CN103469533B - 多角筒式磨纱毛羽毛球的张力握持抽拔测量装置与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多角筒式磨纱毛羽毛球的张力握持抽拔测量装置与方法，该装置由3～6角的多角筒、摩擦机构、纱层张力机构、显微摄像机构、抽拔机构、纱架、静电起绒器和控制与数据采集分析系统组成。方法是在完成密排绕纱后对多角筒上的纱线作逐角地李莎茹曲线摩擦得磨纱样，然后对转到正上方的磨纱样逐角加压、握持纱层，再夹持住磨出的毛羽或毛球进行抽拔力测量和被测毛羽或毛球形态的观测，直至各角的抽拔测量完成，得张力握持下抽拔毛羽及毛球的显微形态值和抽拔力曲线。是快速、简便、实用、精准的测量装置与方法，可用于纱线的起毛起球制样和对起毛起球毛羽及毛球抽拔曲线和形态的测量，以及对纱线抗起毛起球性的综合评价。
Description
技术领域
本发明涉及一种纺织品品质测评技术领域的以多角筒上绕纱并控制其起毛起球及其抽拔时的张力而测量毛羽及毛球的形态及抽拔行为的测量装置与方法。
背景技术
纱线上毛羽的形态及其被抽拔的难易对于纱线起球及起球后是否容易脱落有很大的影响，因此需要对纱线上的毛羽进行观察。经摩擦起球后，毛球的多少及是否容易脱落对最终织物的起毛起球都有很大影响。现有的纱线毛羽测试仪有多种形式，测试原理和构造也各不相同。大体可分为：
第一类：漫反射法。利用光线照射，测试一段纱线毛羽漫反射光线的强度和变化，评估纱线毛羽总量的多少和分布情况。它适用于对纱线质量的总体评价。这种仪器一般作为电容式条干仪的一个附属部件。
第二类：投影计数法。在光线照射下，计数被测试纱线一侧伸出主干某长度的毛羽或毛羽的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毛羽的总长度来评价纱线毛羽指标的优劣。这种仪器形式多样。
以上两类仪器只能保持纱线毛羽的原来的形态，进行纱线毛羽测试。这种方法的缺点在于：1)测试数据重复性较差。由于纱线毛羽形态的多样性，有直的、弯的或圈状，甚至有的倒伏于主干，毛羽形态发生变化导致测试数据有较大变化。2)因长毛羽在测试的运动过程中更容易倒伏、弯曲，致使测试长毛羽数量偏少。3)测试仪器的台差较大。尤其是不同厂生产的仪器由于纱路不同、张力装置不同、检测装置不同等原因，对同一管纱线的测试数据相差60％左右。
第三类：静电法。纱线进入检测区以前对纱线施加了高压静电，使纱线毛羽之间、毛羽与主干之间相互排斥而分离、伸直，在测试区的毛羽长度方向可设置平行于纱线吸引毛羽的电极，纱线通过检测区时纱线毛羽几乎垂直于纱线主干，从而检测毛羽的数量。这也只是企业对产品外观质量的评价，既没有对纱线使用后毛羽的检测，又仅仅限于起毛的测量，未涉及起球的测量。
以上各种针对纱线类物质的观测方法，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要寻求一种集纱线的毛羽长度及量、毛球形态大小及数量、毛羽及毛球抽拔力与抽拔滑出长度为一体的在线原位测量方法，及其可适用于工业化实际检测的快速、准确、客观、实用测量装置，以克服此类评价技术中的缺陷和主观化的评价。
为了解决上述技术问题，本发明的原理是以同一套摩擦机构的直角杆作来回直角转动在给纱位及磨纱位间的切换和与平移机构的左右平移相配合，以相等张力密排每一圈纱线并在多角筒形成均匀绕纱层，得原纱样，以多角筒的来回转动与摩擦头的左右平移组合，实现对绕纱层的李莎茹曲线磨纱，形成磨纱样，同步以显微成像系统观测转到视野中绕纱层上的毛羽和毛球量；对磨纱完毕后的磨纱样作切向的毛羽和毛球数量、形态与大小的测量和作法向的毛羽和毛球数量、形态与分布的测量；以抽拔机构测量毛羽和毛球的抽拔力曲线，将所有采集的数据和图像输入计算机并计算与评价待测纱样和磨纱样的毛羽及毛球数量、毛球的形状与大小值、及其动态变化与最终值，毛羽和毛球的抽拔力和抽拔滑出长度，由此综合评价纱线的起毛起球行为及抗起毛起球性。该测量原理为原位、综合测量，一机多测、一测多指标，抗干扰性强、代表性好，以此测量原理建立的测量装置和计算控制系统，结构精巧、实用，测量精准、方便，且前后测量独立、无影响，可实现对纱线起毛起球量、形态和来回拖拽剥离性的测量及其抗起毛起球性的综合评价。
本发明的一个具体技术方案是提供了一种多角筒式磨纱毛羽毛球的张力握持抽拔测量装置，其特征在于：包括用于绕制和摩擦被测纱线的多角筒、位于多角筒正前方的对已绕纱线进行起毛起球摩擦的摩擦机构、用于抽拔时对绕在多角筒上的纱线施加压力的位于多角筒后侧及上方的纱层张力机构、用于观察位于多角筒上的已绕纱线毛羽毛球形态的且位于多角筒顶部水平切平面的显微摄像机构、位于多角筒正上方的可以夹持抽拔已绕纱线上毛羽及毛球的抽拔机构、提供被测纱线的纱架、进行绕制排纱和摩擦运动的平移机构、帮助已绕纱线倒伏毛羽和毛球竖起的静电起绒器及进行数据分析和机构控制的控制与数据采集分析系统；
多角筒包括带有圆柱面横梁的多角筒架、用于固定纱线左固纱钉与右固纱钉、与多角筒架固接的多角筒轴、用于安装多角筒轴的多角筒轴架及与控制与数据采集分析系统相连的驱动多角筒轴转动的转动步进电机；多角筒架为三角筒架、四角筒架、五角筒架、或六角筒架中的一种，其横条外缘形状为统一半径的圆柱面、且宽度一致；
所述摩擦机构在给纱位与摩擦位之间切换，包括可作来回直角转动确定给纱位或摩擦位的直角杆、与直角杆固接并具有与多角筒架横条同样半径的内凹圆柱面的摩擦头、穿套并可固定于直角杆的加压杆上的加压砝码、固接于直角杆的加压杆头端的定位导纱钩、与纱架固接的燕尾座组成、可在燕尾座上作来回移动确定给纱位或摩擦位的定位燕尾槽及支撑直角杆转动并与定位燕尾槽(26)固接的铰链；
给纱位是指定位燕尾槽前移拉出、直角杆的加压杆位于竖直状态、摩擦头平卧，即定位导纱钩起作用；摩擦位是指定位燕尾槽后移推入、直角杆的加压杆位于水平状态，摩擦头举起，即摩擦头起作用；通过加压砝码的外移增大摩擦头对多角筒架上纱线的接触压力，通过加压砝码的内移减小摩擦头对多角筒架上纱线的接触压力。
优选地，所述纱架包括纱管、用于安装纱管的纱管架、具有路径和张力可调节的三杆加一导纱钩的导纱张力杆及与纱管架和导纱张力杆固接的并作为整机基础的基座；
平移机构包括与多角筒架固接的上燕尾槽、与基座固接的下燕尾槽、与上燕尾槽固接的螺母架、固装于螺母架中的螺母、推动螺母及螺母架移动而使上燕尾槽在下燕尾槽上滑行的螺杆及与控制与数据采集分析系统相连的驱动螺杆转动进而使多角筒架左右平移的平移步进电机。
