CN103472209A - 纱线表观起毛起球及磨损量的测量装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种纱线表观起毛起球及磨损量的测量方法与装置，该装置包括兼有磨纱功能的绕纱机构、摩擦压力可控的磨纱机构、张力可调的喂纱机构、静电与剃剪机构、毛球毛羽收集机构、纱样起毛起球形态与量即时观测的光学测量系统、数据采集与控制系统及计算机组成。其方法是等张力密排绕纱成纱样后立即测量其毛羽显著度和毛球形态及数量，再摩擦起毛起球制样并同步对过程和终态磨纱样的毛羽显著度、毛球量和毛羽毛球的磨损及保持量作测量。该装置结构精巧、实用，测量精准、定量，为一机多用、一测多指标的原位测量装置与方法，可用于纱线起毛显著度、起球数量及形态、磨损纤维量和抗起毛起球性的综合评价，还可估计织物起毛起球的等级。

Description

纱线表观起毛起球及磨损量的测量装置与方法

技术领域

本发明涉及一种纱线表观起毛起球及磨损量的测量装置，以及用其预测纺织品的抗起毛起球性的评价方法，属于纺织品品质评价与测试技术领域。

背景技术

起毛起球是织物的一大外观疵点，是在穿着使用中逐渐暴露的。常用的织物起毛起球性能测量装置和仪器有：国产YG511型起球仪，英国ICI起球测试仪，基本原理结构相同。它将待试的织物包在橡胶辊上，放进内壁是软木板的六面体滚筒内自由翻滚。定时取出后对比照片标样，评定等级。此种方法的缺点是：

1、占地费时，必须配备各种针号的针织机，并需人工织片。

2、试样摩擦完毕后采用人工目测评定，误差大。

3、目前有机硅大量用于针织物后整理，带有有机硅的织片与滚筒内的软木板摩擦后沾污了软木板，很快使软木板变得光滑，摩擦力逐渐降低直至消失，严重影响测试正确性及试验的重现性。

另一种常用的测量装置是马丁代尔(Martindale)国产YG401C型织物耐磨仪进行测试，其缺点是：

1、占地费时，必须配备各种针号的针织机，并需人工织片。

2、仪器摩擦时间长，进行试验的试样面积小，代表性差。

3、摩擦后进行目测评级或秤重评比的误差大。

4、不同细度、不同混纺比的原料，用不同的针织机密度不同，难以制订可行的标准。

5、所用磨料只能采用英国进口的毛布，价格贵，并且难以适应不同原料的摩擦要求。

这些都是工业界和检测部门常用的起毛起球测量方法和装置，但都是针对摩擦后的织物进行无原织物参考的起毛起球评价。另外，通过可以更换的摩擦介质，放置橡胶辊、毛毡、等来模拟生产过程或服用过程。

由于只是对织物进行静态测评，而且是针对起球结果的评价，缺乏客观性和直观性。另一方面，仪器摩擦时间长，试验用织片面积小，试样的代表性差，摩擦之后无论是定性的目测法还是定量的切割毛羽毛球称重法误差都比较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是要寻求一种集织物的毛羽显著度、毛球数量、形态大小及其变化和磨损物重量测量为一体的在线原位的测量方法，及其可适用于工业化标准化实际检测及科学研究的精巧、实用、精准、定量测量装置，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，本发明的原理是通过等张力密排卷绕纱样得初纱样，在静电电极的作用下立即测量其毛羽显著度和毛球数量、形态大小及其分布和扣除已有毛羽和毛球得参照样本；以摩擦块水平单方向往复平移而转筒上布样不动、或以转筒上布样的非对称或对称来回转动而摩擦块不动、或以转筒上布样的非对称或对称来回转动与摩擦块的往复平移运动组合，实现对密排初纱样的起毛起球制样，得过程磨纱样；同步观测过程磨纱样的毛羽显著度、毛球量和毛羽毛球的磨损量得过程磨纱样本；然后，重复磨纱达设定摩擦数后得终态磨纱样，对终态磨纱样作毛羽显著度、毛球量和毛羽毛球的磨损量；以收集称重机构剃剪终态磨纱样上的毛羽和毛球的测量；将所有采集的数据和图像输入计算机计算与评价，由此综合评价布样的起毛起球行为及其抗起毛起球性。该测量的原理为原位、综合、一机多测、一测多指标的测量，其抗干扰性强、代表性好。故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，可实现对织物起毛起球量、形态、磨损量及其抗起毛起球性的快速综合评价。

本发明的一个具体技术方案是提供了一种纱线表观起毛起球及磨损量的测量装置，其特征在于：包括可稳态卷绕纱线并兼有磨纱功能的绕纱机构、位于绕纱机构后部且摩擦块的摩擦压力可控的磨纱机构、位于绕纱机构前部且对喂入纱线张力可调可控的喂纱机构、位于绕纱机构下方且有助于纱样上毛羽竖起与分离和便于剃剪毛羽毛球的静电与剃剪机构、用于磨损掉落和剃剪下毛球毛羽收集称重的收集称重机构、位于绕纱机构上方并能对纱样的起毛起球形态与量即时观测的光学测量系统、通过数据线与计算机相连并受其控制的数据采集与控制系统。

优选地，所述的绕纱机构包括便于平整均匀卷绕纱线和纱样成形的纱筒、将纱头嵌入握持在纱筒左侧的左嵌槽、固定纱样头端的左纱头钉、支撑纱筒的纱筒轴架、与纱筒固接并置于纱筒轴架上的纱筒轴、与纱筒轴固接驱动纱筒转动并与数据采集与控制系统相连的转动步进电机、固定绕满纱筒后的纱样末端的右纱头钉和右侧的右嵌槽；

所述喂纱机构包括可定位与平稳引出纱线于纱筒上的导出张力盘、通过上下移动调节并稳定纱线张力的惯性辊、主调引入纱线张力的导入张力盘、从纱管上对中引导纱线的导纱钩、与滑动螺母固接并支撑导出张力盘、惯性辊、导入张力盘和导纱钩的导纱架、啮合推动滑动螺母移动进而推动的导纱架位移的导纱螺杆、驱动导纱螺杆转动使导纱架稳定平移并与数据采集与控制系统相连的喂纱步进电机；

所述的转动步进电机可作绕纱转动、磨纱转动和测量转动：

所述的绕纱转动是指：与喂纱机构平移运动相配合的单向匀速转动，以调节密排绕纱的密度，即所绕纱线间的间距；

所述的磨纱转动是指：纱筒作非对称来回转动和对称来回转动，其中：

非对称来回转动是指：纱筒在转动步进电机驱动下，作前进角θa大于后退角θb，且θa为5°～180°，逆时针渐进的非对称来回转动，当纱筒渐进转动达设定的非对称摩擦周数N1时，完成对纱样沿纱筒转动方向的非对称来回摩擦的起毛起球，所述的N1大于等于n1，n1为过程磨纱样的摩擦周数、大于等于1；

对称来回转动是指：纱筒在转动步进电机驱动下，作对称角θ的来回转动摩擦，对称角θ为1～8整数等分的θ定角转动，达设定的摩擦次数n2时，以所取的θ角逆时针转动纱筒进入下一区域、重复摩擦次数n2的摩擦达一周，再重复所述的对称来回转动磨纱制样，直至所设定的对称摩擦周数N2时，完成对纱样沿纱筒转动方向的对称来回摩擦的起毛起球，所述的N2大于等于1，所述的n2大于等于10；

所述的非对称来回转动和对称来回转动可与所述摩擦机构的摩擦块的水平往复移动相配合，完成对纱筒上纱样的李莎茹曲线的起毛起球磨纱制样；

所述的测量转动是指：用所述的光学测量系统和/或所述的静电与剃剪机构与收集称重机构观察测量时，纱筒在转动步进电机的驱动下作观测转角α1的逆时针转动，α1为10°～360°中能为360°整除的角度；

