仪器上的10根试样的计数器全部停止计数时仪器停止来回运转，微处理机记录每头的次数。由于此装置只适用于较粗的纱线，对于较细的纱线，一方面，这种方法不能观测到摩擦初始阶段纱线毛羽的增长情况；另一方面，可能当摩擦产生的毛球尚未大到可以阻挡进入接收器的光线时就已经被摩断。

专利CN101148819A中提供了一种纱线毛羽光学投影测量方法。采用可见光大功率发光二极管作为光源，采用光学放大方式，计数被测纱线一侧伸出主干某长度的毛羽或毛羽的像遮挡光线接收器的次数，计为某长度毛羽的根数，以单位长度内某长度毛羽的根数和各种长度的毛羽总长度来评价纱线毛羽指标的优劣。这是原生毛羽的检测，并不是使用后毛羽的检测。

专利CN200410014056.9公开了一种生丝抱合性能检测装置，不同线密度的丝条经摩擦后，直径都会产生变化，摩擦次数增加丝条直径增大。利用光电耦合原理，采用红外光、Y型光纤耦合器和差动放大电路来测量生丝直径的变化。这是针对长丝原纤化的检测与起毛起球相差甚远。

以上各种针对纱线类物质的观测方法，或者针对经过高强度耐磨试验后纱线上毛球个数的计量；或者针对尚未摩擦的纱线毛羽根数的计量；或者直接测试摩擦后纱线直径的变化，这些方法的缺点是：只能得到个别反映纱线起毛起球性能的定量指标，不能观测起毛起球的整个过程，不能得到纱线不同阶段产生的毛羽和毛球外观形态特征以及反映纱线起毛起球趋势的指标即毛羽之间纠缠抱合力的大小。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述缺陷，提供一种快速、客观、能综合反应纱线起毛起球情况，并适合工业化应用的起毛起球等级客观评估装置。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种纱线起毛起球情况的客观评价装置，其特征在于，包括依次设于纱线退绕方向的退绕机构、牵引导纱机构、静电起绒测量装置、摄像系统、后导纱机构、以及废纱筒，退绕机构连接往复移动机构。

优选地，所述的退绕机构包括燕尾槽座，燕尾槽座上设有底座，底座上固定有左支架杆和右支架杆，左支架杆和右支架杆的端部都设有带有轴承和回转式顶针，回转式顶针与纱筒轴对接，纱筒轴的外侧设有卷纱筒。

优选地，所述的纱线起毛起球情况的客观评价装置还包括退绕力传感器，所述的退绕力传感器包括第一应变片、第二应变片、第三应变片和第四应变片，第一应变片和第二应变片分别设于左支架杆的根部的前后两侧，第三应变片和第四应变片分别设于右支架杆的根部的前后两侧，第一应变片、第二应变片、第三应变片和第四应变片相互连接成桥式电路。

优选地，所述的纱线起毛起球情况的客观评价装置还包括数据采集与控制模块，数据采集与控制模块由数据采集转换器和计算机组成，数据采集转换器分别连接往复移动机构、退绕力传感器、牵引导纱机构、静电起绒测量装置、摄像系统和后导纱机构，计算机连接数据采集转换器。

优选地，所述的往复移动机构包括气缸，气缸内设有推杆，推杆的端部通过固接头连接退绕机构，气缸的两端分别设有进气口和复位口，进气口和复位口皆连接节流阀，节流阀、电磁转换阀、减压阀和压力气源依次连接。

优选地，所述的牵引导纱机构包括上牵引罗拉和下牵引罗拉，下牵引罗拉连接力矩步进电机。

优选地，所述的静电起绒测量装置包括依次设于纱线退绕方向的导柱，前静电起绒器，电容极板，导轮和后静电起绒器。

优选地，所述的摄像系统由光源及CCD摄像头组成，光源及CCD摄像头位于同一光轴上。

优选地，所述的后导纱机构是由上导纱罗拉、下导纱罗拉和步进电机组成，下导纱罗拉连接步进电机。

与现有的起毛起球性能测试装置相比，本发明具有明显的优势：其一，不用织片，节约投资和占地，节省人工和能耗；其二，直接对纱线测试，快速、客观、干扰少；其三，可与起毛起球模拟装置搭配使用，客观评价纱线的起毛起球特征；其四，试验者可以即时测量纱线的起毛起球和纱线各段的分布特征；其五，适应各种组成不同、粗细不同的纱线；其六，测试可根据不同的试验要求设定，操作简洁，重复性和再现性优良。

