CN109827520B - 一种测绘纱线截面形状及直径的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种测绘纱线截面形状及直径的方法，将被测的纱线的两端分别与拉力计上的测力头及滑块固结，通过对滑块的位置控制，使纱线刚好处于设定的牵伸比状态；通过拉力计实时测试纱线的张力并记录；使激光测量传感器绕纱线周向转动，根据其采集的数据绘制纱线的截面形状，并计算纱线的等效直径。本发明对纱线的测量是整个直径方向上的密集采点，与现有的截面近似为圆形的双路测量方法相比，结果更能表征纱线实际的具体的截面特征，测绘的截面形状更加准确；得到的直径值更贴近实际情况；采用激光传感器采集纱线整个周向的数据，相对于现有的截面近似为圆形的CCD相机拍照、图像处理，误差更小，结果更准确。

Description

一种测绘纱线截面形状及直径的方法

技术领域

本发明涉及纱线性质的测量技术领域，具体而言，是一种测绘纱线截面形状及直径的方法。

背景技术

在纺织行业的生产与研究中，纱线直径是一个重要的相关参数。现阶段研究中，纱线直径更多的采用理论公式计算，即通过纱线种类和细度得到一个理论参数值。但由于纱线结构的不确定性，即单丝间的相互位置、相互作用具有不确定性，所以在一定程度上，该值与纱线实际情况相差较大，使得所得结果的准确度不高，误差较大。

国内外也有一些公司已经采用光学原理的纱线外观检测仪对纱线进行双路测量。利用CCD相机拍照及相应的图像处理技术，求得等效直径值。目前，普遍采用的方法是把纱线截面近似为圆形或椭圆形，但由于纱线的结构不确定性，及其他不可控因素，截面大部分时候呈现不规则形状。因此，现有的方法并不能准确、全面的反应纱线截面特性；直径值也存在很大的误差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：如何对纱线的截面形状及直径进行更加准确的测量。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种测绘纱线截面形状及直径的方法，其特征在于：采用测绘纱线截面形状及直径的装置，所述测绘纱线截面形状及直径的装置包括测量装置外框架，拉力计与直线导轨均固定于所述测量装置外框架上，且所述直线导轨同轴设于所述拉力计的下方，滑块可直线滑动地设于所述直线导轨上，被测的纱线的两端分别与所述拉力计上的测力头及所述滑块固结；激光测量传感器设于所述纱线一侧且可绕所述纱线周向转动；

所述测绘纱线截面形状及直径的方法包括如下步骤：

步骤1：将被测的纱线的两端分别与所述拉力计上的测力头及所述滑块固结，通过对所述滑块的位置控制，使所述纱线刚好处于设定的牵伸比状态；

步骤2：使激光测量传感器绕所述纱线周向转动，并记录激光测量传感器采集的数据；

步骤3：根据激光测量传感器采集的数据绘制纱线的截面形状，并计算纱线的等效直径。

优选地，所述纱线的两端通过瓷眼分别与所述拉力计下端的测力头及所述滑块上的与瓷眼配合的安装孔固结。

优选地，所述滑块连接丝杆，丝杆连接运动控制模块。

优选地，所述拉力计的下端和所述直线导轨的上端分别设有一连接管，两个所述连接管均通过轴承可转动地固定于所述测量装置外框架上，两个所述连接管与所述拉力计的测力头同轴设置；激光测量传感器固定于固定连接架上，固定连接架的上、下两端分别固定于上、下两个所述连接管上，电机连接其中一个所述连接管。

优选地，其中一个所述连接管上固定有带轮，所述电机通过皮带与所述带轮连接，实现传动配合。

优选地，所述电机固定于所述测量装置外框架上。

优选地，所述激光测量传感器与纱线的距离在设定的阈值范围内。

更优选地，所述运动控制模块、拉力计、激光测量传感器均连接计算机，计算机通过运动控制模块精确地控制丝杠，进而精准地控制与丝杠相连的滑块的运动，实现纱线的状态控制；拉力计测量纱线的力学性质参数。