优选地，所述显微成像机构包括可作整体全貌和显微放大的长焦显微镜头、与长焦显微镜头同轴光轴连接摄取绕纱毛羽毛球形态的CCD摄像器、与CCD摄像器在同轴水平线上的投射灯、可左右移动CCD摄像器作显微放大局部观察的摄像器移架及可左右移动投射灯与CCD摄像器同轴的投射灯移架；所述的CCD摄像器及投射灯分别与控制与数据采集分析系统相连；
静电起绒器包括与多角筒架横条平行的静电杆及在静电杆上产生静电压的负高压发生源；负高压发生源与所述控制与数据采集分析系统相连。
优选地，所述纱层张力机构包括平行压于多角筒架横条两侧对所绕纱线施加张力保持抽拔时纱线稳定的张力双杆、具有水平伸出的右杆架和左杆架双叉形并固接支撑张力双杆的双杆架、与双杆架固接的加压蜗轮、推动加压蜗轮升降进而带动双杆架升降的加压蜗杆、与加压蜗杆同轴固接的升降蜗轮、与升降蜗轮啮合的升降蜗杆、与控制与数据采集分析系统相连驱动升降蜗杆传动的张力步进电机、测量张力双杆施加在所绕纱线上张力的应变片组及固定张力步进电机并与上燕尾槽固接而同步平移的张力机构座；
应变片组用于所施加张力的测量和对张力步进电机升降的控制，其为四片连接成惠斯通电桥与所述控制与数据采集分析系统相连的应变片，分别为贴于双杆架的右杆架根部的上表面的右上应变片及下表面的右下应变片和贴于双杆架的左杆架根部的上表面的左上应变片及下表面的左下应变片；
张力步进电机受所设定的预张力P0控制，当应变片组测得的张力P大于预张力P0时，张力步进电机反转，升降蜗杆使升降蜗轮及加压蜗杆转动，推动加压蜗轮的上移并带动双杆架上升，使张力P＝预张力P0，张力步进电机自停；当应变片组测得的张力P小于预张力P0时，张力步进电机正转，升降蜗杆使升降蜗轮及加压蜗杆转动，推动加压蜗轮的下移并带动双杆架下降，使张力P＝预张力P0，张力步进电机自停，由此实现预设张力下的定张力摩擦制样和毛羽毛球抽拔测量；
所述抽拔机构包括带自收紧弹簧的夹头、连接夹头和力传感器的连杆、固接在移块上并与毛羽及毛球抽拔力模块相连的力传感器、具有内燕尾槽型挂在外燕尾槽座上的移块、通过转动使移块在外燕尾槽座上移动的平移旋钮、与抽拔螺母固接的外燕尾槽座、与抽拔螺母啮合的抽拔螺杆及与控制与数据采集分析系统相连的驱动抽拔螺杆转动进而使夹头下移夹持毛羽及毛球或上移抽拔毛羽及毛球的抽拔步进电机。
优选地，所述控制与数据采集分析系统包括中央程序控制及运算的计算机，与计算机数据线相连的毛羽及毛球抽拔力模块、纱线张力控制模块和毛羽及毛球形态模块和与计算机数据线相连并被直接控制的投影亮度控制单元、绕纱与磨纱控制单元和静电压控制单元。
本发明还提供了一种采用上所述的多角筒式磨纱毛羽毛球的张力握持抽拔测量装置的测量方法，其特征在于，步骤为：
第一步、均匀密排并卷绕纱线至多角筒的多角筒架上，得原纱样；
第二步、顺时针逐角转动多角筒架到正上方位、以显微摄像机构的CCD摄像器逐角观测进入视野并已在前经静电起绒器起绒后的原纱样上毛球形态大小与数量及毛羽量与平均高度，直至多角筒架转满一周，所得原纱样的形态测量结果输入控制与数据采集分析系统的计算机；
第三步、顺时针逐角转动多角筒架到前侧水平位、以李莎茹曲线对多角筒架上原纱样即纱线作逐角反复摩擦和多角筒架顺时针转动N周数的摩擦，得磨纱样，所述的N周数大于等于1；然后重复所述的第二步观测分析磨纱样；
第四步、以纱层张力机构对绕在多角筒架上的磨纱样逐角施加张力，并通过抽拔机构逐角测量各角磨纱样上毛羽及毛球的抽拔力曲线，同步以长焦显微镜头和CCD摄像器观察被抽拔毛羽的粗细及夹持长度和被抽拔毛球的连带纤维根数、受力形态及夹持长度，直至多角筒架转满一周，所得磨纱样的各抽拔测量的结果输入控制与数据采集分析系统的计算机；
第五步、依据输入计算机原纱样和磨纱样的形态测量所得图像和数据，计算其各自的毛球形态大小与数量及毛羽量与平均高度值及其变异系数，并比对磨纱样和原纱样差异和扣除原纱样的初始影响，以评价纱线实际起毛起球特征；依据输入计算机磨纱样的抽拔测量所得抽拔力曲线、数据和图像，计算毛羽及毛球的抽拔力和起始模量，以评价纱线毛羽及毛球脱落的特征；结合毛羽及毛球的形态与抽拔特征，对纱线的抗起毛起球性作综合评价。
优选地，多角筒架上均匀密排并卷绕纱线制得原纱样的方法是：先将纱管插于纱管架上，从纱管上引出纱线，经导纱张力杆再经处于给纱位的定位导纱钩至多角筒架，将纱线的头端缠绕固定在左固纱钉上；同步启动转动步进电机和平移步进电机，转动步进电机使多角筒架单向匀速转动、卷绕纱线，平移步进电机推动多角筒架作单向匀速平移、使纱线的卷绕点位移，转动与平移运动的组合使纱线均匀密排并卷绕于多角筒架上，直至绕满多角筒架，转动步进电机和平移步进电机自停；而后将纱线的末端缠绕固定在右固纱钉上，得原纱样。
优选地，以李莎茹曲线对多角筒架上原纱样作逐角的摩擦制得磨纱样的方法是：先将多角筒架的一角顺时针转到前侧水平位置，即能与摩擦位的摩擦头相吻合接触的位置，再将直角杆从给纱位转到摩擦位使摩擦头举起，将定位燕尾槽从给纱位后移推入摩擦位，调节加压砝码的位置，确定摩擦头对多角筒架上纱线的接触压力；然后，同步启动转动步进电机和平移步进电机，使多角筒架同步作小角度θ1的来回转动和设定动程s的往复平移，两者的组合即相当于摩擦头对原纱样作李莎茹曲线的起毛起球摩擦；当达到设定的来回转动数n或往复平移数m时，转动步进电机使多角筒架顺时针转动大角度θ2，即转动360°除以多角筒架的角数的角度，重复前述来回转动数n或往复平移数m的李莎茹曲线的摩擦，直至多角筒架的大角度θ2逐角顺时针转动转满设定的周数N时，关闭转动步进电机和平移步进电机，得磨纱样。
对原纱样和磨纱样毛羽毛球形态的逐角测量的方法是：先设定预张力P0使张力步进电机正转推动双杆架下降，当应变片组测得的张力P等于预张力P0时，张力步进电机自停并进入自持预张力P0的微调运行，再对进入CCD摄像器视野的、已经静电起绒使所绕纱线毛羽竖起的原纱样或磨纱样作毛羽及毛球形态观测；形态观测完后，双杆架上升复位，多角筒架顺时针转动大角度θ2，双杆架再下降压纱，达预张力P0的张力并自持后，依次对所述的原纱样或磨纱样作毛羽及毛球形态观测，直至多角筒架顺时针转动一周，即原纱样或磨纱样各角的毛羽及毛球形态形态被观测完；或设定预张力P0为零，即双杆架在原位不动，多角筒架在某一角的毛羽毛球形态观测完后，直接作顺时针逐角转动，并对原纱样或磨纱样作毛羽毛球形态观测。
