CN108823938B - 一种纱线条干均匀度测试仪器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种纱线条干均匀度测试仪器，它包括恒温恒湿箱，隔段将其分为计重测试单元和电容测试单元，隔段上端有一走纱孔，计重测试单元底部固装一电子天平，电子天平上放置一纱座，纱座上放置纱管，纱座正上方为一落纱器。落纱器正上方固装一导纱孔，与导纱孔在同一水平线上固装一计长圆盘，计长圆盘与旋转编码器连接。电容测试单元上端固装一定位孔，定位孔正下方固装电容检测器，电容检测器正下方固装一对皮辊，皮辊下方为槽筒，槽筒下面安放纱线回收用的纱筒，皮辊和槽筒通过传动机构分别与伺服电机连接，恒温恒湿箱、电子天平、落纱器、旋转编码器、电容检测器和伺服电机通过数据线分别与工业控制计算机连接。

Description

一种纱线条干均匀度测试仪器

技术领域

本发明涉及一种纺织检测仪器，特别是涉及一种纱线条干均匀度测试仪器。

背景技术

纺纱这一环节在纺织工程中占有重要的地位，纱线质量的好坏直接影响到后面各工序的正常进行以及成品的外观质量。评价纱线质量好坏的一个重要指标是纱线的条干均匀度。纱线的条干均匀度是指沿纱线长度方向上的粗细均匀一致的程度，一般用纱线单位长度质量（线密度）变化来表征。同一支数纱线的粗细，在理论上应该是均匀一致的，但在纺纱过程中，由于操作、设备、技术等方面的影响，使纱线产生粗细不均匀现象。为了保证后面各工序的正常进行及产品的质量，需要对其进行纱线条干均匀度测试；近年来，条干均匀度仪以及配套的条干仪波谱分析计算机专家系统在实际生产中的运用日渐广泛。现在已经系统发展了基于波谱分析的机械式、电容式、光电式等多种测试仪器。

Y311型条干仪是由机械检测、杠杆放大原理组成的测试仪器。它是直接根据棉条和粗纱以恒速通过舌榫罗拉和沟槽罗拉(俗称上、下导轮)组成的检测器时，被压缩的体积来反映试样条干粗细，经杠杆把纱条条干的差异放大100倍，然后绘制出试样条干粗细变化的曲线。该条干仪结构简单、造价低、易于推广。但其测试精度不高、台间测试误差大、动态响应差，存在着纱样检测长度短(棉条5m、粗纱10m)，纱样测试代表性差；沟槽罗拉线速度仅为669.35 mm/min，从而限制了纱样通过检测器的速度；且测试数据需要根据记录纸上绘制的纱条不匀曲线和设定的平均厚度加上小齿轮与圆盘转过刻度值相应的试样厚度，来确定试样的绝对厚度，以平均每米中最高厚度和最低厚度之差与平均厚度之比，得出平均每米不匀率，用极差法计算纱条粗细不匀，测试数据须人工计算处理，输出技术指标单一、工效低且伴有人为误差。对于较粗的棉条，在进入导轮槽时，上导轮被抬高很多，减少了对棉条的牵拉力引起棉条阻塞在喇叭口内难以通过。受化纤棉条含油脂的影响，化纤棉条在导轮槽内打滑而停滞不前时有发生，导致其适应性较差，目前该类机械式检测仪器应用较少。

光电式纱线条干均匀度测试仪的测量原理是让纱线以一定的速度从两路正交方向上的光电检测系统内通过，CCD相机对纱线外形进行拍照，将纱线直径信号转化为电信号，电信号的变化即反映出纱线的条干不匀程度。光电式条干测量是在纱线快速通过检测区且纱线本身有抖动的状态下进行的非接触瞬时测量，所以测量的光学系统应是一个远心光路系统。光电式纱线条干均匀度测试仪测量纱线条干不匀偏重外形尺寸。假设每根纤维的细度相等，那么它在检测纱线横截面上纤维根数一致性的同时，还关心纤维之间抱合的紧密与松疏，即可以反映纱线沿径向捻度的均匀性。这一方法测得的条干不匀与黑板条干的结果符合性较好，与人眼看到的结果比较一致，与织物最终质量相关性较好；缺点是它的测量结果是较多因素影响的综合，对分析造成这种不匀的原因不利。