附图说明

图1为纱线起毛起球情况的客观评价装置结构示意图；

图2为推杆的往复移动原理示意图。

具体实施方式

下面结合实施例来具体说明本发明。

实施例

    如图1所示，为纱线起毛起球情况的客观评价装置结构示意图，所述的纱线起毛起球情况的客观评价装置，包括退绕机构1、往复移动机构2、牵引导纱机构3、静电起绒测量装置4、摄像系统5、后导纱机构6、数据采集与控制模块7、退绕力传感器以及废纱筒9。退绕机构1、牵引导纱机构3、静电起绒测量装置4、摄像系统5、后导纱机构6、以及废纱筒9依次设于纱线退绕方向，退绕机构1连接往复移动机构2。

所述的退绕机构1由卷纱筒11，卷纱筒轴12，回转式顶针13， 轴承14，左支架杆15，底座16，燕尾槽座17和右支架杆18构成。燕尾槽座17上设有底座16，底座16上固定有左支架杆15和右支架杆18，左支架杆15和右支架杆18的端部都设有带有轴承14和回转式顶针13，回转式顶针13与纱筒轴12对接，用于支撑纱筒轴12并可绕卷纱筒轴12平滑地转动。纱筒轴12的外侧设有卷纱筒11。

所述的往复移动机构2由气缸21，推杆22，固接头23，进气口24，复位口25，电磁换向阀26，节流阀27，减压阀28，压力气源泵29构成，气缸21内设有推杆22，推杆22的端部通过固接头23连接退绕机构1的底座16，如图2所示，为推杆的往复移动原理示意图，气缸21的两端分别设有进气口24和复位口25，进气口24和复位口25皆连接节流阀26，节流阀26、电磁转换阀27、减压阀28和压力气源29依次连接。当气缸的推杆22往复移动时，底座16在燕尾槽座17上平稳往复滑动；推杆22的移动速度可通过节流阀27和减压阀28的调节实现。推杆22前移时，是由气缸21的进气口24进气推动，而气缸21的复位口25出气，并经电磁换向阀26排空；推杆22复位时，气缸21的复位口25进气后推，进气口24出气，并经电磁换向阀26排空。电磁换向阀26控制推杆22的前进与后退往复移动。

所述的牵引导纱机构3包括上牵引罗拉31和下牵引罗拉32，下牵引罗拉32连接力矩步进电机33。由力矩式步进电机33驱动牵引罗拉对转动，将卷纱筒11上的纱线以一定的速度牵引退绕下来，作为纱线退绕的主要动力源。另一方面，纱线退绕张力的变化也可以以提供力矩大小的形式输出给数据采集与控制器71，这正是一个辅助性测量。

所述的静电起绒测量装置4包括依次设于纱线退绕方向的导柱41，前静电起绒器42，电容极板43，导轮44和后静电起绒器45，所述的导轮44和后静电起绒器45要尽量靠近CCD摄像区。其中，导柱41主要用于对经过上牵引罗拉31和下牵引罗拉32牵引输入的纱线实施定位，以保证准确和无明显振动地将纱线输送入前静电起绒器42和电容极板43中，前静电起绒器42是将纱线上倒伏的毛羽重新恢复竖起，以便电容极板43的细度不匀的如实测量，因为纱线的填充密度会干扰细度测量的准确；导轮44将电容极板43测定完的纱线平稳地输送出来，送入后静电起绒器45和摄像系统5；后静电起绒器45的作用是将经导轮44压伏的毛羽和压扁的纱线再进行恢复，以便于摄像系统5对纱线毛羽毛球和粗细作精确测量。