优选地，磨纱样的毛羽及毛球抽拔力曲线的逐角测量的方法是：与所述形态测量设定的预张力P0一致，启动加压程序，使张力步进电机正转推动双杆架下降，当应变片组测得的张力P等于预张力P0时，张力步进电机自停并进入自持预张力P0的微调运行；再点动所述的抽拔步进电机使夹头下移并手工转动平移旋钮使夹头左右移动，找到并夹持住毛羽或毛球；然后，启动抽拔程序，夹头在抽拔步进电机的带动下抽拔毛羽或毛球，同时以长焦显微镜头和CCD摄像器局部放大观察被抽拔毛羽的粗细及夹持长度或被抽拔毛球的连带纤维根数、受力形态及夹持长度；由力传感器测得抽拔力、以抽拔步进电机的转动角换算得到抽拔位移，由此得到毛羽或毛球的抽拔力曲线，并通过计算机计算得毛羽或毛球的抽拔力和起始模量。
本发明还提供了一种上述的多角筒式磨纱毛羽毛球的张力握持抽拔测量装置的应用，其特征在于：用于对纱线的起毛起球制样和对起毛起球的毛羽和毛球量、形态和抽拔曲线的测量，以及对纱线抗起毛起球性的综合评价。
本发明提供的装置和方法，可直接完成对纱线的起毛起球的制样，并测量毛羽和毛球从施加不同张力的纱线中抽拔出来的作用力，以及毛羽和毛球的形态尺寸，并可用于纱线抗起毛起球性的评价。是快速、简便、实用、精准的测量装置与方法，可用于纱线的起毛起球制样和对起毛起球毛羽及毛球抽拔曲线和形态的测量，以及对纱线抗起毛起球性的综合评价。
与现有技术相比，本发明包括如下优点：
1、是针对纱线表面毛羽和毛球量、形态及其抽拔行为的原位、组合的测量方法，是集纱样的预测评、制样、在线过程测量、最终起毛起球测量和数据综合对比评价为一体的测量装置与方法，快速、简便、实用、精准的测量装置与方法。
2、由于针对纱线测量，并解决了绕纱与磨纱制样的问题，故可以在未织造成布之前，便可获得结果和依此预测织物的抗起毛起球性，进而可为纱线的补救性整理加工、原纺纱工艺的改进、织物结构和加工工艺的选择与优化提供科学依据。
3、由于毛羽毛球抽拔测量施加张力，使抽拔测量的结果更精准和具有重现性，其不仅适于理论研究的科学表征和实验分析，而且适于产品质量评价的标准检验和工业化检测。
4、装置的结构合理、精巧、完整，平动与转动的结合实现制样与观测；多角筒可逐角磨纱和测量；投射灯与长焦显微镜及CCD摄像器实现了毛羽高度与毛球大小及数量的侧向(纱筒切向)观测、毛球显微放大局部观察和毛羽纠缠与毛球抽拔力测量；静电起绒器实现了毛羽竖起的快速、精准、符合实际实用的测量；纱线张力机构和抽拔机构实现了预设张力下的定张力摩擦制样和对毛羽和毛球抽拔曲线测量，为一机多用、一测多指标的测量装置。
5、测量过程科学、合理、无干扰，先原样、再过程样、后磨损样；先光学无损观测、后力学抽拔测量，对各测量环节都是真实、无损伤的原位测量，故测量准确、结果可靠。
附图说明
图1是多角筒式磨纱毛羽毛球的张力握持抽拔测量装置原理图；
图2是多角筒式磨纱毛羽毛球的张力握持抽拔测量装置的多角筒、平移机构和纱层张力机构结构图；
图3是多角筒式磨纱毛羽毛球的张力握持抽拔测量装置的抽拔机构和纱线毛羽毛球示意图；
图4A至图4D分别是多角筒的三角、四角、五角和六角筒架的结构示意图；
图5是多角筒式磨纱毛羽毛球的张力握持抽拔测量装置的数据采集与控制系统数据信号流程图；
图6是毛球的抽拔力曲线。
图中：
11-多角架(包括三角、四角、五角、六角筒架)；12-左固纱钉；13-右固纱钉；14-多角筒轴；15-多角筒轴架；16-转动步进电机。
2-摩擦机构，其包括21-摩擦头；23-加压砝码；23-定位导纱钩；24-直角杆；25-铰链和26-定位燕尾槽(包括给纱位I，摩擦位II)及27-燕尾座。
31-张力双杆；32-双杆架(32a-右杆架；32b-左杆架)；33-加压蜗轮；34-加压蜗杆；35-升降蜗轮；36-升降蜗杆；37-张力步进电机；38-应变片组(38a右上应变片，38b右下应变片，38c左上应变片，38d左下应变片)。
4-显微成像机构，其包括41-长焦显微镜头；42-CCD摄像器；43-投射灯；44-摄像器移架；45-投射灯移架。
5-抽拔机构，其包括51-夹头；52-连杆；53-力传感器；54-移块；55-外燕尾槽座；56-平移旋钮；57-抽拔螺母58-抽拔螺杆；59-抽拔步进电机。
6-纱架，其包括61-纱管；62-纱管架；63-导纱张力杆；64-纱线和65-基座。
71-上燕尾槽；72-下燕尾槽；73-螺母；74-螺母架；75-螺杆和76-平移步进电机。
8-静电起绒器，其包括81-静电杆；82-负高压发生源；83-毛羽和84-毛球。
9-控制与数据采集分析系统，其包括91-计算机；92-毛羽及毛球抽拔力模块；93-纱线张力控制模块；94-毛羽及毛球形态模块；95-投影亮度控制单元；96-绕纱与磨纱控制单元和97-静电压控制单元。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
如图1至图5所示，本发明提供的一种多角筒式磨纱毛羽毛球的张力握持抽拔测量装置包括可绕制和摩擦被测纱线64的多角筒1、位于多角筒1正前方的对已绕纱线进行起毛起球摩擦的摩擦机构2、用于抽拔时对绕在多角筒架11上的纱线64施加压力的位于多角筒1后侧及上方的纱层张力机构3、用于观察毛羽毛球形态的位于多角筒1顶部水平切平面的显微摄像机构4、位于多角筒1正上方的可以夹持抽拔毛羽及毛球的抽拔机构5、提供被测纱线64的纱架6、进行绕制排纱和摩擦运动的平移机构7、帮助倒伏毛羽和毛球竖起的静电起绒器8、进行数据分析和机构控制的控制与数据采集分析系统9。
a、多角筒
多角筒包括：多角筒架11，左固纱钉12，右固纱钉13，与多角筒架11固接的多角筒轴14，多角筒轴架15和与控制与数据采集分析系统9的绕纱与磨纱控制单元96相连的驱动多角筒轴14转动的转动步进电机16。
所述的多角筒架11为三角、四角、五角、六角筒架中的一种，其横条外缘形状为统一半径的圆柱面，且宽度一致，以便无缝更换和适应同一摩擦头21的摩擦，所述的摩擦头21为内凹的、同样半径的内凹圆柱面。
所述的转动步进电机16作来回非对称转动，实现纱线64竖直向的反复摩擦运动和绕周转动。
b、摩擦机构
摩擦机构2包括：与直角杆24固接并具有与多角筒架11横条同样半径的内凹圆柱面的摩擦头21，穿套并可固定于直角杆24的加压杆上的加压砝码22，固接于直角杆24的加压杆头端的定位导纱钩23，可作来回直角转动确定给纱位I或摩擦位II的直角杆24，支撑直角杆24转动并与定位燕尾槽26固接的铰链25，可在燕尾座27上作来回移动确定给纱位或摩擦位的定位燕尾槽26，与基座65固接的燕尾座27组成，是摩擦与给纱作用复合的执行机构。