所述的喂纱步进电机可作正向慢速转动使导纱架平移喂纱和作反向快速转动使导纱架回退复位，其与转动步进电机绕纱转动配合，以调节密排绕纱的密度。

优选地，所述的磨纱机构包括与纱筒同圆弧摩擦面的摩擦块、固接于摩擦块背面的弹簧轴、套接于弹簧轴上并被加压的弹簧、可拧入或拧出而压紧或松开弹簧的加压螺母、支撑摩擦块的平移架、嵌固在平移架上的平移蜗轮、啮合推动平移蜗轮往复平动的平移蜗杆、与平移步进电机控制单元相连驱动平移蜗杆转动的平移步进电机；

所述的平移步进电机的正反转，驱动平移架进而推动摩擦块作对称式的往复平移，使摩擦块对纱样作水平方向的摩擦；

所述摩擦块的单独往复平磨，即纱筒不发生转动的磨纱制样，是当摩擦次数达设定的平磨次数n3时，完成对纱筒上的纱样在摩擦块覆盖区域的平磨，再以1～6等分的定角α2逆时针转动纱筒进入下一区域，重复平磨次数n3的摩擦，直至所设定的平磨周数N3时，完成对布样沿卷布筒轴向的水平往复摩擦的起毛起球，所述的N3大于等于1，所述的n3大于等于10；

所述摩擦块的水平往复平移与所述纱筒的磨纱转动相配合，可完成对纱样的李莎茹曲线的起毛起球磨纱制样。

优选地，所述的静电与剃剪机构包括位于剪球器和剃毛器之间包括金属条和绝缘层的静电电极、能产生静电压并由数据采集与控制系统控制的负高压源、位于纱筒下方与漏斗形吸口相邻并带有吸管的剪球器、与静电电极相邻并带有吸管的剃毛器、与吸管相连的微型吸尘器、与剪球器和剃毛器固接的推进架、推动推进架前行剃剪和回退复位的推进步进电机；所述的静电电极的长度为纱筒的宽度并与纱筒平行；所述的剪球器、剃毛器、微型吸尘器和推进步进电机与数据采集与控制系统相连并受控。

优选地，所述的收集称重机构包括漏斗形口正对纱筒轴心且漏斗形长度等于纱筒宽度的漏斗形吸口、与漏斗形吸口相连的吸尘器、用于称取磨损掉落和剃剪下毛球毛羽重量的精密电子秤；所述的漏斗形吸口的长度为纱筒的宽度并与纱筒平行；所述的吸尘器和精密电子秤与数据采集与控制系统相连。

优选地，所述的光学测量系统包括可以从正上方法向于纱样观测毛羽毛球形态尺寸和数量的CCD摄像器、以不同的投射角β照射于纱样被观测区域的投影灯、调节与固定投影灯位置的固定钮和圆弧槽、可转换投影灯光源颜色的滤色片；所述的CCD摄像器及所述的投影灯由所述的数据采集与控制系统控制。

优选地，所述的数据采集与控制系统包括转动步进电机控制单元、喂纱步进电机控制单元、平移步进电机控制单元、静电压开关与强度控制单元、剃剪毛羽毛球控制单元、吸风控制与称重模块、图像采集与处理模块和投射灯亮度控制单元；所述的数据采集与控制系统与计算机以数据线相连。

本发明的另一个具体技术方案是提供了一种应用上述的纱线表观起毛起球及磨损量的测量装置的方法，其特征在于：

第一步、等张力密排绕纱与测量：先将纱线从纱管上引出，依次经导纱钩、导入张力盘、惯性辊和导出张力盘达纱筒，将纱头嵌入握持在纱筒左侧的左嵌槽中并用左纱头钉缠绕固定纱样的头端，再以计算机设定转动步进电机和喂纱步进电机的转速后，同步启动转动步进电机和喂纱步进电机作定排列密度的密排绕纱，当绕满纱筒即纱样成形时，绕纱自停，将纱样尾端嵌入握持在纱筒右侧的右嵌槽中并用右纱头钉缠绕固定纱样的尾端，得初纱样；喂纱步进电机反转、导纱架回退复位，调整投影灯的投射角β和照射亮度，开启吸尘器和静电电极的负高压源，启动转动步进电机进入测量模式，即以观测转角α1的逆时针逐一转动纱筒并定位，采用所述光学测量系统的CCD摄像器对纱筒从正上方作法向观测，获得毛羽和毛球的形态图像；直至纱筒即纱样转满一周，关闭投影灯、吸尘器和静电电极的负高压源，以精密电子秤称取纱样上初始浮游纤维的重量，所得结果均输入计算机，计算得所述纱样的浮游纤维量、毛羽显著度和毛球数量、形态大小及其离散值，并作为参照样本；

第二步、磨纱制样与过程磨纱样观测：先在计算机中将转动步进电机设置为磨纱转动模式的来回转动摩擦、李莎茹曲线摩擦和往复平移摩擦中的一种摩擦模式；再将磨纱机构的摩擦块前移、与纱筒上的纱样紧密接触并调节加压螺母确定摩擦压力；然后，开启投影灯、吸尘器和静电电极的负高压源，同时

启动转动步进电机进行纱筒上的纱样相对不动的摩擦块作竖直方向的非对称或对称来回转动磨纱制样，得设定前进角θa及后退角θb非对称来回转动的渐进摩擦周数n1的过程磨纱样，重复所述的非对称来回转动磨纱制样、直至设定的非对称摩擦周数N1，即各转动位置重复非对称来回转动摩擦的次数，得终态磨纱样；或得设定对称角为θ的对称来回转动摩擦次数n2及转动θ角进入下一区域的重复摩擦次数n2的摩擦达一周的过程磨纱样，重复所述的对称来回转动磨纱制样、直至所设定的对称摩擦周数N2的终态磨纱样；

或同步启动平移步进电机和转动步进电机进行纱筒上纱样的非对称或对称来回转动与摩擦块的往复平移运动组合的李莎茹曲线摩擦轨迹的磨纱制样，以设定的非对称来回转动摩擦周数n1或对称来回转动摩擦次数n2摩擦，得李莎茹曲线摩擦的过程磨纱样，以设定非对称摩擦周数N1或对称摩擦周数N2的重复摩擦得李莎茹曲线摩擦轨迹的终态磨纱样；

或仅启动平移步进电机进行摩擦块相对不动的布样作水平方向的往复平移磨纱制样，当达到设定的平磨次数n3时，完成对纱筒上的纱样在摩擦块覆盖区域的平磨，再以定角α2转动进入下一区域，重复平磨次数n3的摩擦得平磨过程磨纱样，重复所述的非对称来回转动磨纱制样、直至所设定的平磨周数N3时，得平磨终态磨纱样；

与此同时，对完成渐进摩擦周数n1、转动摩擦次数n2和平磨次数n3中的一种摩擦的任一完成点的过程磨纱样，作即时地逐一测量，即采用所述光学测量系统的CCD摄像器对纱筒从正上方作法向观测，获得毛羽和毛球的形态图像，所得结果均输入计算机，计算得所述过程磨纱样的毛羽显著度和毛球数量、形态大小及其离散值，并作为过程磨纱样本；

第三步、终态磨纱样的测量：当达到设定的摩擦总次数，即达非对称摩擦周数N1、对称摩擦周数N2和平磨周数N3中的一个时，关闭转动步进电机和/或平移步进电机，令摩擦块复位，即与纱筒上的纱样分离，得终态磨纱样，使计算机在测量转动模式下启动转动步进电机驱动纱筒以观测转角α1逐一转动并定位，采用所述光学测量系统的CCD摄像器对纱筒从正上方作法向观测，获得毛羽和毛球的形态图像；直至纱筒即终态磨纱样转满一周，关闭投影灯和吸尘器，以精密电子秤称取纱样在磨纱过程中磨损掉落的毛羽及毛球的总重量；然后，启动剪球器、静电电极的负高压源、剃毛器、微型吸尘器和推进步进电机，使剪球器剃毛器在推进步进电机的驱动下，前行剃剪毛羽及毛球和快速后退复位，此剃剪毛羽和毛球可1～3次，关闭微型吸尘器、收集剃剪下的毛羽和毛球并以精密电子秤称取纱样被剃剪下的毛羽和毛球的重量；所得结果均输入计算机，计算得所述终态磨纱样的毛羽显著度和毛球数量、形态大小及其离散值，以及磨损掉落和剃剪下毛羽毛球量，并作为终态磨纱样本；