优选地，所述电机转动，带动固定连接架及固定于固定连接架上的激光测量传感器转动，激光测量传感器以纱线为轴线转动，采集纱线的外表面周向数据。

优选地，所述拉力计、激光测量传感器测得的数据均传输至计算机，计算机对所述数据进行处理，得到纱线在设定的牵伸比状态下的截面形状及等效直径。

优选地，所述电机的转速应保证在数据采集时间内，所述激光测量传感器绕纱线转动至少5周，即至少采集5周数据。

与现有技术相比，本发明提供的测绘纱线截面形状及直径的方法具有如下有益效果：

(1)本发明对纱线的测量是整个直径方向上的密集采点，且至少5周的数据采集，与现有的截面近似为圆形的双路测量方法相比，结果更能表征纱线实际的具体的截面特征，测绘的截面形状更加准确；得到的直径值更贴近实际情况；

(2)本发明采用激光传感器采集纱线整个周向的数据，相对于现有的截面近似为圆形的CCD相机拍照、图像处理，误差更小，结果更加接近实际情况，也更加精确；

(3)本发明通过纱线控制系统，即拉力计—直线导轨—计算机系统，可精准控制纱线状态，可应对多种外部情况以及纱线结构不同情况下的纱线截面形状测绘及直径测量。

附图说明

图1为本实施例采用的测绘纱线截面形状及直径的装置正视图；

图2为本实施例采用的测绘纱线截面形状及直径的装置侧视图；

图3为激光测量传感器显示包含10束丝的纱线直径测量数据曲线图，其后期输出为Excel形式；

图4为包含10束丝的纱线截面形状图；

附图标记说明：

1—拉力计，2—激光测量传感器，3—直线导轨，31—滑块，32—丝杆，4—电机，5—测量装置外框架，6—纱线，7—空心管，71—带轮，8—固定连接架。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。

图1为本实施例采用的测绘纱线截面形状及直径的装置示意图，所述的测绘纱线截面形状及直径的装置包括：可夹持纱线的拉力计1；非接触式、高精度的激光测量传感器2；用于调整纱线状态的直线导轨3；用于控制激光测量传感器圆周运动的电机4；测量装置外框架5；及用于数据处理和分析的计算机等模块。

拉力计1与直线导轨3均固定于测量装置外框架5上，直线导轨3同轴设于拉力计1下方，拉力计1与直线导轨3处于同一铅垂线，所述铅垂线设置于测量装置外框架5的中间位置。

直线导轨3上设有滑块31，滑块31上另固定一块打有通孔(与瓷眼配合的安装孔)的方形铝块。被测的纱线6的两端通过瓷眼分别与拉力计1下端的圆柱状的测力头及滑块31上的与瓷眼配合的安装孔固结。滑块31连接丝杆32，丝杆32连接运动控制模块。

拉力计1的下端设有一空心管7，该空心管7利用轴承固定于测量装置外框架5上。直线导轨3上端亦有一同规格的空心管7，该空心管7也利用轴承固定于测量装置外框架5上。两空心管同拉力计1的测力头保持一定的同轴度要求。

激光测量传感器2固定于“十”字型的固定连接架8上，固定连接架8的上、下两端分别固定于上、下空心管7上。激光测量传感器2与纱线6的距离在设定的阈值范围内，保证激光测量传感器2可以准确地测得纱线6的物理参数。

在上方的空心管7上固定一带轮71，电机4固定于测量装置外框架5上，电机4通过皮带9与空心管7上的带轮71连接，做传动配合。电机4转动，带动空心管7转动，进而带动固定连接架8及其上的激光测量传感器2转动。激光测量传感器2以纱线6为轴线转动。

直线导轨3的运动由计算机精确控制。计算机通过运动控制模块精确控制丝杠32，进而精准地控制与丝杠32相连的滑块31往复运动实现纱线的状态控制：伸直—张力为0，拉伸至一定牵伸比，拉伸至一定初始线张力。

拉力计1、激光测量传感器2测得的数据均传输至计算机。

测试时，电机4带动激光测量传感器2做圆周运动，转速应保证在数据采集时间内，激光测量传感器2绕纱线6转动至少5周，即至少采集5周数据，以保证结果具有一定的可靠性。根据测试数据，可测绘纱线的截面形状，测得纱线的等效直径值。