所述的摩擦头21与直角杆24相连，在定位燕尾槽26的作用下，实现摩擦头21作对称性的往复平移，直角杆24在摩擦头21逐步靠近多角筒架11时在铰链25的作用下发生旋转，实现摩擦头21对卷绕在多角筒架11上的纱线64完成摩擦运动。
所述的给纱位I是指定位燕尾槽26前移拉出，直角杆24的加压杆位于竖直状态，摩擦头21平卧，即定位导纱钩23起作用；所述的摩擦位II是指定位燕尾槽26后移推入，直角杆24的加压杆位于水平状态，摩擦头21举起，即摩擦头21起作用；所述的加压砝码22可外移增大摩擦头21对多角筒架11上纱线64的接触压力，相反内移减小21对多角筒架11上纱线64的接触压力。
c、纱层张力机构
纱层张力机构包括：平行压于多角筒架11横条两侧对所绕纱线64施加张力保持抽拔时纱线稳定的张力双杆31；具有水平伸出的右杆架32a和左杆架32b双叉形并固接支撑张力双杆31的双杆架32，与双杆架32固接的加压蜗轮33；推动加压涡轮33升降进而带动双杆架32升降的加压蜗杆34；与加压蜗杆34同轴固接的升降蜗轮35；与升降涡轮35啮合的升降蜗杆36；与控制与数据采集分析系统9的纱线张力控制模块93相连驱动升降蜗杆36传动的张力步进电机37；测量张力双杆31施加在所绕纱线64上张力的应变片组38，固定张力步进电机37并与燕尾槽71固接而同步平移的张力机构座39。
所述的应变片组38为四片，分别为贴于双杆架32的右杆架32a的根部的上表面的右上应变片38a及下表面的右下应变片38b和贴于双杆架32的左杆架32b根部的上表面的左上应变片38c及下表面的左下应变片38d，连接成惠斯通电桥并与纱线张力控制模块93相连，用于所施加张力的测量和对张力步进电机37升降的控制。
所述的张力步进电机37受所设定的预张力P0控制，当应变片组38测得的张力P大于预张力P0时，张力步进电机37反转，升降蜗杆36使升降蜗轮35及加压蜗杆34转动，推动加压蜗轮33的上移并带动双杆架32上升，使P＝P0，张力步进电机37自停；当应变片组38测得的张力P小于预张力P0时，张力步进电机37正转，升降蜗杆36使升降蜗轮35及加压蜗杆34转动，推动加压蜗轮33的下移并带动双杆架32下降，使P＝P0，张力步进电机37自停，由此实现预设张力下的定张力摩擦制样和毛羽毛球抽拔测量。
所述的纱层张力机构和纱线张力控制单元93相连。
d、显微成像机构
显微成像机构4包括：可作整体全貌和显微放大的长焦显微镜头41，与长焦显微镜头41同轴光轴连接摄取绕纱毛羽毛球形态的CCD摄像器42，与CCD摄像器42在同轴水平线上的投射灯43，可左右移动CCD摄像器42作显微放大局部观察的摄像器移架44，可左右移动投射灯43与CCD摄像器42同轴的投射灯移架45。
所述的CCD摄像器42与毛羽及毛球形态模块94相连；所述的投射灯43由投影亮度控制单元95控制。所述的CCD摄像器42观测时，多角筒架(11)的被观察角须顺时针逐角转动到正上方位。
e、抽拔机构
抽拔机构5包括：带自收紧弹簧的夹头51，连接夹头51和力传感器53的连杆52，固接在移块54上并与毛羽及毛球抽拔力模块92相连的力传感器53，具有内燕尾槽型挂在外燕尾槽55上的移块54，通过转动使移块54在外燕尾槽座55上移动的平移旋钮56，与抽拔螺母57固接的外燕尾槽座55，与抽拔螺母57啮合的抽拔螺杆58，与控制与数据采集分析系统9的毛羽及毛球抽拔力模块92相连的驱动抽拔螺杆58转动进而使夹头51下移夹持毛羽及毛球或上移抽拔毛羽及毛球的抽拔步进电机59。
f、纱架
纱架6包括：纱管61，纱管架62，具有路径和张力可调节的三杆加一导纱钩的导纱张力杆63，从纱管61上引出并绕于多角筒架11上的纱线64、与纱管架62和导纱张力杆63固接的并作为整机基础的基座65。
所述的均匀密排并卷绕纱线64至多角筒架11上，是将纱管61插于纱管架62上，从纱筒61上引出纱线64，经导纱张力杆63再经处于给纱位(I)的定位导纱钩23至多角筒架11，将纱线64的头端缠绕固定在左固纱钉12上；同步启动转动步进电机16和平移步进电机76，转动步进电机16使多角筒架11单向匀速转动、卷绕纱线64，平移步进电机76推动多角筒架11作单向匀速平移、使纱线64的卷绕点位移，转动与平移运动的组合使纱线64均匀密排并卷绕于多角筒架11上，直至绕满多角筒架11，转动步进电机16和平移步进电机76自停；而后将纱线64的末端缠绕固定在右固纱钉13上。
g、平移机构
平移机构包括：与多角筒架11固接的上燕尾槽71，与基座65固接的下燕尾槽72，固装于螺母架74中的螺母73，与上燕尾槽71固接的螺母架74，推动螺母73及螺母架74移动而使上燕尾槽71在下燕尾槽72上滑行的螺杆75，与控制与数据采集分析系统9的绕纱与磨纱控制单元96相连的驱动螺杆75转动而使多角筒架11左右平移的平移步进电机76。
所述的以李莎茹曲线对多角筒架11上原纱样作逐角的摩擦制得磨纱样的方法是：先将多角筒架11的一角顺时针转到前侧水平位置，即能与摩擦位II的摩擦头21相吻合接触的位置，再将直角杆24从给纱位I转到摩擦位II使摩擦头21举起，将定位燕尾槽26从给纱位I后移推入摩擦位II，调节的加压砝码22的位置、确定摩擦头21对多角筒架11上纱线64的接触压力；然后，同步启动转动步进电机16和平移步进电机76，使多角筒架11同步作小角度θ1的来回转动和设定动程s的往复平移，两者的组合即相当于摩擦头21对原纱样作李莎茹曲线的起毛起球摩擦；当达到设定的来回转动数n或往复平移数m时，转动步进电机16使多角筒架11顺时针转动大角度θ2，即转动360°除以多角筒架11的角数的角度，重复前述来回转动数n或往复平移数m的李莎茹曲线的摩擦，直至多角筒架11的大角度θ2逐角顺时针转动转满设定的周数N时，关闭转动步进电机16和平移步进电机76，得磨纱样。
所述的平移步进电机76和转动步进电机16与控制与数据采集分析系统9的绕纱与磨纱控制单元96相连。
h、静电起绒器
静电起绒器8包括：与多角筒架11横条平行的静电杆81，在静电杆81上产生静电压的负高压发生源82，所绕纱线64上毛羽83和毛球84。
所述的负高压发生源82与静电压控制单元97相连。
i、控制与数据采集分析系统
控制与数据采集分析系统9包括：中央程序控制及运算的计算机91、与计算机91数据线相连的毛羽及毛球抽拔力模块92、纱线张力控制模块93、毛羽及毛球形态模块94、与计算机91数据线相连并被直接控制的投影亮度控制单元95、绕纱与磨纱控制单元96、静电压控制单元97。