第四步、结果的综合分析与评价：最后依据上述测量结果通过计算机对纱样的起毛起球作综合评价，其有三种形式的评价，即依据第一步到第三步的全套测量与计算结果，可得到对所测纱样起毛起球过程及其终态性能的综合评价，依据第一步和第二步的测量与计算结果，可对所测纱样起毛起球过程作定量评价，依据在相同实验条件下和扣除第一步初纱样的影响下的第三步测量与计算结果的比较，可对不同纱样的起毛起球难易程度作综合性对比评价；同时，可以依据所得的终态磨纱样的毛羽显著度和毛球数量、形态大小及其离散值，以及磨损掉落和剃剪下毛羽毛球量，综合分析预测由该纱线制成织物的起毛起球等级。

本发明的另一个具体技术方案是提供了一种上述的纱线表观起毛起球及磨损量的测量装置的应用，其特征在于：可用于纱线起毛显著度、起球数量及形态、磨损纤维量和抗起毛起球性的综合评价，还可估计织物起毛起球的等级。

本发明的另一个具体技术方案是提供了一种上述的测量方法的应用，其特征在于：可用于纱线起毛显著度、起球数量及形态、磨损纤维量和抗起毛起球性的综合评价，还可估计织物起毛起球的等级。。

发明人在本发明之前还申请了如下专利：一种纱线起毛起球情况的客观评价装置(专利申请号：201110142608.4，公开号：CN102305763A)、在线进出双测量的纱线起毛起球评价方法与装置(专利申请号：201110142607，公开号：CN102323120A)和一种用于纱线磨纱起毛起球的装置与方法(专利申请号：201110142609.9，公开号：CN102305764A)是本专利申请人申请的发明专利。其主要解决纱片的制样和磨损前后单纱的起毛起球的测量，这与本发明的直接对密排绕纱的初纱样和磨纱样作毛羽显著度、毛球量和毛羽毛球的磨损量测量，并剃剪磨纱样上的毛羽和毛球量分析，以及对被磨纱线的抗起毛起球性作出综合评价的测量系统装置与方法，存在明显不同。

本发明不仅在纱线直接制样和测量的原理、方法、装置及综合评价上与上述方法有典型的区别，而且在测量的即时、在线、原位和直接性上也有着本质区别。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、是针对纱线表面毛羽形态与起毛显著度，毛球数量、形态大小及其离散值，以及磨损掉落和剃剪下毛羽毛球量的原位、定量、综合的即时测量方法，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，不仅为独特的测量装置与方法，而且真正实现了快速、精准、客观、实用。

2、由于针对等张力密排绕纱样的测量，可直接磨纱制样评价纱线的起毛起球性能，省去了针织或机织打小样的麻烦与耗时，不仅简化试样制备，而且可在未织造成布前，即可获得起毛起球结果并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、由于有初纱样、过程磨纱样和终态磨纱样的对应测量结果，其三者合一、或两两结合的测量与结果，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；CCD摄像器实现了即时、从侧面正视绕纱样表面的毛羽形态与显著度和毛球大小及数量的观测；起绒和收集器实现了毛羽竖起和磨损物收集的精准、无丢失、符合实际实用的测量，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、再过程磨纱样、后终态磨纱样；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是纱线表观起毛起球及磨损量的测量装置原理图；

图2是纱线毛球与毛羽质量及磨损量测量装置示意图；

图3是对管纱摩擦起毛起球及抽拔力测量装置数据采集与控制系统示意图；

图4是磨纱过程的毛球数N和磨损物质量w与渐进周数n的关系曲线；

图5是磨纱过程的毛球数N和毛球直径D与来回转动次数m的关系曲线。

图中：

1-绕纱机构，其包括11-纱筒；12-右纱头钉；13-纱筒轴；14-纱筒轴架；15-左纱头钉；16-左嵌槽；17-转动步进电机；18-纱样；19-右嵌槽。

2-磨纱机构，其包括21-摩擦块；22-弹簧轴；23-弹簧；24-加压螺母；25-平移架；26-平移蜗轮；27-平移蜗杆；28-平移步进电机。

3-喂纱机构，其包括31-导出张力盘；32-惯性辊；33-导入张力盘；34-导纱钩；35-导纱架；36-滑动螺母；37-导纱螺杆；38-喂纱步进电机；39-纱管。

4-静电与剃剪机构，其包括41-静电电极；42-负高压源；43-剪球器；44-剃毛器；45-吸管；46-微型吸尘器；47-推进架；48-推进步进电机；A-表示前置静电电极41；B-表示后置静电电极41。

5-收集称重机构，其包括51-漏斗形吸口；52-吸尘器；53-精密电子秤。

6-光学测量系统，其包括61-CCD摄像器；62-投影灯；63-固定钮；64-圆弧槽；65-滤色片。

7-数据采集与控制系统，其包括71-转动步进电机控制单元；72-喂纱步进电机控制单元；73-平移步进电机控制单元；74-静电压开关与强度控制单元；75-剃剪毛羽毛球控制单元；76-吸风控制与称重模块；77-图像采集与处理模块；78-投射灯亮度控制单元。

8-计算机。

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3所示，本发明提供了一种对管纱摩擦起毛起球形态与抽拔力测量的装置，其特征在于：该装置是由可稳态卷绕纱线并兼有磨纱功能的绕纱机构1、位于绕纱机构1后部且摩擦块的摩擦压力可控的磨纱机构2、位于绕纱机构1前部且对喂入纱线张力可调可控的喂纱机构3、位于绕纱机构1下方且有助于纱样上毛羽竖起与分离和便于剃剪毛羽毛球的静电与剃剪机构4、用于磨损掉落和剃剪下毛球毛羽的收集称重机构5、位于绕纱机构1上方并能对纱样的起毛起球形态与量即时观测的光学测量系统6、通过数据线与计算机8相连并受其控制的数据采集与控制系统7组成。

应用所述装置的具体测量的原理步骤是：以等张力绕纱机构1和喂纱机构3密排绕纱得初纱样→以光学测量系统6和收集称重机构5观测初纱样的毛羽显著度、毛球量和毛羽毛球的磨损量得参照样本→以绕纱机构1和/或磨纱机构2对纱样作李莎茹曲线磨、转动平磨或往复平磨得过程磨纱样→同步以光学测量系统6和收集称重机构5观测过程磨纱样的毛羽显著度、毛球量和毛羽毛球的磨损量得过程磨纱样本→重复磨纱达设定摩擦数后得终态磨纱样，以光学测量系统6和收集称重机构5观测终态磨纱样的毛羽显著度、毛球量和毛羽毛球的磨损量；以收集称重机构5剃剪终态磨纱样上的毛羽和毛球并称重的纱样保持的毛羽毛球量→由计算机8对由数据采集与控制系统7计算分析得毛羽显著度、毛球量和毛羽毛球的磨损及保持量，并对纱线的抗起毛起球性作出综合评价和估计所成织物起毛起球的等级。

(a)绕纱机构

所述的绕纱机构1是由便于平整均匀卷绕纱线和纱样18成形的纱筒11，将纱头嵌入握持在纱筒11左侧的左嵌槽16，固定纱样18头端的左纱头钉15，支撑纱筒11的纱筒轴架14，与纱筒11固接并置于纱筒轴架14上的纱筒轴13，与纱筒轴13固接驱动纱筒11转动并与转动步进电机控制单元71相连的转动步进电机17，固定绕满纱筒11后的纱样18末端的右纱头钉12和右侧的右嵌槽19组成。

(b)喂纱机构

所述的喂纱机构3包括可定位与平稳引出纱线于纱筒11上的导出张力盘31，通过上下移动调节并稳定纱线张力的惯性辊32，主调引入纱线张力的导入张力盘33，从纱管39上对中引导纱线的导纱钩34，与滑动螺母36固接并支撑导出张力盘31、惯性辊32、导入张力盘33和导纱钩34的导纱架35，啮合推动滑动螺母36移动进而推动的导纱架35位移的导纱螺杆37，驱动导纱螺杆37转动使导纱架35稳定平移、并与喂纱步进电机控制单元72相连的喂纱步进电机38。