所述的摄像系统5由光源51及CCD摄像头52组成。它们构成了对起毛起球纱线的观测区照明和图像采集，并将对图像信号传输给数据采集与控制器71，进入计算机图像处理与分析，测量纱线的毛羽量、起球量和纱线的外观粗细值。光源51和CCD摄像头52在同一光轴上，纱线轴线也位于该光轴上。CCD摄像头52内置自动对焦机构，可以实时地拍摄清晰的纱线外观照片和毛羽、起球特征。

所述的后导纱机构6是由上导纱罗拉61、下导纱罗拉62和步进电机63组成，下导纱罗拉62连接步进电机63。其中步进电机63带动导纱罗拉对61、62转动，作为纱线退绕的辅助动力源，并且与上牵引罗拉31和下牵引罗拉32组合，控制纱线的伸直和平稳运动，便于导柱41的定位和摄像系统5的图像采集，同时将经过测试的纱线引导入废纱筒9中。

所述的退绕力传感器包括第一应变片81、第二应变片82、第三应变片83和第四应变片84，第一应变片81和第二应变片82分别设于左支架杆15的根部的前后两侧，第三应变片83和第四应变片84分别设于右支架杆18的根部的前后两侧，第一应变片81、第二应变片82、第三应变片83和第四应变片84相互连接成桥式电路，桥式电路的输入端连接电源，输出端连接数据采集与控制模块7。退绕过程因纱线间毛羽的纠缠，将造成退绕纱线张力的不同，这种张力的波动造成左支架梁15和右支架梁18的微摆动变形，使贴于其根部的四块应变片发生变形而输出电压信号至数据采集与控制模块7，通过数据采集与控制模块7得到纱线退绕张力波动（张力-时间）曲线。

数据采集与控制模块7由数据采集转换器71和计算机72组成，计算机72连接数据采集转换器71。数据采集转换器71分别连接退绕力传感器、牵引导纱机构3中的力矩步进电机33、静电起绒测量装置4的电容极板43、摄像系统5和后导纱机构6的步进电机63，分别采集电压信号、纱线细度不匀数据、纱线毛羽、毛球和粗细图像，以及步进电机的力矩信号，并输入计算机72，由数据处理软件处理和计算获得：可实时在线显示纱线退绕张力-时间曲线、纱线不匀值和粗细值、纱线毛羽长度分布、毛球体积及密度等参数。而且通过计算机72中的参数设置和控制软件，实现对牵引导纱机构3的步进电机33和后导纱机构6的步进电机63转速及转速匹配的控制；对摄像系统5的光源51亮度进行控制；对往复移动机构2的节流阀27和减压阀28进行调整，以控制汽缸推杆22的移动速度；对电磁转向阀26实施控制，保证卷纱筒11前进后退的准确性。

使用上述装置评价纱线起毛起球情况的方法如下：

首先取绕有已经起毛起球纱线的卷纱筒11，装于回转式顶针13上，顶紧并转动自如；解开取下卷纱筒11右侧的纱头，一边缓慢地退绕，一边穿过牵引罗拉对间，经导柱11、前静电起绒器42、电容极板43、导轮44和后静电起绒器45，穿过摄像系统5和引导罗拉对之间。启动力矩步进电机33，步进电机63、切换电磁换向阀26，使纱线退绕并卷纱筒11匀速右移；开启前静电起绒器42、后静电起绒器45起绒。与此同时测量退绕张力曲线，由电容极板4测量纱线细度不匀；由摄像系统5采集纱线毛羽、毛球和粗细的图像。

通过计算机72设定或调节减压阀28的压力值和节流阀26的流量值，改变气缸21、推杆22的移动速度。从而使退绕纱线与卷纱筒11的分离点与导柱41接触定位点和摄像系统5的光轴线，始终在同一直线，以保证纱线在各测量点，即包括退绕力传感器、电容极板4和CCD摄像头52处的平稳移动，由此排除附加作用力和其他噪音信号的干扰，从而获得真实准确的退绕力信号、纱线细度不匀信号、毛羽和球粒的图像。