所述的毛羽及毛球抽拔力模块92采集并计算来自于力传感器53测得的抽拔力值和抽拔步进电机59输出的转动量及抽拔位移的换算；所述的纱线张力控制模块93采集来自于应变片组38测得的张力并与设定预张力P0比对控制张力步进电机37上升转动、或下降转动、或停止转动；所述的毛羽及毛球形态模块94采集来自于CCD摄像器42拍摄的图像并处理、提取和分析毛羽及毛球的形态特征值。
本发明的基本方法是将纱线卷绕至多角筒架上，并以李莎茹曲线摩擦纱线，同步观测转到显微摄像系统的毛球和毛羽量，在静电起绒器的作用下，观测摩擦完毕后纱线上毛球形态与大小，利用纱层张力机构对绕在多角筒架上的纱线施加张力，而后通过抽拔机构测量毛羽及毛球抽拔力曲线，最后采集数据和图像输入计算机计算与评价毛球和毛羽量的动态变化、毛球的形状及大小值、毛羽毛球抽拔力及起始模量。
本方法的主要特征是：针对纱线表面毛羽长度、毛球形态及其在不同张力下抽拔力特征，并集预测评、制样、在线评价为一体的测量方法。预测评是对卷入纱线的表面毛羽、疵点和起毛、起球量的预检评价。制样是指对卷入纱线的卷绕成形、摩擦制样的过程。在线评价是对毛球形态及直径、毛羽毛球抽拔力-位移曲线及毛羽和毛球量的在线测量，以及与预测评数据的对比分析。其具体过程为：
第一步、均匀密排并卷绕纱线64至多角筒1的多角筒架11上，得原纱样；
第二步、顺时针逐角转动多角筒架11到正上方位、以显微摄像机构4的CCD摄像器42逐角观测进入视野并已在前经静电起绒器8起绒后的原纱样上毛球形态大小与数量及毛羽量与平均高度，直至多角筒架11转满一周，所得原纱样的形态测量结果输入控制与数据采集分析系统9的计算机91；
第三步、顺时针逐角转动多角筒架11到前侧水平位、以李莎茹曲线对多角筒架11上原纱样即纱线64作逐角反复摩擦和多角筒架11顺时针转动N周数的摩擦，得磨纱样，所述的N周数大于等于1；然后重复所述的第二步观测分析磨纱样；
第四步、以纱层张力机构3对绕在多角筒架1上的磨纱样逐角施加张力，并通过抽拔机构5逐角测量各角磨纱样上毛羽及毛球的抽拔力曲线，同步以长焦显微镜头41和CCD摄像器42观察被抽拔毛羽83的粗细及夹持长度和被抽拔毛球84的连带纤维根数、受力形态及夹持长度，直至多角筒架11转满一周，所得磨纱样的各抽拔测量的结果输入控制与数据采集分析系统9的计算机91；
第五步、依据输入计算机91原纱样和磨纱样的形态测量所得图像和数据，计算其各自的毛球形态大小与数量及毛羽量与平均高度值及其变异系数，并比对磨纱样和原纱样差异和扣除原纱样的初始影响，以评价纱线64实际起毛起球特征；依据输入计算机91磨纱样的抽拔测量所得抽拔力曲线、数据和图像，计算毛羽及毛球的抽拔力和起始模量，以评价纱线64毛羽及毛球脱落的特征；结合毛羽及毛球的形态与抽拔特征，对纱线64的抗起毛起球性作综合评价。
多角筒架11上均匀密排并卷绕纱线64制得原纱样的方法是：先将纱管61插于纱管架62上，从纱管61上引出纱线64，经导纱张力杆63再经处于给纱位I的定位导纱钩23至多角筒架11，将纱线64的头端缠绕固定在左固纱钉12上；同步启动转动步进电机16和平移步进电机76，转动步进电机16使多角筒架11单向匀速转动、卷绕纱线64，平移步进电机76推动多角筒架11作单向匀速平移、使纱线64的卷绕点位移，转动与平移运动的组合使纱线64均匀密排并卷绕于多角筒架11上，直至绕满多角筒架11，转动步进电机16和平移步进电机76自停；而后将纱线64的末端缠绕固定在右固纱钉13上，得原纱样。
以李莎茹曲线对多角筒架11上原纱样作逐角的摩擦制得磨纱样的方法是：先将多角筒架11的一角顺时针转到前侧水平位置，即能与摩擦位II的摩擦头21相吻合接触的位置，再将直角杆24从给纱位I转到摩擦位II使摩擦头21举起，将定位燕尾槽26从给纱位I后移推入摩擦位II，调节加压砝码22的位置，确定摩擦头21对多角筒架11上纱线64的接触压力；然后，同步启动转动步进电机16和平移步进电机76，使多角筒架11同步作小角度θ1的来回转动和设定动程s的往复平移，两者的组合即相当于摩擦头21对原纱样作李莎茹曲线的起毛起球摩擦；当达到设定的来回转动数n或往复平移数m时，转动步进电机16使多角筒架11顺时针转动大角度θ2，即转动360°除以多角筒架11的角数的角度，重复前述来回转动数n或往复平移数m的李莎茹曲线的摩擦，直至多角筒架11的大角度θ2逐角顺时针转动转满设定的周数N时，关闭转动步进电机16和平移步进电机76，得磨纱样。
对原纱样和磨纱样毛羽毛球形态的逐角测量的方法是：先设定预张力P0使张力步进电机37正转推动双杆架32下降，当应变片组38测得的张力P等于预张力P0时，张力步进电机37自停并进入自持预张力P0的微调运行，再对进入CCD摄像器42视野的、已经静电起绒使所绕纱线64毛羽竖起的原纱样或磨纱样作毛羽及毛球形态观测；形态观测完后，双杆架32上升复位，多角筒架11顺时针转动大角度θ2，双杆架32再下降压纱，达预张力P0的张力并自持后，依次对所述的原纱样或磨纱样作毛羽及毛球形态观测，直至多角筒架11顺时针转动一周，即原纱样或磨纱样各角的毛羽及毛球形态形态被观测完；或设定预张力P0为零，即双杆架32在原位不动，多角筒架11在某一角的毛羽毛球形态观测完后，直接作顺时针逐角转动，并对原纱样或磨纱样作毛羽毛球形态观测。
磨纱样的毛羽及毛球抽拔力曲线的逐角测量的方法是：与所述形态测量设定的预张力P0一致，启动加压程序，使张力步进电机37正转推动双杆架32下降，当应变片组38测得的张力P等于预张力P0时，张力步进电机37自停并进入自持预张力P0的微调运行；再点动所述的抽拔步进电机59使夹头51下移并手工转动平移旋钮56使夹头51左右移动，找到并夹持住毛羽83或毛球84；然后，启动抽拔程序，夹头51在抽拔步进电机59的带动下抽拔毛羽83或毛球84，同时以长焦显微镜头41和CCD摄像器42局部放大观察被抽拔毛羽83的粗细及夹持长度或被抽拔毛球84的连带纤维根数、受力形态及夹持长度；由力传感器53测得抽拔力、以抽拔步进电机59的转动角换算得到抽拔位移，由此得到毛羽83或毛球84的抽拔力曲线，并通过计算机91计算得毛羽83或毛球84的抽拔力和起始模量。
下述具体实施例1～4是对不同纤维组成及不同线密度的纱线，在不同测量条件下，得到纱线起毛起球特征的测量结果。其中：