目前应用较广的是电容式条干均匀度测试仪。电容式条干均匀度测试仪是运用电容测试原理，当被测试样以设定的速度通过电容传感器时，由于试样单位长度质量（线密度）变化会引起传感器平行极板电容介电常数的变化，从而导致电容量变化，这时电容量变化信号经电路放大、A/D转换后进入计算机专用软件管理系统，经运算处理后将试样不匀信号以波谱、曲线、数字等形式输出。电容式条干均匀度测试仪可以通过使用条干仪配置的专家分析软件系统的机械波诊断功能，对成品、半成品的条干逐台或逐眼逐锭进行检测控制，能方便、准确、快捷地分析出对产品质量有影响的机械波所发生的位置，并逐一进行消除。作为评价纱线质量的先进仪器, 电容式条干均匀度测试仪广泛应用于并条、粗纱、细纱的测试，不仅用来测定纱条类产品的条干变异系数和常发性纱疵数（粗节、细节、棉结），而且提供不匀曲线图和波谱图。具有灵敏度高、检测范围宽、测试速度快、检测量大等特点，且测试结果多样化，其正确性、代表性较强，该种测试仪器在日常质量控制、解决实际问题、提高产品档次和进行质量攻关等方面具有优越性能。但是由于电容式条干均匀度测试仪以电容极板内的纤维与空气作为不同介质，以纱条内纤维介质量的变化转化为电容量的变化来间接反映单位长度纱线，因此实验室温湿度、纱条在电容极板中的不同位置、纤维混合种类、数据相关性的分析处理能力对测试结果影响较大，电容式条干均匀度测试仪主要存在以下问题：（1）用纱线的电容变化来间接反映其质量（线密度）变化情况，作为纱线条干均匀度的指标，导致纱线条干均匀度测试结果相关性差，与真实值有较明显的偏差。(2)温度湿度对试验材料的介电常数的影响比较大，而且是一种非线性关系，不同的温湿度对条干CV值、千米棉结、千米粗节、千米细节的测试结果有明显的影响。很多情况下纺织实验室尚不具备恒温恒湿条件，因此很多情况下，电容式条干均匀度仪测试结果不具有可比性。 (3)纱条处于平行极板电容传感器中的不同位置时，其纱条介质会出现不同的变化，带来纱线条干均匀度的不确定性。电容极板间隙大的Ⅰ槽、Ⅱ槽、Ⅲ槽容易出现纱条位置的偏离。（4）由于介电常数与实验材料本身、空气介质和环境温湿度有明显的影响，且属于非线性的影响关系，因此用电容式条干均匀度测试仪测试条干结果的置信度不高，即使通过计算机拟合处理也会存在较大的偏差，因此需要引入一个直接性较强、线性度高的测试值进行比对和综合分析。（5）纱线中如果混有影响电容介电常数较大的导电纤维，如金属纤维、碳纤维等，不适合用电容式条干均匀度测试仪器来进行测试。（6）条干均匀度测试属于常规测试，测试量较大，实验材料耗费大，而传统仪器没有设置实验样品回收机构，导致大量的实验样品浪费，经济损失较大。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供一种直接性和可比性强、结构合理、操作方便，检测结果准确、样品可回收再利用的条干均匀度测试仪器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种纱线条干均匀度测试仪器包括恒温恒湿箱，恒温恒湿箱中有一隔段将恒温恒湿箱分为计重测试单元和电容测试单元，隔段上端有一走纱孔，计重测试单元底部固装一电子天平，电子天平上放置一纱座，纱座上放置纱管，纱座正上方为一落纱器。落纱器正上方固装一导纱孔，与导纱孔在同一水平线上固装一计长圆盘，计长圆盘与旋转编码器连接。电容测试单元上端固装一定位孔，定位孔与导纱孔、走纱孔和计长圆盘在同一水平线上，定位孔正下方固装电容检测器，电容检测器正下方固装一对皮辊，皮辊下方为槽筒，槽筒下面安放纱线回收用的纱筒，皮辊和槽筒通过传动机构分别与伺服电机连接，恒温恒湿箱、电子天平、落纱器、旋转编码器、电容检测器和伺服电机通过数据线分别与工业控制计算机连接。

