CN103472211B - 多角筒加压磨纱过程的起毛起球量及形态测量装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多角筒加压磨纱过程中起毛起球量及形态的测量装置与方法。该装置由4倍数多角筒、摩擦机构、张力机构、投影摄像机构、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得绕纱样后直接通过多角筒的顺时针逐角转动先对绕纱样作逐角的起绒和滞后1～3个角的形态观测，再滞后1～3个角同步作加压稳定并起毛起球制样得磨纱样，磨纱样逐角转动达180°即多角筒转动一周后同样作同步逐角的起绒和形态观测，直至各角摩擦制样及形态测量完毕。是快速实用、原位同试样、动态精准的测量装置与方法，可用于纱线的起毛起球制样和对纱线起毛起球量与形态的测量，以及对纱线抗起毛起球性的综合评价。

Description

多角筒加压磨纱过程的起毛起球量及形态测量装置与方法

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的在线原位测量方法，是快速实用、原位同试样、动态精准的测量装置与方法，可用于纱线的起毛起球制样和对纱线起毛起球量与形态的测量，以及对纱线抗起毛起球性的综合评价，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摩擦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，得绕纱样；以加压的方式稳定被磨纱线于多角筒上、并使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；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，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，快速实用、原位同试样、动态精准，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，可实现对纱线的起毛起球制样和对纱线起毛起球量与形态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加压磨纱过程的起毛起球量及形态测量装置，其特征在于，包括：

多角筒，用于绕制和摩擦纱线；

平移机构，用于带动多角筒水平移动使得纱线出纱架后均匀密排地绕制在多角筒上；

摩擦机构，位于多角筒的正前方，在给纱位与摩擦位之间切换，当摩擦机构位于给纱位时，纱线被摩擦机构定位导向至多角筒，当摩擦机构位于摩擦位时，摩擦机构配合平移机构对多角筒上已绕纱线以李莎茹曲线进行起毛起球摩擦；

张力机构，为多角筒的前方及下侧，用于对绕于多角筒上的纱线施加压力，通过该张力机构使纱线在摩擦时保持稳定；

投影摄像机构，位于多角筒顶部水平切平面，用于观察纱线上毛羽及毛球形态；

静电起绒器，用于帮助纱线上倒伏毛羽和毛球竖起；

控制与数据采集分析系统，用于进行数据分析和机构控制。

优选地，所述多角筒包括带有圆柱面横梁的多角筒架、左固纱钉、右固纱钉、与多角筒架固接的多角筒轴、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；纱线绕制在多角筒架上，其为四角的i倍数的多角筒架，i＝1、2、3，多角筒架的横条外缘形状为统一半径的圆柱面、且宽度一致；已绕制的纱线通过左固纱钉及右固纱钉固定在多角筒架上；多角筒轴设于多角筒轴架上。

优选地，所述摩擦机构包括可作来回直角转动确定所述给纱位或所述摩擦位的直角杆、与直角杆固接并具有与所述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、基座、与基座固接的燕尾座、可在燕尾座上作来回移动确定所述给纱位或所述摩擦位的定位燕尾槽及支撑直角杆转动并与定位燕尾槽固接的铰链；

当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，定位导纱钩举起时，所述摩擦机构位于给纱位；当定位燕尾槽后移推入，直角杆的加压杆位于水平状态，定位导纱钩平卧，摩擦头举起时，所述摩擦机构位于摩擦位；

通过加压砝码的外移增大摩擦头对所述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所述多角筒架上纱线的接触压力。

优选地，所述张力机构包括可平行压于所述多角筒架横条两侧对所绕纱线施加张力保持摩擦时纱线稳定的张力双杆、具有右杆架和左杆架双叉形并使固接的张力双杆能灵活转动的竖直布置的双杆架、与竖直的双杆架呈直角固接的伸出板、下部具有外燕尾槽的并与伸出板固接的蜗轮滑座、坐落固接于蜗轮滑座的施压蜗轮、推动施压蜗轮前行释压后退加压的施压蜗杆、与控制与数据采集分析系统相连驱动施压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与所述平移机构固接同步平移的并固定张力步进电机和使蜗轮滑座可滑行的张力机构座；

