CN110687116B - 织物经纬密度镜测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了织物经纬密度镜测量装置，包括测量尺和织物，测量尺放置于织物上；织物经纬密度镜测量方法，包括以下步骤：S1：将测量尺放置于待测织物上，织物上的平行织线的平行栅线与测量尺的圆形光栅叠加；S2：设平行栅线的间距为d₁，圆栅线间距为d₂，叠加角度为θ，当d₁＝d₂时，平行光栅叠加之间的夹角θ为一恒定值，条纹间距ω不会发生变化；S3：测量尺与织物叠加就会形成类圆形的摩尔条纹，其圆心所对应的数值就是该织物的经纬密度值；解决了以往测量装置携带不便、测量方法测量精度低和对测量要求高的问题。

Description

织物经纬密度镜测量装置及方法

技术领域

本发明涉及织物经纬密度镜测量领域，特别是织物经纬密度镜测量装置及方法。

背景技术

机织物经纬密度是检测和控制纺织品质量的重要指标之一，现有主观测量和客观测量两大类测量方法,第一种是利用织物分析镜或织物经纬密度镜来完成测量，第二种主要是通过测量仪器及识别系统来完成，用计算机进行图像数据处理的形式自动获得织物的经纬密度。

现有技术一的技术方案，织物分析镜测量方法：将织物分析镜放在被测织物上，使刻度线平行于被测线条方向，通过低倍放大镜观察，选择一根纱线并使其重合于照布镜刻度窗口的其实刻度线上，使用指针从第一根刻度线开始依次计数，直到范围内纱线计数完毕，记录该方向纱线数值；切换至另外方向纱线上，按照上述的方法继续测量。

现有技术一的缺点，织物分析镜测量方法缺点：利用放大镜进行观察，通过人眼记数主观因素影响大，存在测量时间长、浪费人力、对经纬密度大的织物测量不准确。

现有技术二的技术方案，织物经纬密度镜测量方法：将织物放在水平桌面上，选择确定织物被测方向，把织物经纬密度镜放在被测织物上边，保证织物密度镜的线条与织物被测方向纱线平行，通过缓慢转动使纱线与织物经纬密度镜成一小角度，直到出现菱形图案，菱形上下两角所对应的刻度数字即是织物被测方向的纱线密度切换另外方向纱线上。

现有技术二的缺点，织物经纬密度镜缺点：对于织物的放置要求过高，只有织物密度镜的线条与织物被测方向纱线平行时，才会出现测量需要的菱形方案。菱形方案不清晰，测量精度低并有局限性。

现有技术三的技术方案，利用计算机软件如MATLAB等分析软件对织物图像进行数据处理，确定织物的经纬密度。

现有技术三的缺点，织物经纬密度镜缺点：要求测量者必须要拍摄织物图像和会使用计算机程序，并且要携带计算机。这样就不能便捷、快速获得机织物经纬密度。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了织物经纬密度镜测量装置及方法，解决了以往测量装置携带不便、测量方法测量精度低和对测量要求高的问题。

本发明采用的技术方案是，织物经纬密度镜测量装置，包括测量尺和织物，测量尺放置于织物上，测量尺为根据莫尔条纹原理设计和制作，能够测量一定范围内机织物经纬密度的，产生效果明显的莫尔条纹。

优选地，织物经纬密度镜测量方法，包括以下步骤：

S1：将测量尺放置在织物上，织物上织线的平行光栅与测量尺的圆形光栅相互叠加；

S2：设平行栅线的间距为d₁，圆栅线间距为d₂，叠加角度为θ，当d₁＝d₂时，平行光栅叠加之间的夹角θ为一恒定值，条纹间距ω不会发生变化；

S3：测量尺与织物叠加就会形成类圆形的摩尔条纹，其圆心所对应的数值就是该织物的经纬密度值；

S4：在两栅线平行时，条纹会发生重合形成空白区域，同时会产生变形的菱形图案；

S5：两边的图案会随着圆形而弯曲，大小从圆心开始，当半径变大，其也会逐渐变大，形成一个开口向上的抛物线的形状；

S6：当d₁恒定，d₂为一连续的变化值时，在满足d₁＝d₂的区域，在两块光栅的平行处，栅线会发生重合形成空白区域，同时产生变形的菱形图案；

S7：在满足d₁>d₂的区域，栅线交替出现在重合时形成空白，两边产生的菱形弯曲程度更快，呈现出圆形的下半部分的图案；

S8：在满足d₁<d₂的区域，栅线同样交替出现在重合时形成空白，两边形成开口向下的抛物线图案；

S9：两部分图案在同一区域组合后会形成类圆形的特征莫尔条纹图像，其中心处为空白区域，该区域即为两光栅间距相等的位置，找到类圆形图像的圆心在测量尺中所对应的数值即为织物的经纬密度值；