本发明的有益效果在于:该仪器将纱线的质量变化直接作为反映纱线条干均匀度的因素，相关性强，通过实时测控纱线质量（线密度）和电容两种变化来综合全面反映纱线的条干均匀度及纱线的粗节、细节、棉结等结构特征，在测试条干均匀度的过程还可以精确测试纱线的线密度值，提供纱线线密度与条干均匀度之间的对应关系。同时其结构简单，便于控制，操作简便、快速，检测结果准确、可靠；纱线测试结束后可以回收再利用，节约大量的原料。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图中：1为恒温恒湿箱，A为计重测试单元，B为电容测试单元， 3为电子天平，4为纱座，5为纱管，6为落纱器，7为导纱孔，8为计长圆盘，9为旋转编码器，10为定位孔，11为电容检测器，12为皮辊，13为槽筒，14为纱筒，15为伺服电机，16为工业控制计算机，17为走纱孔，18为纱线。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

本发明所述的一种条干均匀度测试仪器包括恒温恒湿箱1，恒温恒湿箱1中有一隔段2将恒温恒湿箱1分为计重测试单元A和电容测试单元B，隔段2上端有一走纱孔17，计重测试单元A底部固装一电子天平3，其精度为0.00001g，灵敏度高、稳定性好，在计重测试单元A中，电子天平3受到屏蔽作用可以很好的防止其受到外界因素的影响，以增强其抗干扰能力，电子天平3上放置一纱座4，纱座4上放置纱管5，纱座4正上方为一落纱器6，落纱器6下落时可以使张紧的纱线18松弛，保证电子天平3的计重结果不受纱线张力的影响。落纱器6正上方固装一导纱孔7，与导纱孔7在同一水平线上固装一计长圆盘8，计长圆盘8外周为凹槽设计，凹槽内部摩擦系数较大，防止绕在凹槽里的纱线18打滑，保证计长准确，凹槽周长为S毫米，计长圆盘8与旋转编码器9连接，旋转编码器9可以精确计数计长圆盘8的转数，计长圆盘8的转数与凹槽周长的乘积便是绕纱的长度。电容测试单元B上端固装一定位孔10，定位孔10与导纱孔7、走纱孔17和计长圆盘8在同一水平线上，定位孔10正下方固装电容检测器11，电容检测器11正下方固装一对皮辊12，纱线18由定位孔10和皮辊12控制，保证纱线18在电容检测器11中间位置固定不变，防止纱线18位置变化引起介电常数的意外变化，皮辊12下方为槽筒13，槽筒13上面有左右连续的凹槽，槽筒13下面安放纱线18回收用的纱筒14，纱线18沿着槽筒13上的凹槽左右循环卷绕在纱筒14上，形成标准的卷装，便于纱线18回收。皮辊12和槽筒13通过传动机构分别与伺服电机15连接，伺服电机15精确控制皮辊12和槽筒13的运转，恒温恒湿箱1、电子天平3、落纱器6、旋转编码器9、电容检测器11和伺服电机15通过数据线分别与工业控制计算机16连接。纱管5上的纱线18穿过落纱器6、导纱孔7、环绕在计长圆盘8的凹槽里，再依次穿过走纱孔17、定位孔10、电容检测器11的两个极板中间，被一对皮辊12夹持，经槽筒13卷绕到纱筒14上。

工作时，首先通过工业控制计算机16对恒温恒湿箱1、电子天平3、旋转编码器9、电容检测器11进行调零，待系统稳定后，按照GB/T 3292.1-2008《 纺织品 纱线条干不匀试验方法 第1部分：电容法》规定的温湿度(GB 6529-2008(纺织品的调湿和试验用标准大气》要求，通过工业控制计算机16设置恒温恒湿箱1的温湿度。待恒温恒湿箱1中的温湿度达到标准要求后，将预先调湿后待检测的纱管5引出纱头，丢弃前段3～5米纱，纱管5放置到纱座4上，纱管5上的纱线18穿过落纱器6、导纱孔7、环绕在计长圆盘8的凹槽里，再依次穿过走纱孔17、定位孔10、电容检测器11的两个极板中间，由皮辊12夹持，经槽筒13卷绕到纱筒14上。