应变片组为四片，分别为贴于双杆架的右杆架根部的前表面的右前应变片及后表面的右后应变片和贴于双杆架的左杆架根部的前表面的左前应变片及后表面的左后应变片，右前应变片、右后应变片、左前应变片及左后应变片连接成惠斯通电桥并与所述控制与数据采集分析系统相连，用于所施加张力的测量和对张力步进电机前后移动的控制；

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，施压蜗杆推动施压蜗轮使蜗轮滑座前行，进而推动伸出板前移带动双杆架前行微量释压，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，施压蜗杆拉回施压蜗轮使蜗轮滑座后退，进而拽动伸出板后移带动双杆架后退微量加压，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。

优选地，所述平移机构包括与所述多角筒架固接的上燕尾槽、与所述纱架固接的下燕尾槽、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所述控制与数据采集分析系统相连的驱动螺杆转动进而使所述多角筒架左右平移的平移步进电机；

所述纱架包括纱管、用于放置纱管的纱管架、通过改变路径控制和调节绕于纱管上纱线张力的三位导纱钩及与纱管架和三位导纱钩固接的并作为整机基础的基座。

优选地，所述显微成像机构包括可作整体全貌放大的长焦镜头、摄取所述纱线毛羽毛球形态的CCD摄像器及与CCD摄像器在同轴水平线上的投射灯组成；CCD摄像器及投射灯与所述控制与数据采集分析系统相连；

所述静电起绒器包括与所述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；

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纱线张力控制模块、毛羽及毛球形态模块及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。

本发明的另一个技术方案是提供了一种采用上述的多角筒加压磨纱过程的起毛起球量及形态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4的i倍数的多角筒架上，得绕纱样，位于多角筒架的第j个角处的绕纱样经静电起绒器起绒后，进入投影摄像机构的CCD摄像器视野；

第二步、对绕纱加压并以李莎茹曲线对位于多角筒架与第j个角相邻的第j-1个角上的绕纱样作摩擦，得第j-1个角的磨纱样，并同步观测进入CCD摄像器视野的、同时已经静电起绒器起绒的位于第j个角上绕纱样上毛球形态大小与数量及毛羽量与平均高度，第j个角的绕纱样的结果输入控制与数据采集分析系统的计算机；

第三步、磨完第j-1个角上的绕纱样后，多角筒架逐角顺时针转动使后续各角依次重复所述的第二步，而摩擦过的第j-1个角逐角顺时针转动达半周后，进入静电起绒器作起绒，起绒后的第j-1个角的磨纱样进入投影摄像机构的CCD摄像器视野，作第j-1个角的磨纱样的毛球形态大小与数量及毛羽量与平均高度的观测，将第j-1个角的磨纱样作为第j-1个角的过程磨纱样结果输入所述的计算机；

第四步、重复第三步，直至多角筒架转动N周的各角的摩擦和形态的测量，其第N周各角的磨纱样即为最终磨纱样，所得最终磨纱样的结果输入计算机，所述的N≥1周，当N＝1时，第三步所得的各角的摩擦和形态测量结果即为最终磨纱样的结果；

第五步、依据输入计算机的各测量所得数据和图像，计算绕纱样、各过程磨纱样和最终磨纱样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，以评价纱线的起毛起球行为，并根据最终磨纱样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对纱线的抗起毛起球性作综合评价。

优选地，在多角筒架均匀密排并卷绕纱线制得绕纱样的方法是：先将纱管插于纱管架上，从纱管上引出纱线，经三位导纱钩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，得绕纱样。

优选地，以李莎茹曲线对多角筒架上绕纱样作逐角的摩擦制得磨纱样的方法是：先直角杆从给纱位转到摩擦位即使摩擦头举起，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，再设定预张力P0使张力步进电机正转推动双杆架后退，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，或设定预张力P0为零，即双杆架在给纱位不动或与纱线分开；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的来回转动和设定动程的往复平移，两者的组合即相当于摩擦头对绕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或往复平移数时，双杆架上升复位，多角筒架顺时针转动大角度，即转动360°除以多角筒架的角数的角度，双杆架后退压纱达预张力P0的张力并自持后，重复前述来回转动数或往复平移数的李莎茹曲线的摩擦，直至多角筒架的大角度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，以及使双杆架上升复位，得磨纱样。