所述的转动步进电机17可作绕纱转动、磨纱转动和测量转动。

所述的绕纱转动是指与喂纱机构3平移运动相配合的单向匀速转动，以调节密排绕纱的密度，即所绕纱线间的间距。

所述的磨纱转动是指纱筒11作非对称来回转动和对称来回转动：

所述的非对称来回转动是指非对称来回转动是指纱筒11在转动步进电机17驱动下，作前进角θa大于后退角θb，且θa为5°～180°，逆时针渐进的非对称来回转动。当纱筒11渐进转动达设定的非对称摩擦周数N1时，完成对纱样(18)沿纱筒11转动方向的非对称来回摩擦的起毛起球，所述的N1大于等于n1，n1为过程磨纱样的摩擦周数、大于等于1。

所述的对称来回转动是指纱筒11在转动步进电机17驱动下，作对称角θ的来回转动摩擦，对称角θ为1～8整数等分的θ定角转动，达设定的摩擦次数n2时，以所取的θ角逆时针转动纱筒11进入下一区域、重复摩擦次数n2的摩擦达一周，再重复所述的对称来回转动磨纱制样、直至所设定的对称摩擦周数N2时，完成对纱样18沿纱筒11转动方向的对称来回摩擦的起毛起球，所述的N2大于等于1，所述的n2大于等于10；所述的非对称来回转动和对称来回转动可与所述摩擦机构2的摩擦块21的水平往复移动相配合，完成对纱筒11上纱样18的李莎茹曲线的起毛起球磨纱制样。

所述的测量转动是指用所述的光学测量系统5和/或所述的静电与剃剪机构4与收集称重机构5观察测量时，纱筒11在转动步进电机17的驱动下作观测转角α1的逆时针转动，α1为10°～360°中能为360°整除的角度。

所述的喂纱步进电机38可作正向慢速转动使导纱架35匀速平移喂纱和作反向快速转动使导纱架35回退复位，其与转动步进电机17绕纱转动配合，以调节密排绕纱的密度。

(c)喂纱机构

所述的磨纱机构2是由与纱筒11同圆弧摩擦面的摩擦块21、固接于摩擦块21背面的弹簧轴22、套接于弹簧轴22上并被加压的弹簧23、可拧入或拧出而压紧或松开弹簧23的加压螺母24、支撑摩擦块21的平移架25、嵌固在平移架25上的平移蜗轮26、啮合推动平移蜗轮26往复平动的平移蜗杆27、与平移步进电机控制单元73相连驱动平移蜗杆27转动的平移步进电机28组成。所述的平移步进电机28的正反转，驱动平移架25进而推动摩擦块21作对称式的往复平移，使摩擦块21对纱样18作水平方向的摩擦。

所述摩擦块21的单独往复平磨，即纱筒11不发生转动的磨纱制样，是当摩擦次数达设定的平磨次数n3时，完成对纱筒11上的纱样18在摩擦块21覆盖区域的平磨；再以1～6等分的定角α2逆时针转动纱筒11进入下一区域，重复平磨次数n3的摩擦，直至所设定的平磨周数N3时，完成对布样18沿卷布筒11轴向的水平往复摩擦的起毛起球。所述的N3大于等于1，所述的n3大于等于10。

所述摩擦块21的水平往复平移与所述纱筒11的磨纱转动相配合，可完成对纱样18的李莎茹曲线的起毛起球磨纱制样。

(d)静电与剃剪机构

所述的静电与剃剪机构4是由位于剪球器43和剃毛器44之间包括金属条和绝缘层的静电电极41，能产生静电压并由静电压开关与强度控制单元74控制的负高压源42，位于纱筒11下方、与漏斗形吸口51相邻并带有吸管45的剪球器43，与静电电极41相邻并带有吸管45的剃毛器44，与吸管45相连的的微型吸尘器46，与剪球器43和剃毛器44固接的推进架47，推动推进架47前行剃剪和回退复位的推进步进电机48构成。

所述的静电电极41的长度为纱筒11的宽度并与纱筒11平行。

所述的漏斗形吸口51的长度为纱筒11的宽度并与纱筒11平行。

所述的剪球器43、剃毛器44、微型吸尘器46和推进步进电机48与剃剪毛羽毛球控制单元75相连并受控。

(e)收集称重机构

所述的收集称重机构5包括漏斗形口正对纱筒11轴心且漏斗形长度等于纱筒11宽度的漏斗形吸口51、与漏斗形吸口51相连的吸尘器52、用于称取磨损掉落和剃剪下毛球毛羽重量的精密电子秤53。

所述的漏斗形吸口51的长度为纱筒11的宽度并与纱筒11平行。

所述的吸尘器52和精密电子秤53与吸风控制与称重模块76相连。

(f)光学测量系统

所述的光学测量系统6由可以从正上方法向于纱样18观测毛羽毛球形态尺寸和数量的CCD摄像器61，以不同的投射角β照射于纱样18被观测区域的投影灯62，调节与固定投影灯62位置的固定钮63和圆弧槽64，可转换投影灯62光源颜色的滤色片65组成。

所述的CCD摄像器61与图像采集与处理模块77相连。

所述的投影灯62由投射灯亮度控制单元78控制。

(g)数据采集与控制系统与计算机

所述的数据采集与控制系统7是由转动步进电机控制单元71、喂纱步进电机控制单元72、平移步进电机控制单元73、静电压开关与强度控制单元74、剃剪毛羽毛球控制单元75、吸风控制与称重模块76、图像采集与处理模块77和投射灯亮度控制单元78组成。

所述的数据采集与控制系统7与计算机8以数据线相连。

应用上述装置的测量方法的具体步骤是：

第一步、等张力密排绕纱与测量：

先将纱线从纱管39上引出，依次经导纱钩34、导入张力盘33、惯性辊32和导出张力盘31达纱筒11，将纱头嵌入握持在纱筒11左侧的左嵌槽16中并用左纱头钉15缠绕固定纱样18的头端，再以计算机8设定转动步进电机17和喂纱步进电机38的转速后，同步启动转动步进电机17和喂纱步进电机38作定排列密度的密排绕纱，当绕满纱筒11即纱样18成形时，绕纱自停，将纱样18尾端嵌入握持在纱筒11右侧的右嵌槽19中并用右纱头钉15缠绕固定纱样18的尾端，得初纱样。

喂纱步进电机38反转、导纱架35回退复位，调整投影灯62的投射角β和照射亮度，开启吸尘器52和静电电极41的负高压源42，启动转动步进电机17进入测量模式，即以观测转角α1的逆时针逐一转动纱筒11并定位，采用所述光学测量系统6的CCD摄像器61对纱筒11从正上方作法向观测，获得毛羽和毛球的形态图像。

直至纱筒11即纱样18转满一周，关闭投影灯62、吸尘器52和静电电极41的负高压源42，以精密电子秤53称取纱样18上初始浮游纤维的重量，所得结果均输入计算机8，计算得所述纱样18的浮游纤维量、毛羽显著度和毛球数量、形态大小及其离散值，并作为参照样本。

第二步、磨纱制样与过程磨纱样观测：

先在计算机8中将转动步进电机17设置为磨纱转动模式的来回转动摩擦、李莎茹曲线摩擦和往复平移摩擦中的一种摩擦模式；再将磨纱机构2的摩擦块21前移、与纱筒11上的纱样18紧密接触并调节加压螺母24确定摩擦压力；然后，开启投影灯62、吸尘器52和静电电极41的负高压源42。同时：

启动转动步进电机17进行纱筒11上的纱样18相对不动的摩擦块21作竖直方向的非对称或对称来回转动磨纱制样，得设定前进角θa及后退角θb非对称来回转动的渐进摩擦周数n1的过程磨纱样，重复所述的非对称来回转动磨纱制样、直至设定的非对称摩擦周数N1，即各转动位置重复非对称来回转动摩擦的次数，得终态磨纱样。