不同的测量条件主要是指：多角筒的种类、由导纱张力杆63施加并稳定的纱线卷绕张力(cN)、由平移步进电机72和转动步进电机16控制的纱线密排密度(根/10cm)、静电杆81产生的起绒静电压(kV)、CCD摄像器42观测时多角筒架11单向转动定位的切向观测转角β、由张力双杆31施加的为保持抽拔毛羽或毛球时纱线稳定的张力(cN)、李莎茹曲线的磨纱时多角筒架11来回转动的小角度θ1或顺时针转动的大角度θ2、来回转动的周数n或往复平移数m、多角筒架11来回转动的频率(Hz)、摩擦头21往复平移的动程(mm)与频率(Hz)、毛羽或毛球抽拔力测量的位移速度(mm/min)；
纱线起毛起球特征的测量结果主要是指：切向观测的设定切向宽度W(W为1～10mm)上毛羽的平均高度(mm|Wmm)和毛羽高度h大于等于2～10mm的百分率(％|≥hmm)，设定切向宽度W(W为1～10mm)上单位面积的毛球数(个/cm2|Wmm)、毛球平均高度H(mm)及高度变异系数CVH(％)、毛球平均直径D(mm)及直径变异系数CVD(％)；抽拔力测量的毛羽最大抽拔力(cN)和抽拔滑出长度(mm)、毛球最大抽拔力(cN)和抽拔滑出长度(mm)、预测的抗起毛起球的等级。
实施例1
采用本发明的三角筒磨纱毛羽毛球的张力握持抽拔测量装置及方法，对纱线号数为16.4tex的全毛2×8.2tex的双股线的起毛起球性和毛羽毛球抽拔力进行测量，其测量条件参数和实际测量结果见下表实施例1一栏和抽拔力测量曲线见图6。从实测结果可知，磨损后的全毛股线的切向观测所得的单位面积毛球数量、毛球直径及其变异系数和预测的纱线起毛起球等级间具有很好的一致性，说明该装置及测量方法的有效、准确。长焦显微镜头41和CCD摄像器42切向观测，原纱样基本无毛绒效果，而磨纱样的毛绒效果明显，分别与起始毛羽平均高度2.4mm|5mm及毛羽高于h的百分率0.2％≥6mm和最终毛羽平均高度6.0mm|5mm及毛羽高于h的百分率39.4％≥6mm值相一致，说明毛羽高度和量测量的准确与有效。毛羽和毛球都有较高的抽拔力、较少的抽拔滑出长度，且毛球的结果始终大于毛羽，证明抽拔力测量的真实、准确。由图6所示的是毛球抽拔力曲线，其不仅清楚展示了毛球抽拔过程，而且证明本测量的动态、在线和快速性。主要基于毛羽的平均高度、毛球数量、毛球直径及其变异系数、毛球最大抽拔力和抽拔滑出长度指标的织物抗起毛起球行的综合估计值3.52级，与用该全毛股线制成的机织物的抗起毛起球性标准测量评价的3级或3.5级相比，不仅准确、稳定，而且精度更高。说明本测量与计算方法的准确。
实施例2
采用本发明的四角筒磨纱毛羽毛球的张力握持抽拔测量装置及方法，对纱线号数为13.1tex的毛腈混纺纱的起毛起球性和毛羽毛球抽拔力进行测量，其测量条件参数和实际测量结果见下表实施例2一栏和抽拔力测量曲线见图6。从实测结果可知，磨损后的毛腈混纺纱的切向观测所得的单位面积毛球数量、毛球直径及其变异系数和预测的纱线起毛起球等级间具有很好的一致性，说明该装置及测量方法的有效、准确。长焦显微镜头41和CCD摄像器42切向观测，原纱样基本无毛绒效果，而磨纱样的毛绒效果明显，分别与起始毛羽平均高度2.7mm|10mm及毛羽高于h的百分率1.2％≥10mm和最终毛羽平均高度7.5mm|10mm及毛羽高于h的百分率26.3％≥10mm值相一致，说明毛羽高度和量测量的准确与有效，且毛球结构较紧、毛球较大。毛羽和毛球都有较高的抽拔力、较少的抽拔滑出长度，但因为腈纶的混入而均增大符合实情，且毛球的结果始终大于毛羽，证明抽拔力测量的真实、准确。由图6所示的是毛球抽拔力曲线，其不仅清楚展示了毛球抽拔过程，而且证明本测量的动态、在线和快速性。主要基于毛羽的平均高度、毛球数量、毛球直径及其变异系数、毛球最大抽拔力和抽拔滑出长度指标的织物抗起毛起球行的综合估计值3.45级，与用该毛腈混纺纱制成的针织物的抗起毛起球性标准测量评价的3级或3.5级相比，不仅准确、稳定，而且精度更高。说明本测量与计算方法的准确。
实施例3
采用本发明的五角筒磨纱毛羽毛球的张力握持抽拔测量装置及方法，在张力双杆31不对纱层加压时，对纱线号数为18.3tex的涤棉混纺纱的起毛起球性和毛羽毛球抽拔力进行测量，其测量条件参数和实际测量结果见下表实施例3一栏和抽拔力测量曲线见图6。从实测结果可知，磨损后的涤棉混纺纱的切向观测所得的单位面积毛球数量因为棉纤维不起球而都很少、毛球直径因涤纶起球而都偏大且变异系数都很大，而且因为取样量的差异，切向观测的CVD较大，说明该装置及测量方法的有效、准确。毛羽和毛球都有较高的抽拔力、较大的抽拔滑出长度，是因为棉和涤纶纤维性质所决定符合实情，且毛球的结果始终大于毛羽，证明抽拔力测量的真实、准确。由图6所示的是毛球抽拔力曲线，其不仅清楚展示了毛球抽拔过程，而且证明本测量的动态、在线和快速性。主要基于毛羽的平均高度、毛球数量、毛球直径及其变异系数、毛球最大抽拔力和抽拔滑出长度指标的织物抗起毛起球行的综合估计值4.52级，与用该毛腈混纺纱制成的针织物的抗起毛起球性标准测量评价的4级或4.5级相比，不仅准确、稳定，而且精度更高。说明本测量与计算方法的准确。
实施例4
采用本发明的六角筒磨纱毛羽毛球的张力握持抽拔测量装置及方法，在张力双杆31不对纱层加压时，对纱线号数为7.4tex的羊绒/涤纶长丝复合纱的起毛起球性和毛羽毛球抽拔力进行测量，其测量条件参数和实际测量结果见下表实施例4一栏和抽拔力测量曲线见图6。从实测结果可知，磨损后的羊绒/涤纶长丝复合纱的切向观测所得的单位面积毛球数量没有因为涤纶长丝不起球而减少、毛球直径因羊绒较细而都偏小且变异系数都很大，而且因为取样量的差异，切向观测的CVD较大，说明该装置及测量方法的有效、准确。毛羽和毛球都有较高的抽拔力、较大的抽拔滑出长度，是因为羊绒和涤纶纤维性质所决定符合实情，且毛球的结果始终大于毛羽，证明抽拔力测量的真实、准确。由图6所示的是毛球抽拔力曲线，其不仅清楚展示了毛球抽拔过程，而且证明本测量的动态、在线和快速性。主要基于毛羽的平均高度、毛球数量、毛球直径及其变异系数、毛球最大抽拔力和抽拔滑出长度指标的织物抗起毛起球行的综合估计值3.02级，与用该的羊绒/涤纶长丝复合纱制成的针织物的抗起毛起球性标准测量评价的3级或3.5级相比，不仅准确、稳定，而且精度更高。说明本测量与计算方法的准确。
不同纱线在不同测量条件下的起毛起球量、形态及抽拔力的测量结果
Claims (10)