本发明的另一个技术方案是提供了一种上述的多角筒加压磨纱过程的起毛起球量及形态测量装置的应用，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和形态的测量，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，并测量绕纱样、各过程磨纱样和最终磨纱样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，并可用于纱线抗起毛起球性的评价。是快速实用、原位同试样、动态精准的测量装置，填补预设张力下的定张力摩擦制样及测量方面的空白，具有较大的使用价值与经济意义。

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、由于是对纱线测量，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，即可获得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、由于磨纱制样中针对性地施加张力，使制样中纱线不易滑动和翻滚，结果更稳定和具有代表性，尤其是较多角的测量时，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；张力机构可实现预设张力下的定张力摩擦制样；多角筒可逐角加压、逐角磨纱；直角杆的直角转动实现了一套机构两种模式运行；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；投射灯与长焦显微镜及CCD摄像器实现了毛羽高度及数量与毛球形态大小及数量的侧向(多角筒切向)观测和毛球显微放大局部观察；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；光学无损观测，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是多角筒加压磨纱过程的起毛起球量及形态测量装置原理图；

图2是多角筒加压磨纱过程的起毛起球量及形态测量装置的多角筒、平移机构和张力机构结构图；

图3A、图3B及图3C分别是多角筒的四角、八角和十二角筒架的结构示意图；

图4是多角筒加压磨纱过程的起毛起球量及形态测量装置的数据采集与控制系统数据信号流程图；

图5是磨纱过程的毛球数Np和直径D、及毛羽量Nh和平均高度h与来回转动次数m的关系曲线。

图中：

11-多角筒架(包括四角、八角、十二角筒架)；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；22-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-伸出板；34-施压蜗轮；35-蜗轮滑座；36-施压蜗杆；37-张力步进电机；38-应变片组(38a右前应变片，38b右后应变片，38c左前应变片，38d左后应变片)；

4-显微成像机构，其包括41-长焦镜头，42-CCD摄像器，43-投射灯；

5-纱架，其包括51-纱管；52-纱管架；53-三位导纱钩；54-纱线和55-基座；

61-上燕尾槽；62-下燕尾槽；63-螺母；64-螺母架；65-螺杆和66-平移步进电机；

71-静电杆；72-负高压发生源；73-毛羽和74-毛球；

8-控制与数据采集分析系统，其包括81-计算机；82-纱线张力控制模块；83-毛羽及毛球形态模块；84-投影亮度控制单元；85-绕纱与磨纱控制单元和86-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4所示，本发明提供的多角筒加压磨纱过程的起毛起球量及形态测量装置主要由绕制和摩擦被测纱线54的多角筒、位于多角筒1正前方的对已绕纱线54进行起毛起球摩擦的摩擦机构2、用于对绕在多角筒1的多角筒架11上的纱线54施加压力的位于多角筒前方及下侧的张力机构、用于观察毛羽毛球形态的位于多角筒1顶部水平切平面的投影摄像机构4、提供被测纱线54的纱架5、进行绕制排纱和摩擦运动的平移机构、帮助倒伏的毛羽和毛球竖起的静电起绒器和进行数据分析和机构控制的控制与数据采集分析系统8组成。

多角筒1包括：多角筒架11(包括分别如图3A、图3B及图3C所示的四角、八角、十二角筒架)，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8的绕纱与磨纱控制单元85相连的驱动多角筒轴14转动的转动步进电机16组成。

多角筒架11为四角的i倍数的多角筒，i＝1、2、3，即如图3A所示的四角筒架、如图3B所示的八角筒架、如图3C所示的十二角筒架中的一种，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，摩擦头21为内凹的、同样半径的内凹圆柱面。