本实施例中，拉力计1的精度为0.001N。拉力计1夹持纱线的测力头与直线导轨3上连接纱线用瓷眼的安装位置同轴度达到φ0.2mm。

本实施例提供的测绘纱线截面形状及直径的方法，采用上述的测绘纱线截面形状及直径的装置，包括以下步骤：

步骤1：计算机控制滑块31在直线导轨3上运动，完成对纱线6状态的控制。本实施例中使纱线6处于刚好伸直状态，纱线张紧，拉力计1显示拉力为0，即牵伸比为0。

步骤2：激光测量传感器2的数据采集量设为40w个点，同时，电机4转速设定为4r/min。拉力计1、滑块31、激光测量传感器2的实时数据均分别与计算机连接。

步骤3：电机4带动激光测量传感器2绕纱线6转动，完成至少5周的数据采集。并将数据传输至计算机进行记录及处理。去除其中的偶然误差数据，截取相对稳定的数据段，确保测量结果的有效性及准确性。图3为激光测量传感器显示包含10束丝的纱线直径测量数据曲线图。

步骤4：由MATLAB处理筛选出来的数据，绘制出纱线6的截面形状，包含10束丝的纱线截面形状图如图4所示，通过截面形状面积可计算出纱线6的等效直径为0.797mm。

应当理解的是，在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种测绘纱线截面形状及直径的方法，其特征在于：采用测绘纱线截面形状及直径的装置，所述测绘纱线截面形状及直径的装置包括测量装置外框架(5)，拉力计(1)与直线导轨(3)均固定于所述测量装置外框架(5)上，且所述直线导轨(3)同轴设于所述拉力计(1)的下方，滑块(31)可直线滑动地设于所述直线导轨(3)上，被测的纱线(6)的两端分别与所述拉力计(1)上的测力头及所述滑块(31)固结；激光测量传感器(2)设于所述纱线(6)一侧且可绕所述纱线(6)周向转动；

所述测绘纱线截面形状及直径的方法包括如下步骤：

步骤1：将被测的纱线(6)的两端分别与所述拉力计(1)上的测力头及所述滑块(31)固结，通过对所述滑块(31)的位置控制，使所述纱线(6)刚好处于设定的牵伸比状态；

步骤2：使激光测量传感器(2)绕所述纱线(6)周向转动，并记录激光测量传感器(2)采集的数据；

步骤3：根据激光测量传感器(2)采集的数据绘制纱线(6)的截面形状，并计算纱线(6)的等效直径；

所述拉力计(1)的下端和所述直线导轨(3)的上端分别设有一连接管，两个所述连接管均通过轴承可转动地固定于所述测量装置外框架(5)上，两个所述连接管与所述拉力计(1)的测力头同轴设置；激光测量传感器(2)固定于固定连接架(8)上，固定连接架(8)的上、下两端分别固定于上、下两个所述连接管上，电机(4)连接其中一个所述连接管；

其中一个所述连接管上固定有带轮，所述电机(4)通过皮带(9)与所述带轮连接，实现传动配合。

2.如权利要求1所述的一种测绘纱线截面形状及直径的方法，其特征在于：所述纱线(6)的两端通过瓷眼分别与所述拉力计(1)下端的测力头及所述滑块(31)上的与瓷眼配合的安装孔固结。

3.如权利要求1所述的一种测绘纱线截面形状及直径的方法，其特征在于：所述滑块(31)连接丝杆(32)，丝杆(32)连接运动控制模块。

4.如权利要求1所述的一种测绘纱线截面形状及直径的方法，其特征在于：所述电机(4)固定于所述测量装置外框架(5)上。

5.如权利要求1所述的一种测绘纱线截面形状及直径的方法，其特征在于：所述激光测量传感器(2)与纱线(6)的距离在设定的阈值范围内。

6.如权利要求3所述的一种测绘纱线截面形状及直径的方法，其特征在于：所述运动控制模块、拉力计(1)、激光测量传感器(2)均连接计算机；计算机通过运动控制模块精确地控制丝杠(32)，进而精准地控制与丝杠(32)相连的滑块(31)的运动，实现纱线(6)的状态控制；拉力计(1)测量纱线(6)的力学性质参数；

所述电机(4)转动，带动固定连接架(8)及固定于固定连接架(8)上的激光测量传感器(2)转动，激光测量传感器(2)以纱线(6)为轴线转动，采集纱线(6)的外表面周向数据。

7.如权利要求6所述的一种测绘纱线截面形状及直径的方法，其特征在于：所述拉力计(1)、激光测量传感器(2)测得的数据均传输至计算机，计算机对所述数据进行处理，得到纱线(6)在设定的牵伸比状态下的截面形状及等效直径。

8.如权利要求1所述的一种测绘纱线截面形状及直径的方法，其特征在于：所述电机(4)的转速应保证在数据采集时间内，所述激光测量传感器(2)绕纱线(6)转动至少5周，即至少采集5周数据。

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