1.一种多角筒式磨纱毛羽毛球的张力握持抽拔测量装置，其特征在于：包括用于绕制和摩擦被测纱线(64)的多角筒、位于多角筒正前方的对已绕纱线(64)进行起毛起球摩擦的摩擦机构(2)、用于抽拔时对绕在多角筒上的纱线(64)施加压力的位于多角筒后侧及上方的纱层张力机构、用于观察位于多角筒上的已绕纱线(64)毛羽毛球形态的且位于多角筒顶部水平切平面的显微摄像机构(4)、位于多角筒(1)正上方的可以夹持抽拔已绕纱线(64)上毛羽及毛球的抽拔机构(5)、提供被测纱线(64)的纱架(6)、进行绕制排纱和摩擦运动的平移机构、帮助已绕纱线(64)倒伏毛羽和毛球竖起的静电起绒器(8)及进行数据分析和机构控制的控制与数据采集分析系统(9)；
多角筒包括带有圆柱面横梁的多角筒架(11)、用于固定纱线(64)左固纱钉(12)与右固纱钉(13)、与多角筒架(11)固接的多角筒轴(14)、用于安装多角筒轴(14)的多角筒轴架(15)及与控制与数据采集分析系统(9)相连的驱动多角筒轴(14)转动的转动步进电机(16)；多角筒架(11)为三角筒架、四角筒架、五角筒架、或六角筒架中的一种，其横条外缘形状为统一半径的圆柱面、且宽度一致；
所述摩擦机构(2)在给纱位(I)与摩擦位(II)之间切换，包括可作来回直角转动确定给纱位(I)或摩擦位(II)的直角杆(24)、与直角杆(24)固接并具有与多角筒架(11)横条同样半径的内凹圆柱面的摩擦头(21)、穿套并可固定于直角杆(24)的加压杆上的加压砝码(22)、固接于直角杆(24)的加压杆头端的定位导纱钩(23)、与纱架(6)固接的燕尾座(27)组成、可在燕尾座(27)上作来回移动确定给纱位(I)或摩擦位(II)的定位燕尾槽(26)及支撑直角杆(24)转动并与定位燕尾槽(26)固接的铰链(25)；
给纱位(I)是指定位燕尾槽(26)前移拉出、直角杆(24)的加压杆位于竖直状态、摩擦头(21)平卧，即定位导纱钩(23)起作用；摩擦位(II)是指定位燕尾槽(26)后移推入、直角杆(24)的加压杆位于水平状态，摩擦头(21)举起，即摩擦头(21)起作用；通过加压砝码(22)的外移增大摩擦头(21)对多角筒架(11)上纱线(64)的接触压力，通过加压砝码(22)的内移减小摩擦头(21)对多角筒架(11)上纱线(64)的接触压力。
2.如权利要求1所述的一种多角筒式磨纱毛羽毛球的张力握持抽拔测量装置，其特征在于：所述纱架(6)包括纱管(61)、用于安装纱管(61)的纱管架(62)、具有路径和张力可调节的三杆加一导纱钩的导纱张力杆(63)及与纱管架(62)和导纱张力杆(63)固接的并作为整机基础的基座(65)；
平移机构包括与多角筒架(11)固接的上燕尾槽(71)、与基座(65)固接的下燕尾槽(72)、与上燕尾槽(71)固接的螺母架(74)、固装于螺母架(74)中的螺母(73)、推动螺母(73)及螺母架(74)移动而使上燕尾槽(71)在下燕尾槽(72)上滑行的螺杆(75)及与控制与数据采集分析系统(9)相连的驱动螺杆(75)转动进而使多角筒架(11)左右平移的平移步进电机(76)。
3.如权利要求1所述的一种多角筒式磨纱毛羽毛球的张力握持抽拔测量装置，其特征在于：所述显微摄像机构(4)包括可作整体全貌和显微放大的长焦显微镜头(41)、与长焦显微镜头(41)光轴同轴连接摄取绕纱毛羽毛球形态的CCD摄像器(42)、与CCD摄像器(42)在同轴水平线上的投射灯(43)、可左右移动CCD摄像器(42)作显微放大局部观察的摄像器移架(44)及可左右移动投射灯(43)与CCD摄像器(42)同轴的投射灯移架(45)；所述的CCD摄像器(42)及投射灯(43)分别与控制与数据采集分析系统(9)相连；
静电起绒器(8)包括与多角筒架(11)横条平行的静电杆(81)及在静电杆(81)上产生静电压的负高压发生源(82)；负高压发生源(82)与所述控制与数据采集分析系统(9)相连。
4.如权利要求1所述的一种多角筒式磨纱毛羽毛球的张力握持抽拔测量装置，其特征在于：所述纱层张力机构(3)包括平行压于多角筒架(11)横条两侧对所绕纱线(64)施加张力保持抽拔时纱线稳定的张力双杆(31)、具有水平伸出的右杆架(32a)和左杆架(32b)双叉形并固接支撑张力双杆(31)的双杆架(32)、与双杆架(32)固接的加压蜗轮(33)、推动加压蜗轮(33)升降进而带动双杆架(32)升降的加压蜗杆(34)、与加压蜗杆(34)同轴固接的升降蜗轮(35)、与升降蜗轮(35)啮合的升降蜗杆(36)、与控制与数据采集分析系统(9)相连驱动升降蜗杆(36)传动的张力步进电机(37)、测量张力双杆(31)施加在所绕纱线(64)上张力的应变片组(38)及固定张力步进电机(37)并与上燕尾槽(71)固接而同步平移的张力机构座(39)；
应变片组(38)用于所施加张力的测量和对张力步进电机(37)升降的控制，其为四片连接成惠斯通电桥与所述控制与数据采集分析系统(9)相连的应变片，分别为贴于双杆架(32)的右杆架(32a)根部的上表面的右上应变片(38a)及下表面的右下应变片(38b)和贴于双杆架(32)的左杆架(32b)根部的上表面的左上应变片(38c)及下表面的左下应变片(38d)；
张力步进电机(37)受所设定的预张力P0控制，当应变片组(38)测得的张力P大于预张力P0时，张力步进电机(37)反转，升降蜗杆(36)使升降蜗轮(35)及加压蜗杆(34)转动，推动加压蜗轮(33)的上移并带动双杆架(32)上升，使张力P＝预张力P0，张力步进电机(37)自停；当应变片组(38)测得的张力P小于预张力P0时，张力步进电机(37)正转，升降蜗杆(36)使升降蜗轮(35)及加压蜗杆(34)转动，推动加压蜗轮(33)的下移并带动双杆架(32)下降，使张力P＝预张力P0，张力步进电机(37)自停，由此实现预设张力下的定张力摩擦制样和毛羽毛球抽拔测量；
所述抽拔机构(5)包括带自收紧弹簧的夹头(51)、连接夹头(51)和力传感器(53)的连杆(52)、固接在移块(54)上并与毛羽及毛球抽拔力模块(92)相连的力传感器(53)、具有内燕尾槽型挂在外燕尾槽座(55)上的移块(54)、通过转动使移块(54)在外燕尾槽座(55)上移动的平移旋钮(56)、与抽拔螺母(57)固接的外燕尾槽座(55)、与抽拔螺母(57)啮合的抽拔螺杆(58)及与控制与数据采集分析系统(9)相连的驱动抽拔螺杆(58)转动进而使夹头(51)下移夹持毛羽及毛球或上移抽拔毛羽及毛球的抽拔步进电机(59)。