步进电机16作来回非对称转动，实现纱线54竖直向的反复摩擦运动和绕周转动。

摩擦机构2可在给纱位I与摩擦位II之间切换，包括：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和可在燕尾座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及与基座55固接的燕尾座27组成，是摩擦与给纱作用复合的执行机构。

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；所述的加压砝码22可外移增大摩擦头21对多角筒11上纱线54的接触压力，相反内移减小摩擦头21对多角筒架11上纱线54的接触压力。

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，实现摩擦板21对卷绕在多角筒架11上的纱线54完成摩擦运动。

张力机构包括：可平行压于多角筒架11横条两侧对所绕纱线54施加张力保持摩擦时纱线稳定的张力双杆31；具有右杆架32a和左杆架32b双叉形并使固接的张力双杆31能灵活转动的双杆架32；与竖直双杆架32呈直角固接的伸出板33；坐落固接于蜗轮滑座35的施压蜗轮34；下部具有外燕尾槽的并与伸长板33固接的蜗轮滑座35；推动施压蜗轮34前行释压后退加压的施压蜗杆36；与控制与数据采集分析系统8的纱线张力控制模块82相连驱动施压蜗杆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54上张力的应变片组38；与上燕尾槽61固接同步平移的并固定张力步进电机37和使蜗轮滑座35可滑行的张力机构座39。

应变片组38为四片，分别贴于双杆架32的右杆架32a根部的前表面的右前应变片38a及后表面的右后应变片38b和贴于双杆架32的左杆架32b根部的前表面的左前应变片38c及后表面的左后应变片38d，连接成惠斯通电桥并与纱线张力控制模块82相连，用于所施加张力的测量和对张力步进电机37前后移动的控制。

显微成像机构4包括：可作整体全貌放大的长焦镜头41，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组成。

CCD摄像器42与毛羽及毛球形态模块83相连；所述的投射灯43由投影亮度控制单元84控制。

纱架5包括：纱管51，纱管架52，通过改变路经控制和调节纱线54张力的三位导纱钩53，从纱管51上引出并绕于多角筒架11上的纱线54和与纱管架52和三位导纱钩53固接的并作为整机基础的基座55组成。

纱管51固定在纱管架52上，与三位导纱钩53一起固定在基座55上，纱线54从纱管51上引出经三位导纱钩53和导纱钩23至多角筒架11，完成引纱运动。

平移机构包括：与多角筒架11固接的上燕尾槽61，与基座55固接的下燕尾槽62，固装于螺母架64中的螺母63，与上燕尾槽61固接的螺母架64，推动螺母63及螺母架64移动而使上燕尾槽61在下燕尾槽62上滑行的螺杆65和与控制与数据采集分析系统8的绕纱与磨纱控制单元85相连的驱动螺杆65转动进而使多角筒架11左右平移的平移步进电机66组成。

平移步进电机66作对称式的往复平移，使摩擦头21对纱线54作水平摩擦，并与所述的转动步进电机16的非对称来回转动协同完成李莎茹曲线的起毛起球摩擦。

平移步进电机66和转动步进电机16与绕纱与磨纱控制单元85相连。

静电起绒器包括：与多角筒架11横条平行的静电杆71，在静电杆71上产生静电压的负高压发生源72，所绕纱线54上毛羽73和毛球74组成。

负高压发生源72与静电荷电压控制单元86相连。

控制与数据采集分析系统8包括：中央程序控制及运算的计算机81、与计算机81数据线相连的纱线张力控制模块82、毛羽及毛球形态模块83、与计算机81数据线相连并被直接控制的投影亮度控制单元84、绕纱与磨纱控制单元85、静电压控制单元86组成，并以数据线连接。

本发明还提供了一种上述的多角筒加压磨纱过程的起毛起球量及形态测量装置的测量方法，其步骤为：

第一步、均匀密排并卷绕纱线54至多角筒的4的i倍数的多角筒架11上，得绕纱样，位于多角筒架11的第j个角处的绕纱样经静电起绒器起绒后，进入投影摄像机构4的CCD摄像器42视野；