或得设定对称角为θ的对称来回转动摩擦次数n2及转动θ角进入下一区域的重复摩擦次数n2的摩擦达一周的过程磨纱样，重复所述的对称来回转动磨纱制样、直至所设定的对称摩擦周数N2的终态磨纱样。

或同步启动平移步进电机28和转动步进电机17进行纱筒11上纱样18的非对称或对称来回转动与摩擦块21的往复平移运动组合的李莎茹曲线摩擦轨迹的磨纱制样，以设定的非对称来回转动摩擦周数n1或对称来回转动摩擦次数n2摩擦，得李莎茹曲线摩擦的过程磨纱样，以设定非对称摩擦周数N1或对称摩擦周数N2的重复摩擦得李莎茹曲线摩擦轨迹的终态磨纱样。

或仅启动平移步进电机28进行摩擦块31相对不动的布样18作水平方向的往复平移磨纱制样，当达到设定的平磨次数n3时，完成对纱筒11上的纱样18在摩擦块21覆盖区域的平磨；再以定角α2转动进入下一区域，重复平磨次数n3的摩擦得平磨过程磨纱样，重复所述的非对称来回转动磨纱制样、直至所设定的平磨周数N3时，得平磨终态磨纱样。

与此同时，对完成渐进摩擦周数n1、转动摩擦次数n2和平磨次数n3中的一种摩擦的任一完成点的过程磨纱样，作即时地逐一测量，即采用所述光学测量系统6的CCD摄像器61对纱筒11从正上方作法向观测，获得毛羽和毛球的形态图像，所得结果均输入计算机8，计算得所述过程磨纱样的毛羽显著度和毛球数量、形态大小及其离散值，并作为过程磨纱样本。

第三步、终态磨纱样的测量：

当达到设定的摩擦总次数，即达非对称摩擦周数N1、对称摩擦周数N2和平磨周数N3中的一个时，关闭转动步进电机17和/或平移步进电机28，令摩擦块21复位，即与纱筒11上的纱样18分离，得终态磨纱样；使计算机8在测量转动模式下启动转动步进电机17驱动纱筒11以观测转角α1逐一转动并定位，采用所述光学测量系统6的CCD摄像器61对纱筒11从正上方作法向观测，获得毛羽和毛球的形态图像。

直至纱筒11即终态磨纱样转满一周，关闭投影灯62和吸尘器52，以精密电子秤53称取纱样18在磨纱过程中磨损掉落的毛羽及毛球的总重量。

然后，启动剪球器43、静电电极41的负高压源42、剃毛器44、微型吸尘器46和推进步进电机48，使剪球器43剃毛器44在推进步进电机48的驱动下，前行剃剪毛羽及毛球和快速后退复位，此剃剪毛羽和毛球可1～3次，关闭微型吸尘器46、收集剃剪下的毛羽和毛球并以精密电子秤53称取纱样18被剃剪下的毛羽和毛球的重量。

所得结果均输入计算机8，计算得所述终态磨纱样的毛羽显著度和毛球数量、形态大小及其离散值，以及磨损掉落和剃剪下毛羽毛球量，并作为终态磨纱样本。

第四步、结果的综合分析与评价：

最后依据上述测量结果通过计算机8对纱样18的起毛起球作综合评价，其有三种形式的评价，即依据第一步到第三步的全套测量与计算结果，可得到对所测纱样起毛起球过程及其终态性能的综合评价；依据第一步和第二步的测量与计算结果，可对所测纱样起毛起球过程作定量评价；依据在相同实验条件下和扣除第一步初纱样的影响下的第三步测量与计算结果的比较，可对不同纱样的起毛起球难易程度作综合性对比评价。

同时，可以依据所得的终态磨纱样的毛羽显著度和毛球数量、形态大小及其离散值，以及磨损掉落和剃剪下毛羽毛球量，综合分析预测由该纱线制成织物的起毛起球等级。

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，在不同的测量条件和不同试验过程下，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：由喂纱机构3的导出张力盘31、惯性辊32和导入张力盘33结合输出的、稳定的纱线卷绕张力(cN)；由喂纱步进电机38和转动步进电机17配合控制的纱线密排密度(根/10cm)；静电电极41的负高压源42施加的起绒静电压(kV)；吸尘器52的转速(rpm)；纱筒11的的观测转角α1；投影灯62所位于的象限和投射角；摩擦块21往复平移的动程(mm)和频率(Hz)；纱筒11来回转动频率(Hz)；李莎茹曲线的磨纱时纱筒11非对称来回转动的前进角θa和后退角θb、或纱筒11对称来回转动的设定角度θ；纱筒11作非对称来回转动渐进总周数N₁，相当于摩擦次数为

；纱筒11作对称来回转动的总次数N₂，相当于摩擦次数为

；往复平移摩擦的总次数N₃，相当于摩擦次数为

；纱筒11作非对称来回转动渐进的间隔周数n1，

；纱筒11作对称来回转动的间隔次数n2和摩擦块21往复平移间隔摩擦次数n3；采样数

不同试验过程是指：从第一步到第三步的全套测量与计算试验；仅第一步和第二步的过程测量与计算试验；和第一步与第三步比较测量与计算试验，此三种形式。

纱线起毛起球特征的测量结果主要是指：正向观测毛羽的平均长度(mm)和毛羽密集度(毛羽密集度＝毛羽丝斑域面积/观察域面积)；毛羽显著度(分为0～5档，0为无毛羽，5为毛羽最显著，依据毛羽平均长度和毛羽密集度判定)；单位面积毛球数(个/cm²)、毛球平均直径D(mm)及直径变异系数CVD(％)；磨损物测量的磨损物质量(mg)、掉落毛球数及质量百分率(％)；终态表观剪落毛球数(个/cm²)、终态表观剪落毛羽和毛球质量百分率(％)；主要依据毛羽的平均长度(mm)和毛羽密集度、单位面积毛球数(个/cm²)、毛球平均直径D(mm)及直径变异系数CVD(％)、磨损物测量的磨损物质量(mg)、掉落毛球数及质量百分率(％)、终态表观剪落毛球数(个/cm²)、终态表观剪落毛羽和毛球质量(g)等9个特征指标，预测的织物抗起毛起球的等级，预测精确为0.01。

实施例1

采用本发明的测量装置及方法，见图1～3。对纱线号数为16.4tex的全毛2×8.2tex的双股线的起毛起球性作对称转动的李莎茹曲线摩擦并从所述的第一步到第三步的全套测量，其测量条件参数和实际测量结果见下表实施例1栏和所述第二步的过程测量曲线，见图4。从实测结果可知，纱筒11上全毛股线终态磨纱样起毛较明显，毛羽平均长度5.2mm和毛羽密集度为0.139；而全毛股线初纱样的毛羽平均长度1.1mm和密集度为0.001，为常态、无起毛现象，初纱样与磨纱样相比，该全毛股线的起毛显著，终态毛羽显著度为3.55。纱筒11上全毛股线的终态磨纱样的起球较显著，毛球数量4.4个/cm²和毛球直径3.5mm均较大，而直径变异系数36.4％最小，因为是纯纺纱。而对应于其原位未磨的、基本无起球现象的初纱样，终态和过程磨纱样的结果，说明纱线的起球是因反复摩擦所致，且为单调函数；同时有饱和点，见图4。相对终态磨纱样的磨损物质量13.21mg、掉落毛球数28个、终态表观剪落毛球数4.3个/cm²和剪落毛羽和毛球质量12.33g，说明该纱起球较为严重、且易于脱落，这证明磨纱和剃剪收集与称量的准确。最高的掉落毛球数和掉落毛球的质量百分率21.4％，说明虽磨损丢失多为毛羽，但该纱掉落毛球最多且毛球结构较紧。而且说明该纱的起球数易于达到饱和，即产生毛球与毛球脱落较快地趋于平衡。这为精确确定摩擦次数和回避冗余摩擦次数，提供了科学依据。如图4，毛羽显著度、毛球数(个／cm²)、毛球直径D(mm)、磨损物质量(mg)和掉落毛球质量百分率均随摩擦次数