5.如权利要求1所述的一种多角筒式磨纱毛羽毛球的张力握持抽拔测量装置，其特征在于：所述控制与数据采集分析系统(9)包括中央程序控制及运算的计算机(91)，与计算机(91)数据线相连的毛羽及毛球抽拔力模块(92)、纱线张力控制模块(93)和毛羽及毛球形态模块(94)和与计算机(91)数据线相连并被直接控制的投影亮度控制单元(95)、绕纱与磨纱控制单元(96)和静电压控制单元(97)。
6.一种采用如权利要求1所述的多角筒式磨纱毛羽毛球的张力握持抽拔测量装置的测量方法，其特征在于，步骤为：
第一步、均匀密排并卷绕纱线(64)至多角筒(1)的多角筒架(11)上，得原纱样；
第二步、顺时针逐角转动多角筒架(11)到正上方位，以显微摄像机构(4)的CCD摄像器(42)逐角观测进入视野并已在前经静电起绒器(8)起绒后的原纱样上毛球形态大小与数量及毛羽量与平均高度，直至多角筒架(11)转满一周，所得原纱样的形态测量结果输入控制与数据采集分析系统(9)的计算机(91)；
第三步、顺时针逐角转动多角筒架(11)到前侧水平位、以李莎茹曲线对多角筒架(11)上原纱样即纱线(64)作逐角反复摩擦和多角筒架(11)顺时针转动N周数的摩擦，得磨纱样，所述的N周数大于等于1；然后重复所述的第二步观测分析磨纱样；
第四步、以纱层张力机构(3)对绕在多角筒架(1)上的磨纱样逐角施加张力，并通过抽拔机构(5)逐角测量各角磨纱样上毛羽及毛球的抽拔力曲线，同步以长焦显微镜头(41)和CCD摄像器(42)观察被抽拔毛羽(83)的粗细及夹持长度和被抽拔毛球(84)的连带纤维根数、受力形态及夹持长度，直至多角筒架(11)转满一周，所得磨纱样的各抽拔测量的结果输入控制与数据采集分析系统(9)的计算机(91)；
第五步、依据输入计算机(91)原纱样和磨纱样的形态测量所得图像和数据，计算其各自的毛球形态大小与数量及毛羽量与平均高度值及毛球形态大小与数量及毛羽量与平均高度值变异系数，并比对磨纱样和原纱样差异和扣除原纱样的初始影响，以评价纱线(64)实际起毛起球特征；依据输入计算机(91)磨纱样的抽拔测量所得抽拔力曲线、数据和图像，计算毛羽及毛球的抽拔力和起始模量，以评价纱线(64)毛羽及毛球脱落的特征；结合毛羽及毛球的形态与抽拔特征，对纱线(64)的抗起毛起球性作综合评价。
7.如权利要求6所述的一种测量方法，其特征在于，多角筒架(11)上均匀密排并卷绕纱线(64)制得原纱样的方法是：先将纱管(61)插于纱管架(62)上，从纱管(61)上引出纱线(64)，经导纱张力杆(63)再经处于给纱位(I)的定位导纱钩(23)至多角筒架(11)，将纱线(64)的头端缠绕固定在左固纱钉(12)上；同步启动转动步进电机(16)和平移步进电机(76)，转动步进电机(16)使多角筒架(11)单向匀速转动、卷绕纱线(64)，平移步进电机(76)推动多角筒架(11)作单向匀速平移、使纱线(64)的卷绕点位移，转动与平移运动的组合使纱线(64)均匀密排并卷绕于多角筒架(11)上，直至绕满多角筒架(11)，转动步进电机(16)和平移步进电机(76)自停；而后将纱线(64)的末端缠绕固定在右固纱钉(13)上，得原纱样。
8.如权利要求6所述的一种测量方法，其特征在于，以李莎茹曲线对多角筒架(11)上原纱样作逐角的摩擦制得磨纱样的方法是：先将多角筒架(11)的一角顺时针转到前侧水平位置，即能与摩擦位(II)的摩擦头(21)相吻合接触的位置，再将直角杆(24)从给纱位(I)转到摩擦位(II)使摩擦头(21)举起，将定位燕尾槽(26)从给纱位(I)后移推入摩擦位(II)，调节加压砝码(22)的位置，确定摩擦头(21)对多角筒架(11)上纱线(64)的接触压力；然后，同步启动转动步进电机(16)和平移步进电机(76)，使多角筒架(11)同步作小角度θ1的来回转动和设定动程s的往复平移，两者的组合即相当于摩擦头(21)对原纱样作李莎茹曲线的起毛起球摩擦；当达到设定的来回转动数n或往复平移数m时，转动步进电机(16)使多角筒架(11)顺时针转动大角度θ2，即转动360°除以多角筒架(11)的角数的角度，重复前述来回转动数n或往复平移数m的李莎茹曲线的摩擦，直至多角筒架(11)的大角度θ2逐角顺时针转动转满设定的周数N时，关闭转动步进电机(16)和平移步进电机(76)，得磨纱样；
对原纱样和磨纱样毛羽毛球形态的逐角测量的方法是：先设定预张力P0使张力步进电机(37)正转推动双杆架(32)下降，当应变片组(38)测得的张力P等于预张力P0时，张力步进电机(37)自停并进入自持预张力P0的微调运行，再对进入CCD摄像器(42)视野的、已经静电起绒使所绕纱线(64)毛羽竖起的原纱样或磨纱样作毛羽及毛球形态观测；形态观测完后，双杆架(32)上升复位，多角筒架(11)顺时针转动大角度θ2，双杆架(32)再下降压纱，达预张力P0的张力并自持后，依次对所述的原纱样或磨纱样作毛羽及毛球形态观测，直至多角筒架(11)顺时针转动一周，即原纱样或磨纱样各角的毛羽及毛球形态形态被观测完；或设定预张力P0为零，即双杆架(32)在原位不动，多角筒架(11)在某一角的毛羽毛球形态观测完后，直接作顺时针逐角转动，并对原纱样或磨纱样作毛羽毛球形态观测。
9.如权利要求6所述的一种测量方法，其特征在于，磨纱样的毛羽及毛球抽拔力曲线的逐角测量的方法是：与所述形态测量设定的预张力P0一致，启动加压程序，使张力步进电机(37)正转推动双杆架(32)下降，当应变片组(38)测得的张力P等于预张力P0时，张力步进电机(37)自停并进入自持预张力P0的微调运行；再点动所述的抽拔步进电机(59)使夹头(51)下移并手工转动平移旋钮(56)使夹头(51)左右移动，找到并夹持住毛羽(83)或毛球(84)；然后，启动抽拔程序，夹头(51)在抽拔步进电机(59)的带动下抽拔毛羽(83)或毛球(84)，同时以长焦显微镜头(41)和CCD摄像器(42)局部放大观察被抽拔毛羽(83)的粗细及夹持长度或被抽拔毛球(84)的连带纤维根数、受力形态及夹持长度；由力传感器(53)测得抽拔力、以抽拔步进电机(59)的转动角换算得到抽拔位移，由此得到毛羽(83)或毛球(84)的抽拔力曲线，并通过计算机(91)计算得毛羽(83)或毛球(84)的抽拔力和起始模量。
10.一种如权利要求1所述的多角筒式磨纱毛羽毛球的张力握持抽拔测量装置的应用，其特征在于：用于对纱线的起毛起球制样和对起毛起球的毛羽和毛球量、形态和抽拔曲线的测量，以及对纱线抗起毛起球性的综合评价。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20160810 |