第二步、对绕纱加压并以李莎茹曲线对位于多角筒架11与第j个角相邻的第j-1个角上的绕纱样作摩擦，得第j-1个角的磨纱样，并同步观测进入CCD摄像器42视野的、同时已经静电起绒器7起绒的位于第j个角上绕纱样上毛球形态大小与数量及毛羽量与平均高度，第j个角的绕纱样的结果输入控制与数据采集分析系统8的计算机81；

第三步、磨完第j-1个角上的绕纱样后，多角筒架11逐角顺时针转动使后续各角依次重复所述的第二步，而摩擦过的第j-1个角逐角顺时针转动达半周后，进入静电起绒器7作起绒，起绒后的第j-1个角的磨纱样进入投影摄像机构4的CCD摄像器42视野，作第j-1个角的磨纱样的毛球形态大小与数量及毛羽量与平均高度的观测，将第j-1个角的磨纱样作为第j-1个角的过程磨纱样结果输入所述的计算机81；

第四步、重复第三步，直至多角筒架11转动N周的各角的摩擦和形态的测量，其第N周各角的磨纱样即为最终磨纱样，所得最终磨纱样的结果输入计算机81，所述的N≥1周，当N＝1时，第三步所得的各角的摩擦和形态测量结果即为最终磨纱样的结果；

第五步、依据输入计算机81的各测量所得数据和图像，计算绕纱样、各过程磨纱样和最终磨纱样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，以评价纱线54的起毛起球行为，并根据最终磨纱样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对纱线54的抗起毛起球性作综合评价。

在多角筒架11均匀密排并卷绕纱线54制得绕纱样的方法是：先将纱管51插于纱管架52上，从纱管51上引出纱线54，经三位导纱钩53再经处于给纱位I的定位导纱钩23至多角筒架11，将纱线54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66，转动步进电机16使多角筒架11单向匀速转动、卷绕纱线54，平移步进电机66推动多角筒架11作单向匀速平移，使纱线54的卷绕点位移，转动与平移运动的组合使纱线54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66自停；而后将纱线54的末端缠绕固定在右固纱钉13上，得绕纱样。

以李莎茹曲线对多角筒架11上绕纱样作逐角的摩擦制得磨纱样的方法是：先直角杆24从给纱位I转到摩擦位II即使摩擦头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54的接触压力，再设定预张力P0使张力步进电机37正转推动双杆架32后退，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，或设定预张力P0为零，即双杆架32在给纱位I不动或与纱线54分开；然后，同步启动转动步进电机16和平移步进电机66，使多角筒架11同步作小角度的来回转动和设定动程的往复平移，两者的组合即相当于摩擦头21对绕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或往复平移数时，双杆架32上升复位，多角筒架11顺时针转动大角度，即转动360°除以多角筒架11的角数的角度，双杆架32后退压纱达预张力P0的张力并自持后，重复前述来回转动数或往复平移数的李莎茹曲线的摩擦，直至多角筒架11的大角度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66，以及使双杆架32上升复位，得磨纱样。

绕纱样和磨纱样毛羽毛球形态的同步、逐角测量的方法是：由于对所绕纱线54的静电起绒使毛羽竖起、毛羽毛球形态的观测和起毛起球的摩擦制样是分别在多角筒架11的后侧、上方和前侧位置独立进行，且多角筒架11为顺时针转动，故所述的绕纱样和磨纱样可同步、逐角地测量，即先在多角筒架11后侧对绕纱样作静电起绒使毛羽竖起，接着多角筒架11转动大角度使毛羽竖起的绕纱样到达上方进入CCD摄像器42视野作毛羽毛球形态的观测，接着转动大角度使被观测的绕纱样到达前侧作起毛起球的摩擦制样、得磨纱样；再转动磨纱样到多角筒架11后侧对磨纱样作静电起绒使毛羽竖起，接着多角筒架11转动大角度使毛羽竖起的磨纱样到达上方进入CCD摄像器42视野作毛羽毛球形态的观测，接着转动大角度使被观测的磨纱样到达前侧再作起毛起球的摩擦制样，以此转动循环达N周的最后一个角的磨纱样测量，其中第N周的各角的磨纱样为最终磨纱样，小于N周的磨纱样为过程磨纱样。