S10：旋转圆形光栅，仍然会在半径相同的位置处出现一致的特征图像，即得到，角度θ的改变只影响条纹宽度ω，不会改变图像形状，从而减少了测量过程中角度因素的影响，使测量过程简单。

优选地，S9的莫尔条纹原理包括以下步骤：

S91：将两光栅的叠加设定为理想的情形，即认为光栅栅线很细，叠合时刻线面之间的间隙非常小，同时认为平行光是垂直入射的；

S92：两光栅按照一定的角度叠加，在叠加后的光栅上建立直角坐标系，以坐标原点为中心，即0序号，按M＝1，2，3，…n，N＝1，2，3，…n，则两光栅的每一个交点都可以用光栅线序号(M，N)来表示，这里的M、N为任意的整数，设K＝M-N，K为特定整数；

S93：主光栅和指示光栅的栅线间距分别为d₁、d₂，相互形成的角度为θ，莫尔条纹宽度为ω在△ABC中，设C点的坐标为(x,y)，则得：

x＝Nd₁

式中，x表示C点的横坐标，N表示光栅线序号，d₁表示主光栅的栅线间距

AB＝xcosθ

式中，AB表示△ABC的边AB距离，x表示C点的横坐标，θ表示主光栅和指示光栅的栅线相互形成的角度

在△ADO中，得：

AD＝ysinθ

xcosθ-ysinθ＝Md₂

其中，M-N＝K，AD表示△ABC的边AD距离，x表示C点的横坐标，y表示C点的纵坐标，d₂表示指示光栅的栅线间距，M表示光栅线序号的横坐标；

S94：计算得到对应于K值的栅线交点连线方程，序号为K的莫尔条纹的方程式：

从式中得到对应的莫尔条纹的斜率：

其中，

表示条纹对x轴的夹角。

本发明织物经纬密度镜测量装置及方法有益效果如下：

1.本测量尺根据莫尔条纹原理设计和制作，能够测量一定范围内机织物经纬密度的，产生效果明显的莫尔条纹，具有实用性。

2.本发明测量精确度高，且无需考虑叠加角度因素影响，测量方法更便捷。

附图说明

图1为本发明织物经纬密度镜测量装置及方法的流程图

图2为本发明织物经纬密度镜测量装置及方法的莫尔条纹原理图

图3为本发明织物经纬密度镜测量装置及方法的平行光栅与圆形光栅条纹叠加图

图4为本发明织物经纬密度镜测量装置及方法的自制测量尺示意图

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

利用莫尔条纹的技术，设计制作出一个操作简单、准确度高的测量机织物经纬密度的工具。该工具为一测量尺体积小，成本低，便于携带，测量方便，不考虑角度问题，只需放置在织物上就会形成所需的莫尔条纹。

本测量尺是根据莫尔条纹原理设计和制作，能够测量一定范围内机织物经纬密度的，产生效果明显的莫尔条纹，具有实用性。自制的目标测量尺其测量结果与市场现有测量工具结果一致，测量精确度高，且无需考虑叠加角度因素影响，测量方法更便捷。

如图2所示，莫尔条纹原理：将两光栅的叠加设定为理想的情形。即认为光栅栅线很细，叠合时刻线面之间的间隙非常小，同时认为平行光是垂直入射的。两光栅按照一定的角度叠加，在叠加后的光栅上建立直角坐标系，以坐标原点为中心(即0序号)，按M＝1，2，3，…，N＝1，2，3，…，则两光栅的每一个交点都可以用光栅线序号(M，N)来表示，这里的M、N为任意的整数，设K＝M-N，K为特定整数。现在假定主光栅和指示光栅的栅线间距分别为d₁、d₂，相互形成的角度为θ，莫尔条纹宽度为ω在△ABC中，设C点的坐标为(x,y)，则可得：

x＝Nd₁ (1)

AB＝xcosθ (2)

在△ADO中，得：

AD＝ysinθ (3)

xcosθ-ysinθ＝Md₂ (4)