的增加而单调增加，只是五者的曲线规律和终点值不同；其中，毛羽显著度很快达到平衡、而其他4参数均为反S曲线，只是磨损物质量(mg)起始增加较快，近似线性，且起毛先于起球曲线达到平稳，是起球的必须；掉落毛球多与早，也是表观毛球少和易饱和的根本原因。这也证明本装置测量的动态、在线和精准性。基于毛羽的平均长度(mm)、单位面积毛球数(个／cm²)、毛球平均直径D(mm)、磨损物质量(mg)、掉落毛球数及质量百分率(％)等9个特征指标综合估计的该纱预测的织物抗起毛起球的等级值为3.03级，与采用标准翻滚箱法实测的该全毛机织物的抗起毛起球性评价的3～3.5级相比，不仅基本一致，而且更为准确、稳定和真实，且精度更高。证明本测量与计算方法的准确。

实施例2

采用本发明的测量装置及方法，见图1～3。对纱线号数为13.ltex的毛腈混纺纱的起毛起球性作非对称转动的李莎茹曲线摩擦并为所述的第一步的初纱样和第二步的过程测量与计算，其测量条件参数和实际测量结果见下表实施例2栏和所述第二步的过程测量曲线，见图5。从实测结果可知，纱筒11上毛腈混纺纱终态磨纱样起毛显著，毛羽平均长度8.0mm和毛羽密集度为0.167；而毛腈混纺纱初纱样的毛羽平均长度1.2mm和密集度为0.0012，为常态、基本无起毛现象。初纱样与磨纱样相比，该毛腈混纺纱的起毛显著，终态毛羽显著度为3.64。纱筒11上毛腈混纺纱的终态磨纱样的起球显著，毛球数5.9个／cm²和毛球直径4.2mm均最大，而直径变异系数41.3％较大，因为是混纺纱。而对应于其原位未磨的、基本无起球现象的初纱样，终态和过程磨纱样的结果，说明纱线的起球是因反复摩擦所致，且为单调函数；同时有饱和点，见图5。相对终态磨纱样的磨损物质量9.57mg、掉落毛球数17个、终态表观剪落毛球数5.8个／cm²和剪落毛羽和毛球质量8.68g，说明该纱起球很严重、且不易于脱落，这证明磨纱和剃剪收集与称量的准确。较低的掉落毛球数和掉落毛球的质量百分率19.73％，说明虽磨损丢失多为毛羽，但该纱掉落毛球较少且毛球结构较松。而且说明该纱的起球数相对不易达到饱和，即产生毛球与毛球脱落较慢地趋于平衡。这为精确确定摩擦次数和回避冗余摩擦次数，提供了科学依据。如图5，毛羽显著度、毛球数(个／cm²)、毛球直径D(mm)、磨损物质量(mg)和掉落毛球质量百分率均随摩擦次数

的增加而单调增加，只是五者的曲线规律和终点值不同；其中，毛羽显著度很快达到平衡、而其他4参数均为反S曲线，只是磨损物质量(mg)起始增加稍快，且起毛先于起球曲线达到平稳，是起球的必须；掉落毛球少与晚，也是表观毛球多和不易饱和的根本原因。这也证明本装置测量的动态、在线和精准性。基于毛羽的平均长度(mm)、单位面积毛球数(个／cm²)、毛球平均直径D(mm)、磨损物质量(mg)、掉落毛球数及质量百分率(％)等9个特征指标综合估计的该纱预测的织物抗起毛起球的等级值为2.86级，与采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，基本一致但偏低。这不仅反映本发明测量更为准确、稳定和真实，而且精度和可信度更高，因为传统标准检验值在3级为多、偶尔有2.5级。

实施例3

采用本发明的测量装置及方法，见图1～3。对纱线号数为18.3tex的涤棉混纺纱的起毛起球性作单独对称转动的摩擦并为所述的第一步初纱样和第三步终态摩擦样的测量与计算，其测量条件参数和实际测量结果见下表实施例3栏。从实测结果可知，纱筒11上涤棉混纺纱终态磨纱样起毛显著，毛羽平均长度8.6mm和毛羽密集度为0.108；而毛腈混纺纱初纱样的毛羽平均长度0.7mm和密集度为0.0007，为常态无起毛现象。初纱样与磨纱样相比，该涤棉混纺纱的起毛显著，终态毛羽显著度为4.67。纱筒11上涤棉混纺纱的终态磨纱样的起球最少，主要为涤纶，其毛球数1.0个／cm²为最小、毛球直径3.6mm也较小，而直径变异系数44.1％较大，因为是混纺纱。而对应于其原位未磨的、基本无起球现象的初纱样，终态磨纱样的结果，说明纱线的起球是因反复摩擦所致，且为摩擦次数

的单调函数，这同实施例1和2，有饱和点。第三步终态磨纱样的磨损物质量16.24mg、掉落毛球数4个、终态表观剪落毛球数1.2个／cm²和剪落毛羽和毛球质量16.47g，说明该纱起球最少、且不易于脱落，这证明磨纱和剃剪收集与称量的准确。较低的掉落毛球数和掉落毛球的质量百分率6.0％，说明虽磨损丢失多为棉纤维毛羽，但该纱掉落毛球很少且毛球结构很松。而且说明该纱的起球数相对不易达到饱和、且不稳定，即产生毛球与毛球脱落不仅慢而且随机性大。这为合理、准确确定摩擦次数和回避冗余摩擦次数，提供了科学依据。这不仅证明本装置测量的动态、在线和精准性，而且说明其灵活可选而适应标准检测。基于毛羽的平均长度(mm)、单位面积毛球数(个／cm²)、毛球平均直径D(mm)、磨损物质量(mg)、掉落毛球数及质量百分率(％)等9个特征指标综合估计的该纱预测的织物抗起毛起球的等级值为4.23级，与采用该涤棉混纺纱制成的针织物的抗起毛起球性标准测量评价的4级到5级相比，完全一致，且更稳定。这不仅反映本发明测量更为准确、稳定和真实，而且精度和可信度更高。

实施例4

采用本发明的测量装置及方法，见图1～3。对纱线号数为7.4tex的羊绒／涤纶长丝复合纱的起毛起球性作单独往复平移的摩擦并为所述的第一步初纱样和第三步终态摩擦样的测量与计算，其测量条件参数和实际测量结果见下表实施例4栏。从实测结果可知，纱筒11上羊绒／涤纶长丝复合纱终态磨纱样起毛显著，毛羽平均长度4.3mm和毛羽密集度为0.122；而羊绒／涤纶长丝复合纱初纱样的毛羽平均长度3.7mm和密集度为0.014，为常态、有原始起毛现象。初纱样与磨纱样相比，该复合纱的起毛较显著，因为终态毛羽显著度为4.13。纱筒11上羊绒／涤纶长丝复合纱的终态磨纱样的起球较多、但较小，均是羊绒所为，其毛球数4.1个／cm²较多、毛球直径3.2mm最小，而直径变异系数50.4％最大，与羊绒纤维形态的差异直接相关。而对应于其原位未磨的、基本无起球现象的初纱样，终态磨纱样的结果，说明纱线的起球是因反复摩擦所致，且为摩擦次数

的单调函数，这同实施例1和2，有饱和点。第三步终态磨纱样的磨损物质量12.06mg、掉落毛球数26个、终态表观剪落毛球数4.0个／cm²和剪落毛羽和毛球质量11.72g，说明该复合纱起球较多、且较易脱落，这证明磨纱和剃剪收集与称量的准确。较高的掉落毛球数和掉落毛球的质量百分率20.4％，说明虽磨损丢失多为羊绒毛羽，但该复合纱掉落毛球较多且毛球结构稍紧。而且说明该纱的起球数相对较易达到饱和，即产生毛球与毛球脱落较快地达到平衡。这为合理、准确确定摩擦次数和回避冗余摩擦次数，提供了科学依据。其不仅证明本装置测量的动态、在线和精准性，而且说明其灵活可选而适应标准检测。基于毛羽的平均长度(mm)、单位面积毛球数(个／cm²)、毛球平均直径D(mm)、磨损物质量(mg)、掉落毛球数及质量百分率(％)等9个特征指标综合估计的该纱预测的织物抗起毛起球的等级值为2.98级，与采用羊绒／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级级相比，完全一致。不仅反映本发明测量更为准确、稳定和真实，而且精度和可信度更高。