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、由三位导纱钩53施加并稳定的纱线卷绕张力(cN)、由平移步进电机66和转动步进电机16控制的纱线密排密度(根/10cm)、静电杆71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施加的为保持摩擦时纱线稳定的张力(cN)、李莎茹曲线的磨纱时多角筒架11非对称来回转动的前进角θa和后退角θb或多角筒架11对称来回转动的设定角度θ、非对称来回转动渐进的周数n或对称来回转动的次数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(％)；预测的抗起毛起球的等级。

实施例1

采用本发明的四角筒加压磨纱过程的起毛起球量及形态测量装置与方法，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1一栏和磨纱过程测量曲线见图4。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2.6mm|5mm及毛羽高于h的百分率0.4％≥6mm和最终毛羽平均高度6.7mm|5mm及毛羽高于h的百分率40.3％≥6mm值相一致，说明毛羽高度和量测量的准确与有效。由图4所示的是磨纱过程测量曲线，其不仅清楚展示了毛球形态及毛羽高度的变化过程，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指标的织物抗起毛起球行的综合估计值3.38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

采用本发明的八角筒加压磨纱过程的起毛起球量及形态测量装置及方法，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。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2.9mm|10mm及毛羽高于h的百分率1.1％≥10mm和最终毛羽平均高度7.7mm|10mm及毛羽高于h的百分率26.4％≥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。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指标的织物抗起毛起球行的综合估计值3.43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

采用本发明的十二角筒加压磨纱过程的起毛起球量及形态测量装置及方法，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。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。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指标的织物抗起毛起球行的综合估计值4.31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

采用本发明的四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。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。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指标的织物抗起毛起球行的综合估计值3.16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 (9)

1.一种多角筒加压磨纱过程的起毛起球量及形态测量装置，其特征在于，包括：

多角筒，用于绕制和摩擦纱线(54)；

平移机构，用于带动多角筒水平移动使得纱线(54)出纱架(5)后均匀密排地绕制在多角筒上；

摩擦机构(2)，位于多角筒的正前方，在给纱位(I)与摩擦位(II)之间切换，当摩擦机构(2)位于给纱位(I)时，纱线(54)被摩擦机构(2)定位导向至多角筒，当摩擦机构(2)位于摩擦位(II)时，摩擦机构(2)配合平移机构对多角筒上已绕纱线(54)以李莎茹曲线进行起毛起球摩擦；

张力机构，位于多角筒的前方及下侧，用于对绕于多角筒上的纱线(54)施加压力，通过该张力机构使纱线(54)在摩擦时保持稳定；

投影摄像机构(4)，位于多角筒顶部水平切平面，用于观察纱线(54)上毛羽及毛球形态；

静电起绒器，用于帮助纱线(54)上倒伏毛羽和毛球竖起；

控制与数据采集分析系统(8)，用于进行数据分析和机构控制；

所述多角筒包括带有圆柱面横梁的多角筒架(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)及与控制与数据采集分析系统(8)相连的驱动多角筒轴(14)转动的转动步进电机(16)；纱线(54)绕制在多角筒架(11)上，其为四角的i倍数的多角筒架(11)，i＝1、2、3，多角筒架(11)的横条外缘形状为统一半径的圆柱面、且宽度一致；已绕制的纱线(54)通过左固纱钉(12)及右固纱钉(13)固定在多角筒架(11)上；多角筒轴(14)设于多角筒轴架(15)上。

2.如权利要求1所述的一种多角筒加压磨纱过程的起毛起球量及形态测量装置，其特征在于：所述摩擦机构(2)包括可作来回直角转动确定所述给纱位(I)或所述摩擦位(II)的直角杆(24)、与直角杆(24)固接并具有与所述多角筒架(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)、基座(55)、与基座(55)固接的燕尾座(27)、可在燕尾座(27)上作来回移动确定所述给纱位(I)或所述摩擦位(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)；