其中M-N＝K，整理(1)～(4)式可计算得到对应于任意一个K值的栅线交点连线方程，也就是序号为K的莫尔条纹的方程式：

从式(5)中可以得到对应的莫尔条纹的斜率：

其中，

为条纹对x轴的夹角。

如图1所示，设计原理：如图2所示，将平行光栅与圆形光栅相互叠加，并与平行光栅之间的叠加对比。设平行栅线的间距为d₁，圆栅线间距为d₂，叠加角度为θ，当d₁＝d₂时，平行光栅叠加之间的夹角θ为一恒定值，条纹间距ω不会发生变化；而在圆形与平行光栅叠加后，即可看作其中一个光栅栅线发生弯曲，在两栅线平行时，条纹会发生重合形成空白区域，同时会产生变形的菱形图案，两边的图案会随着圆形而弯曲，大小从圆心开始，当半径变大，其也会逐渐变大，最后形成一个开口向上的类似于抛物线的形状。

当d₁恒定，d₂为一连续的变化值时，根据图4，在满足d₁＝d₂的区域，在两块光栅的平行处，栅线会发生重合形成空白区域，同时会产生变形的菱形图案；在满足d₁>d₂的区域，栅线交替出现在重合时形成空白，两边产生的菱形弯曲程度更快，呈现出类似圆形的下半部分的图案；在满足d₁<d₂的区域，栅线同样交替出现在重合时形成空白，两边形成开口向下的类似抛物线图案，三部分图案在同一区域组合后会形成类似于圆形的特征莫尔条纹图像，其中心处为空白区域，该区域即为两光栅间距相等的位置。

旋转圆形光栅，仍然会在半径相同的位置处出现一致的特征图像，即可得到，角度θ的改变只影响条纹宽度ω，不会改变图像形状，从而减少了测量过程中角度因素的影响，使测量过程更加简单。

经过实验定标与结果分析，根据激光雕刻技术和织物密度量程选择10-18根和20-30根两种测量范围。自制的测量尺示意图如图4所示。

本测量尺分别测量了亚麻，牛津布。对比了织物分析镜和上海纺织十二厂的织物经纬密度镜的测量结果，如下表1。

表1

在最初的测量尺，我们选用的是亚克力板，采用激光雕刻的方法来制作的，如果改用透明度更好的玻璃来代替，应该效果更好。

Claims (1)

1.织物经纬密度镜测量方法，其特征在于，

其中，织物经纬密度镜测量装置，包括测量尺和织物，所述测量尺放置于织物上，所述测量尺为根据莫尔条纹原理设计和制作，能够测量一定范围内织物经纬密度的，产生效果明显的莫尔条纹，

其方法包括以下步骤：

S1：将测量尺放置于待测织物上，织物上的平行织线与测量尺的圆形光栅叠加，即平行光栅与圆形光栅相互叠加；

S2：设平行栅线的间距为d₁，圆栅线间距为d₂，叠加角度为θ，当d₁=d₂时，平行光栅叠加之间的夹角θ为一恒定值，条纹间距ω不会发生变化；

S3：测量尺与织物叠加就会形成类圆形的摩尔条纹，其圆心所对应的数值就是该织物的经纬密度值；

S4：在两栅线平行时，条纹会发生重合形成空白区域，同时会产生变形的菱形图案；

S5：两边的图案会随着圆形而弯曲，大小从圆心开始，当半径变大，其也会逐渐变大，形成一个开口向上的抛物线的形状；

S6：当d₁恒定，d₂为一连续的变化值时，在满足d₁= d₂的区域，在两块光栅的平行处，栅线会发生重合形成空白区域，同时产生变形的菱形图案；

S7：在满足d₁> d₂的区域，栅线交替出现在重合时形成空白，两边产生的菱形弯曲程度更快，呈现出圆形的下半部分的图案；

S8：在满足d₁<d₂的区域，栅线同样交替出现在重合时形成空白，两边形成开口向下的抛物线图案；

S9：两部分图案在同一区域组合后会形成类圆形的特征莫尔条纹图像，其中心处为空白区域，该区域即为两光栅间距相等的位置，找到类圆形图像的圆心在测量尺中所对应的数值即为织物的经纬密度值；

S10：旋转圆形光栅，仍然会在半径相同的位置处出现一致的特征图像，即得到，角度θ的改变只影响条纹宽度ω，不会改变图像形状，从而减少了测量过程中角度因素的影响，使测量过程简单。

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