采用所得到的退绕张力波动曲线，由电容极板4测得的纱线细度不匀曲线和由CCD摄像头52拍摄得到毛羽、球粒和纱线粗细的视频图像，并根据它的信号发生的时间差进行位移后，三者信号叠加进行数据处理和分析，可以根据纱线退绕波动曲线的增高量和张力脉冲波的波峰数，求解出毛羽间的纠缠力、毛球的纠缠力或脱落力、毛球大小和紧密度、纱线粗细和毛羽长短对退绕张力的影响。

Claims (9)

1.一种纱线起毛起球情况的客观评价装置，其特征在于，包括依次设于纱线退绕方向的退绕机构（1）、牵引导纱机构（3）、静电起绒测量装置（4）、摄像系统（5）、后导纱机构（6）、以及废纱筒（9），退绕机构（1）连接往复移动机构（2）。

2.如权利要求1所述的纱线起毛起球情况的客观评价装置，其特征在于，所述的退绕机构（1）包括燕尾槽座（17），燕尾槽座（17）上设有底座（16），底座（16）上固定有左支架杆（15）和右支架杆（18），左支架杆（15）和右支架杆（18）的端部都设有带有轴承（14）和回转式顶针（13），回转式顶针（13）与纱筒轴（12）对接，纱筒轴（12）的外侧设有卷纱筒（11）。

3.如权利要求2所述的纱线起毛起球情况的客观评价装置，其特征在于，还包括退绕力传感器，所述的退绕力传感器包括第一应变片（81）、第二应变片（82）、第三应变片（83）和第四应变片（84），第一应变片（81）和第二应变片（82）分别设于左支架杆（15）的根部的前后两侧，第三应变片（83）和第四应变片（84）分别设于右支架杆（18）的根部的前后两侧，第一应变片（81）、第二应变片（82）、第三应变片（83）和第四应变片（84）相互连接成桥式电路。

4.如权利要求1所述的纱线起毛起球情况的客观评价装置，其特征在于，还包括数据采集与控制模块（7），数据采集与控制模块（7）由数据采集转换器（71）和计算机（72）组成，数据采集转换器（71）分别连接往复移动机构（2）、退绕力传感器、牵引导纱机构（3）、静电起绒测量装置（4）、摄像系统（5）和后导纱机构（6），计算机（72）连接数据采集转换器（71）。

5.如权利要求1所述的纱线起毛起球情况的客观评价装置，其特征在于，所述的往复移动机构（2）包括气缸（21），气缸（21）内设有推杆（22），推杆（22）的端部通过固接头（23）连接退绕机构（1），气缸（21）的两端分别设有进气口（24）和复位口（25），进气口（24）和复位口（25）皆连接节流阀（26），节流阀（26）、电磁转换阀（27）、减压阀（28）和压力气源（29）依次连接。

6.如权利要求1所述的纱线起毛起球情况的客观评价装置，其特征在于，所述的牵引导纱机构（3）包括上牵引罗拉（31）和下牵引罗拉（32），下牵引罗拉（32）连接力矩步进电机（33）。

7.如权利要求1所述的纱线起毛起球情况的客观评价装置，其特征在于，所述的静电起绒测量装置（4）包括依次设于纱线退绕方向的导柱（41），前静电起绒器（42），电容极板（43），导轮（44）和后静电起绒器（45）。

8.如权利要求1所述的纱线起毛起球情况的客观评价装置，其特征在于，所述的摄像系统（5）由光源（51）及CCD摄像头（52）组成，光源（51）及CCD摄像头（52）位于同一光轴上。

9.如权利要求1所述的纱线起毛起球情况的客观评价装置，其特征在于，所述的后导纱机构（6）是由上导纱罗拉（61）、下导纱罗拉（62）和步进电机（63）组成，下导纱罗拉（62）连接步进电机（63）。

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