当定位燕尾槽(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，定位导纱钩(23)举起时，所述摩擦机构(2)位于给纱位(I)；当定位燕尾槽(26)后移推入，直角杆(24)的加压杆位于水平状态，定位导纱钩(23)平卧，摩擦头(21)举起时，所述摩擦机构(2)位于摩擦位(II)；

通过加压砝码(22)的外移增大摩擦头(21)对所述多角筒架(11)上纱线(54)的接触压力，通过加压砝码(22)的内移减小摩擦头(21)对所述多角筒架(11)上纱线(54)的接触压力。

3.如权利要求1所述的一种多角筒加压磨纱过程的起毛起球量及形态测量装置，其特征在于：所述张力机构包括可平行压于所述多角筒架(11)横条两侧对所绕纱线(54)施加张力保持摩擦时纱线稳定的张力双杆(31)、具有右杆架(32a)和左杆架(32b)双叉形并使固接的张力双杆(31)能灵活转动的竖直布置的双杆架(32)、与竖直的双杆架(32)呈直角固接的伸出板(33)、下部具有外燕尾槽的并与伸出板(33)固接的蜗轮滑座(35)、坐落固接于蜗轮滑座(35)的施压蜗轮(34)、推动施压蜗轮(34)前行释压后退加压的施压蜗杆(36)、与控制与数据采集分析系统(8)相连驱动施压蜗杆(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(54)上张力的应变片组(38)及与所述平移机构固接同步平移的并固定张力步进电机(37)和使蜗轮滑座(35)可滑行的张力机构座(39)；

应变片组(38)为四片，分别为贴于双杆架(32)的右杆架(32a)根部的前表面的右前应变片(38a)及后表面的右后应变片(38b)和贴于双杆架(32)的左杆架(32b)根部的前表面的左前应变片(38c)及后表面的左后应变片(38d)，右前应变片(38a)、右后应变片(38b)、左前应变片(38c)及左后应变片(38d)连接成惠斯通电桥并与所述控制与数据采集分析系统(8)相连，用于所施加张力的测量和对张力步进电机(37)前后移动的控制；

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，施压蜗杆(36)推动施压蜗轮(34)使蜗轮滑座(35)前行，进而推动伸出板(33)前移带动双杆架(32)前行微量释压，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，施压蜗杆(36)拉回施压蜗轮(34)使蜗轮滑座(35)后退，进而拽动伸出板(33)后移带动双杆架(32)后退微量加压，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。

4.如权利要求1所述的一种多角筒加压磨纱过程的起毛起球量及形态测量装置，其特征在于：所述平移机构(6)包括与所述多角筒架(11)固接的上燕尾槽(61)、与所述纱架(5)固接的下燕尾槽(62)、与上燕尾槽(61)固接的螺母架(64)、固装于螺母架(64)中的螺母(63)、推动螺母(63)及螺母架(64)移动而使上燕尾槽(61)在下燕尾槽(62)上滑行的螺杆(65)及与所述控制与数据采集分析系统(8)相连的驱动螺杆(65)转动进而使所述多角筒架(11)左右平移的平移步进电机(66)；

所述纱架(5)包括纱管(51)、用于放置纱管(51)的纱管架(52)、通过改变路径控制和调节绕于纱管(51)上纱线(54)张力的三位导纱钩(53)及与纱管架(52)和三位导纱钩(53)固接的并作为整机基础的基座(55)。

5.如权利要求1所述的一种多角筒加压磨纱过程的起毛起球量及形态测量装置，其特征在于：所述投影摄像机构(4)包括可作整体全貌放大的长焦镜头(41)、摄取所述纱线(54)毛羽毛球形态的CCD摄像器(42)及与CCD摄像器(42)在同轴水平线上的投射灯(43)组成；CCD摄像器(42)及投射灯(43)与所述控制与数据采集分析系统(8)相连；

所述静电起绒器包括与所述多角筒架(11)横条平行的静电杆(71)及在静电杆(71)上产生静电压的负高压发生源(72)；负高压发生源(72)与所述控制与数据采集分析系统(8)相连；