Claims (10)

1.一种纱线表观起毛起球及磨损量的测量装置，其特征在于：包括可稳态卷绕纱线并兼有磨纱功能的绕纱机构(1)、位于绕纱机构(1)后部且摩擦块的摩擦压力可控的磨纱机构(2)、位于绕纱机构(1)前部且对喂入纱线张力可调可控的喂纱机构(3)、位于绕纱机构(1)下方且有助于纱样上毛羽竖起与分离和便于剃剪毛羽毛球的静电与剃剪机构(4)、用于磨损掉落和剃剪下毛球毛羽收集称重的收集称重机构(5)、位于绕纱机构(1)上方并能对纱样的起毛起球形态与量即时观测的光学测量系统(6)、通过数据线与计算机(8)相连并受其控制的数据采集与控制系统(7)。

2.根据权利要求1所述的纱线表观起毛起球及磨损量的测量装置，其特征在于：所述的绕纱机构(1)包括便于平整均匀卷绕纱线和纱样(18)成形的纱筒(11)、将纱头嵌入握持在纱筒(11)左侧的左嵌槽(16)、固定纱样(18)头端的左纱头钉(15)、支撑纱筒(11)的纱筒轴架(14)、与纱筒(11)固接并置于纱筒轴架(14)上的纱筒轴(13)、与纱筒轴(13)固接驱动纱筒(11)转动并与转动步进电机控制单元(71)相连的转动步进电机(17)、固定绕满纱筒(11)后的纱样(18)末端的右纱头钉(12)和右侧的右嵌槽(19)；

所述喂纱机构(3)包括可定位与平稳引出纱线于纱筒(11)上的导出张力盘(31)、通过上下移动调节并稳定纱线张力的惯性辊(32)、主调引入纱线张力的导入张力盘(33)、从纱管(39)上对中引导纱线的导纱钩(34)、与滑动螺母(36)固接并支撑导出张力盘(31)、惯性辊(32)、导入张力盘(33)和导纱钩(34)的导纱架(35)、啮合推动滑动螺母(36)移动进而推动的导纱架(35)位移的导纱螺杆(37)、驱动导纱螺杆(37)转动使导纱架(35)稳定平移并与数据采集与控制系统(7)相连的喂纱步进电机(38)；

所述的转动步进电机(17)可作绕纱转动、磨纱转动和测量转动：

所述的绕纱转动是指：与喂纱机构(3)平移运动相配合的单向匀速转动，以调节密排绕纱的密度，即所绕纱线间的间距；

所述的磨纱转动是指：纱筒(11)作非对称来回转动和对称来回转动，其中：

非对称来回转动是指：纱筒(11)在转动步进电机(17)驱动下，作前进角θa大于后退角θb，且θa为5°～180°，逆时针渐进的非对称来回转动，当纱筒(11)渐进转动达设定的非对称摩擦周数N1时，完成对纱样(18)沿纱筒(11)转动方向的非对称来回摩擦的起毛起球，所述的N1大于等于n1，n1为过程磨纱样的摩擦周数、大于等于1；

对称来回转动是指：纱筒(11)在转动步进电机(17)驱动下，作对称角θ的来回转动摩擦，对称角θ为1～8整数等分的θ定角转动，达设定的摩擦次数n2时，以所取的θ角逆时针转动纱筒(11)进入下一区域、重复摩擦次数n2的摩擦达一周，再重复所述的对称来回转动磨纱制样，直至所设定的对称摩擦周数N2时，完成对纱样(18)沿纱筒(11)转动方向的对称来回摩擦的起毛起球，所述的N2大于等于1，所述的n2大于等于10；

所述的非对称来回转动和对称来回转动可与所述摩擦机构(2)的摩擦块(21)的水平往复移动相配合，完成对纱筒(11)上纱样(18)的李莎茹曲线的起毛起球磨纱制样；

所述的测量转动是指：用所述的光学测量系统(5)和／或所述的静电与剃剪机构(4)与收集称重机构(5)观察测量时，纱筒(11)在转动步进电机(17)的驱动下作观测转角α1的逆时针转动，α1为10°～360°中能为360°整除的角度；

所述的喂纱步进电机(38)可作正向慢速转动使导纱架(35)匀速平移喂纱和作反向快速转动使导纱架(35)回退复位，其与转动步进电机(17)绕纱转动配合，以调节密排绕纱的密度。

3.根据权利要求2所述的纱线表观起毛起球及磨损量的测量装置，其特征在于：所述的磨纱机构(2)包括与纱筒（11)同圆弧摩擦面的摩擦块(21)、固接于摩擦块(21)背面的弹簧轴(22)、套接于弹簧轴(22)上并被加压的弹簧(23)、可拧入或拧出而压紧或松开弹簧(23)的加压螺母(24)、支撑摩擦块(21)的平移架(25)、嵌固在平移架(25)上的平移蜗轮(26)、啮合推动平移蜗轮(26)往复平动的平移蜗杆(27)、与数据采集与控制系统(7)相连驱动平移蜗杆(27)转动的平移步进电机(28)；

所述的平移步进电机(28)的正反转，驱动平移架(25)进而推动摩擦块(21)作对称式的往复平移，使摩擦块(21)对纱样(18)作水平方向的摩擦；

所述摩擦块(21)的单独往复平磨，即纱筒(11)不发生转动的磨纱制样，是当摩擦次数达设定的平磨次数n3时，完成对纱筒(11)上的纱样(18)在摩擦块(21)覆盖区域的平磨，再以1～6等分的定角α2逆时针转动纱筒(11)进入下一区域，重复平磨次数n3的摩擦，直至所设定的平磨周数N3时，完成对布样(18)沿卷布筒(11)轴向的水平往复摩擦的起毛起球，所述的N3大于等于1，所述的n3大于等于10；

所述摩擦块(21)的水平往复平移与所述纱筒(11)的磨纱转动相配合，可完成对纱样(18)的李莎茹曲线的起毛起球磨纱制样。

4.根据权利要求2所述的纱线表观起毛起球及磨损量的测量装置，其特征在于：所述的静电与剃剪机构(4)包括位于剪球器(43)和剃毛器(44)之间包括金属条和绝缘层的静电电极(41)、能产生静电压并由数据采集与控制系统(7)控制的负高压源(42)、位于纱筒(11)下方与漏斗形吸口(51）相邻并带有吸管(45)的剪球器(43)、与静电电极(41)相邻并带有吸管(45)的剃毛器(44)、与吸管(45)相连的微型吸尘器(46)、与剪球器(43)和剃毛器(44)固接的推进架(47)、推动推进架(47)前行剃剪和回退复位的推进步进电机(48)；所述的静电电极(41)的长度为纱筒(11)的宽度并与纱筒(11)平行；所述的剪球器(43)、剃毛器(44)、微型吸尘器(46)和推进步进电机(48)与数据采集与控制系统(7)相连并受控。

5.根据权利要求2所述的纱线表观起毛起球及磨损量的测量装置，其特征在于：所述的收集称重机构(5)包括漏斗形口正对纱筒(11)轴心且漏斗形长度等于纱筒(11)宽度的漏斗形吸口(51)、与漏斗形吸口(51)相连的吸尘器(52)、用于称取磨损掉落和剃剪下毛球毛羽重量的精密电子秤（53)；所述的漏斗形吸口(51)的长度为纱筒(11)的宽度并与纱筒(11)平行；所述的吸尘器(52)和精密电子秤(53)与数据采集与控制系统(7)相连。