通过工业控制计算机16启动检测程序，皮辊12和槽筒13在伺服电机15的带动下，将纱线缓缓引出纱管5，电子天平3上纱管5的质量变化值、旋转编码器9的转数值、电容检测器11中纱线电容值实时传输到工业控制计算机16，当纱管5上的纱线18退完即天平计重稳定后，数据采集立即结束，最终纱线18全部卷绕到纱筒14上，可以作为其它用途。工业控制计算机16中配置的专家分析软件系统实时对质量变化值、电容变化值和绕纱长度的变化情况进行分析计算及自动纠错拟合，确定纱线的条干均匀度值（变异系数CVm值）、不匀率Um、疵点值（粗节、细节、棉结）、波谱图及统计波谱图、平均值系数AF、95％置信区间Q95、标准差Sb、线密度频率分布图、变异-长度曲线、偏移率（DR%）值及DR曲线、不匀曲线图、波谱图及统计波谱图等指标。

该条干均匀度测试仪器还可以测试纱线的线密度值，以便形成不同线密度纱线对应的条干均匀度值统计结果分析，建立数据库以给纺纱生产提供指导。实验前测试纱管5的质量、纱管5空管质量和纱筒14的质量分别记为G_纱管、G_管、G_筒，这些数据均存储在工业控制计算机16中，纱线的公定回潮率为W_k,则纱管5上纱线18的湿重G_湿=（G_纱管-G_管）克，在测试纱线条干均匀度过程中，工业控制计算机16可以获取片段长度L（米）的纱线与之对应的纱线的重量G_L，G_L为绕取片段长度为L（米）纱线前后纱管5的质量之差，测定质量时，落纱器6均下落以使张紧的纱线松弛，保证电子天平3的计重结果不受纱线张力的影响。当纱线18全部绕到纱筒14上时，取下纱筒14烘干称重，其重量记为G_纱筒,则纱筒14上纱线18的干重G_干=（G_纱筒-G_筒）克，该纱线实际回潮率计算公式为：

Ws=[(G_纱管-G_管)-（G_纱筒-G_筒）]/ （G_纱筒-G_筒）

纱线的线密度计算公式为：

N_tex=[G_L×1000×（1+W_k）]/[L(1+W_s)] (tex)

式中：W_S—纱线实际回潮率；W_K—纱线公定回潮率；G_纱管—测试纱管5的质量；G_管—纱管5空管质量；G_纱筒—纱筒14绕纱后烘干质量；G_筒—纱筒14的质量；G_L—片段长度L（米）的纱线与之对应的纱线的质量。

Claims (1)

1.一种纱线条干均匀度测试仪器，其特征是：包括恒温恒湿箱，恒温恒湿箱中有一隔段将恒温恒湿箱分为计重测试单元和电容测试单元，隔段上端有一走纱孔，计重测试单元底部固装一电子天平，电子天平上放置一纱座，纱座上放置纱管，纱座正上方为一落纱器；落纱器正上方固装一导纱孔，与导纱孔在同一水平线上固装一计长圆盘，计长圆盘与旋转编码器连接；电容测试单元上端固装一定位孔，定位孔与导纱孔、走纱孔和计长圆盘在同一水平线上，定位孔正下方固装电容检测器，电容检测器正下方固装一对皮辊，皮辊下方为槽筒，槽筒下面安放纱线回收用的纱筒，皮辊和槽筒通过传动机构分别与伺服电机连接，恒温恒湿箱、电子天平、落纱器、旋转编码器、电容检测器和伺服电机通过数据线分别与工业控制计算机连接；

通过工业控制计算机启动检测程序，皮辊和槽筒在伺服电机的带动下，将纱线缓缓引出纱管，电子天平上纱管的质量变化值、旋转编码器的转数值、电容检测器中纱线电容值实时传输到工业控制计算机，当纱管上的纱线退完即天平计重稳定后，数据采集立即结束，最终纱线全部卷绕到纱筒上；工业控制计算机中配置的专家分析软件系统实时对质量变化值、电容变化值和绕纱长度的变化情况进行分析计算及自动纠错拟合，确定纱线的条干均匀度值。