所述控制与数据采集分析系统(8)包括中央程序控制及运算的计算机(81)，与计算机(81)数据线相连的纱线张力控制模块(82)、毛羽及毛球形态模块(83)及与计算机(81)数据线相连并被直接控制的投影亮度控制单元(84)、绕纱与磨纱控制单元(85)和静电压控制单元(86)。

6.一种采用如权利要求1所述的多角筒加压磨纱过程的起毛起球量及形态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(54)至多角筒的4的i倍数的多角筒架(11)上，得绕纱样，位于多角筒架(11)的第j个角处的绕纱样经静电起绒器起绒后，进入投影摄像机构(4)的CCD摄像器(42)视野；

第二步、对绕纱加压并以李莎茹曲线对位于多角筒架(11)与第j个角相邻的第j-1个角上的绕纱样作摩擦，得第j-1个角的磨纱样，并同步观测进入CCD摄像器(42)视野的、同时已经静电起绒器(7)起绒的位于第j个角上绕纱样上毛球形态大小与数量及毛羽量与平均高度，第j个角的绕纱样的结果输入控制与数据采集分析系统(8)的计算机(81)；

第三步、磨完第j-1个角上的绕纱样后，多角筒架(11)逐角顺时针转动使后续各角依次重复所述的第二步，而摩擦过的第j-1个角逐角顺时针转动达半周后，进入静电起绒器(7)作起绒，起绒后的第j-1个角的磨纱样进入投影摄像机构(4)的CCD摄像器(42)视野，作第j-1个角的磨纱样的毛球形态大小与数量及毛羽量与平均高度的观测，将第j-1个角的磨纱样作为第j-1个角的过程磨纱样结果输入所述的计算机(81)；

第四步、重复第三步，直至多角筒架(11)转动N周的各角的摩擦和形态的测量，其第N周各角的磨纱样即为最终磨纱样，所得最终磨纱样的结果输入计算机(81)，所述的N≥1周，当N＝I时，第三步所得的各角的摩擦和形态测量结果即为最终磨纱样的结果；

第五步、依据输入计算机(81)的各测量所得数据和图像，计算绕纱样、各过程磨纱样和最终磨纱样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，以评价纱线(54)的起毛起球行为，并根据最终磨纱样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对纱线(54)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：在多角筒架(11)均匀密排并卷绕纱线(54)制得绕纱样的方法是：先将纱管(51)插于纱管架(52)上，从纱管(51)上引出纱线(54)，经三位导纱钩(53)再经处于给纱位(I)的定位导纱钩(23)至多角筒架(11)，将纱线(54)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(66)，转动步进电机(16)使多角筒架(11)单向匀速转动、卷绕纱线(54)，平移步进电机(66)推动多角筒架(11)作单向匀速平移，使纱线(54)的卷绕点位移，转动与平移运动的组合使纱线(54)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(66)自停；而后将纱线(54)的末端缠绕固定在右固纱钉(13)上，得绕纱样。

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)上绕纱样作逐角的摩擦制得磨纱样的方法是：先直角杆(24)从给纱位(I)转到摩擦位(II)即使摩擦头(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(54)的接触压力，再设定预张力P0使张力步进电机(37)正转推动双杆架(32)后退，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，或设定预张力P0为零，即双杆架(32)在给纱位(I)不动或与纱线(54)分开；然后，同步启动转动步进电机(16)和平移步进电机(66)，使多角筒架(11)同步作小角度的来回转动和设定动程的往复平移，两者的组合即相当于摩擦头(21)对绕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或往复平移数时，双杆架(32)上升复位，多角筒架(11)顺时针转动大角度，即转动360°除以多角筒架(11)的角数的角度，双杆架(32)后退压纱达预张力P0的张力并自持后，重复前述来回转动数或往复平移数的李莎茹曲线的摩擦，直至多角筒架(11)的大角度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(66)，以及使双杆架(32)上升复位，得磨纱样。

9.一种如权利要求1所述的多角筒加压磨纱过程的起毛起球量及形态测量装置的应用，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和形态的测量，以及对纱线抗起毛起球性的综合评价。