6.根据权利要求1所述的纱线表观起毛起球及磨损量的测量装置，其特征在于：所述的光学测量系统(6)包括可以从正上方法向于纱样(18)观测毛羽毛球形态尺寸和数量的CCD摄像器(61)、以不同的投射角β照射于纱样(18)被观测区域的投影灯(62)、调节与固定投影灯(62)位置的固定钮(63)和圆弧槽(64)、可转换投影灯(62)光源颜色的滤色片(65)；所述的CCD摄像器(61)及所述的投影灯(62)由所述的数据采集与控制系统(7)控制。

7.根据权利要求1所述的纱线表观起毛起球及磨损量的测量装置，其特征在于：所述的数据采集与控制系统(7)包括转动步进电机控制单元(71)、喂纱步进电机控制单元(72)、平移步进电机控制单元(73)、静电压开关与强度控制单元(74)、剃剪毛羽毛球控制单元(75)、吸风控制与称重模块(76)、图像采集与处理模块(77)和投射灯亮度控制单元(78)；所述的数据采集与控制系统(7)与计算机(8)以数据线相连。

8.一种应用如权利要求1所述的纱线表观起毛起球及磨损量的测量装置的方法，其特征在于：

第一步、等张力密排绕纱与测量：先将纱线从纱管(39)上引出，依次经导纱钩(34)、导入张力盘(33)、惯性辊(32)和导出张力盘(31)达纱筒(11)，将纱头嵌入握持在纱筒(11)左侧的左嵌槽(16)中并用左纱头钉(15)缠绕固定纱样(18)的头端，再以计算机(8)设定转动步进电机(17)和喂纱步进电机(38)的转速后，同步启动转动步进电机(17)和喂纱步进电机(38)作定排列密度的密排绕纱，当绕满纱筒(11)即纱样(18)成形时，绕纱自停，将纱样(18)尾端嵌入握持在纱筒(11)右侧的右嵌槽(19)中并用右纱头钉(15)缠绕固定纱样(18)的尾端，得初纱样；喂纱步进电机(38)反转、导纱架(35)回退复位，调整投影灯(62)的投射角β和照射亮度，开启吸尘器(52)和静电电极(41)的负高压源(42)，启动转动步进电机(17)进入测量模式，即以观测转角α1的逆时针逐一转动纱筒(11)并定位，采用所述光学测量系统(6)的CCD摄像器(61)对纱筒(11)从正上方作法向观测，获得毛羽和毛球的形态图像；直至纱筒(11)即纱样(18)转满一周，关闭投影灯(62)、吸尘器(52)和静电电极(41)的负高压源(42)，以精密电子秤(53)称取纱样(18)上初始浮游纤维的重量，所得结果均输入计算机(8)，计算得所述纱样(18)的浮游纤维量、毛羽显著度和毛球数量、形态大小及其离散值，并作为参照样本；

第二步、磨纱制样与过程磨纱样观测：先在计算机(8)中将转动步进电机(17)设置为磨纱转动模式的来回转动摩擦、李莎茹曲线摩擦和往复平移摩擦中的一种摩擦模式；再将磨纱机构(2)的摩擦块(21)前移、与纱筒(11)上的纱样(18)紧密接触并调节加压螺母(24)确定摩擦压力；然后，开启投影灯(62)、吸尘器(52)和静电电极(41)的负高压源(42)，同时

启动转动步进电机(17)进行纱筒(11)上的纱样(18)相对不动的摩擦块(21)作竖直方向的非对称或对称来回转动磨纱制样，得设定前进角θa及后退角θb非对称来回转动的渐进摩擦周数n1的过程磨纱样，重复所述的非对称来回转动磨纱制样、直至设定的非对称摩擦周数N1，即各转动位置重复非对称来回转动摩擦的次数，得终态磨纱样；或得设定对称角为θ的对称来回转动摩擦次数n2及转动θ角进入下一区域的重复摩擦次数n2的摩擦达一周的过程磨纱样，重复所述的对称来回转动磨纱制样、直至所设定的对称摩擦周数N2的终态磨纱样；

或同步启动平移步进电机(28)和转动步进电机(17)进行纱筒(11)上纱样(18)的非对称或对称来回转动与摩擦块(21)的往复平移运动组合的李莎茹曲线摩擦轨迹的磨纱制样，以设定的非对称来回转动摩擦周数n1或对称来回转动摩擦次数n2摩擦，得李莎茹曲线摩擦的过程磨纱样，以设定非对称摩擦周数N1或对称摩擦周数N2的重复摩擦得李莎茹曲线摩擦轨迹的终态磨纱样；

或仅启动平移步进电机(28)进行摩擦块(31)相对不动的布样(18)作水平方向的往复平移磨纱制样，当达到设定的平磨次数n3时，完成对纱筒(11)上的纱样(18)在摩擦块(21)覆盖区域的平磨，再以定角α2转动进入下一区域，重复平磨次数n3的摩擦得平磨过程磨纱样，重复所述的非对称来回转动磨纱制样、直至所设定的平磨周数N3时，得平磨终态磨纱样；

与此同时，对完成渐进摩擦周数n1、转动摩擦次数n2和平磨次数n3中的一种摩擦的任一完成点的过程磨纱样，作即时地逐一测量，即采用所述光学测量系统(6)的CCD摄像器(61)对纱筒(11)从正上方作法向观测，获得毛羽和毛球的形态图像，所得结果均输入计算机(8)，计算得所述过程磨纱样的毛羽显著度和毛球数量、形态大小及其离散值，并作为过程磨纱样本；

第三步、终态磨纱样的测量：当达到设定的摩擦总次数，即达非对称摩擦周数N1、对称摩擦周数N2和平磨周数N3中的一个时，关闭转动步进电机(17)和／或平移步进电机(28)，令摩擦块(21)复位，即与纱筒(11)上的纱样(18)分离，得终态磨纱样，使计算机(8)在测量转动模式下启动转动步进电机(17)驱动纱筒(11)以观测转角α1逐一转动并定位，采用所述光学测量系统(6)的CCD摄像器(61)对纱筒(11)从正上方作法向观测，获得毛羽和毛球的形态图像；直至纱筒(11)即终态磨纱样转满一周，关闭投影灯(62)和吸尘器(52)，以精密电子秤(53)称取纱样(18)在磨纱过程中磨损掉落的毛羽及毛球的总重量；然后，启动剪球器(43)、静电电极(41)的负高压源(42)、剃毛器(44)、微型吸尘器(46)和推进步进电机(48)，使剪球器(43)剃毛器(44)在推进步进电机(48)的驱动下，前行剃剪毛羽及毛球和快速后退复位，此剃剪毛羽和毛球可1～3次，关闭微型吸尘器(46)、收集剃剪下的毛羽和毛球并以精密电子秤(53)称取纱样(18)被剃剪下的毛羽和毛球的重量；所得结果均输入计算机(8)，计算得所述终态磨纱样的毛羽显著度和毛球数量、形态大小及其离散值，以及磨损掉落和剃剪下毛羽毛球量，并作为终态磨纱样本；

第四步、结果的综合分析与评价：最后依据上述测量结果通过计算机(8)对纱样(18)的起毛起球作综合评价，其有三种形式的评价，即依据第一步到第三步的全套测量与计算结果，可得到对所测纱样起毛起球过程及其终态性能的综合评价，依据第一步和第二步的测量与计算结果，可对所测纱样起毛起球过程作定量评价，依据在相同实验条件下和扣除第一步初纱样的影响下的第三步测量与计算结果的比较，可对不同纱样的起毛起球难易程度作综合性对比评价；同时，可以依据所得的终态磨纱样的毛羽显著度和毛球数量、形态大小及其离散值，以及磨损掉落和剃剪下毛羽毛球量，综合分析预测由该纱线制成织物的起毛起球等级。

9.一种如权利要求1所述的纱线表观起毛起球及磨损量的测量装置的应用，其特征在于：可用于纱线起毛显著度、起球数量及形态、磨损纤维量和抗起毛起球性的综合评价，还可估计织物起毛起球的等级。

10.一种如权利要求8所述的测量方法的应用，其特征在于：可用于纱线起毛显著度、起球数量及形态、磨损纤维量和抗起毛起球性的综合评价，还可估计织物起毛起球的等级。

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