CN113125012A - 一种深色纤维脱色显微系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种深色纤维脱色显微系统，涉及纤维检测的技术领域。本发明的深色纤维脱色显微系统，包括光源、载物台、光学放大单元、CMOS光电传感器和处理终端，所述载物台用于设置浸油纤维样品玻片，在载物台与光学放大单元之间的光路之间设置可见光/红外光切换插片，切换插片包括插板本体、第一和第二滤光片；第一滤光片为可见光透过红外光截止滤光片，第二滤光片为红外光透过可见光吸收玻璃；CMOS光电传感器将光信号转换为电信号，并通过处理终端对电信号进行处理得到纤维数字显微照片；本发明还涉及一种深色纤维脱色显微方法，其基于CMOS器件使用非化学方法，无损地达到对深色纤维的脱色成像效果，并且能够清晰反映深色纤维的纹理特征。
Description
技术领域
本发明涉及纤维检测的技术领域，更具体地说，本发明涉及一种深色纤维脱色显微系统和方法。
背景技术
我国是纺织大国，无论毛纺业还是棉纺业规模都处于世界前列。纺织品检测是整个产业链中属于质量监控的重要环节，而天然纺织纤维的显微镜检则是其中的几个主要测试项目之一。无论绒毛类纺织品还是棉麻类纺织品，纤维镜检主要靠纤维细度仪这一类显微成像设备，基于纤维表面纹理结构特征进行检测。随着近年来纺织业和印染业的快速发展，深色织物越来越多地出现在了人们的生活当中。但是深色纤维由于镜下透光性差，使得纤维表面的大量特征不能显现或不能充分显现，严重影响纤维种类识别，容易引起检验员判断错误，造成不必要的损失和纠纷。这成为了长期困扰企业和检验机构的问题。
目前，对于深色纤维主要是利用各种化学试剂进行褪色处理，国家标准《GB/T16988特种动物纤维与绵羊毛混合物含量的测定》附录B中列出了深色试样褪色处理的参考方法，但在实际操作中发现，该方法对于深色毛绒染制品基本上没有褪色效果。同时，传统的保险粉剥色是在碱性和高温条件下进行，故对毛绒纤维鳞片损伤较大。同理，双氧水也是利用其在碱性条件下的强氧化性，将染料分子上的共轭体系氧化、破坏，但同时纤维在碱性条件下，也会受双氧水强氧化作用而降解损伤。此外，还有一些研究利用匀染剂与染料的结合性，采用较大量的匀染剂通过对染料的移染来进行剥色。该方法对纤维损伤小,但只能进行轻度剥色，在很多情况下仍不能满足镜检识别需要。并且，所有这些化学试剂类的方法，都存在着环境污染与操作者健康损害的风险，以及操作过程繁琐的缺点。
在现有技术中，纤维细度仪设备(如北京和众视野公司的CU系列纤维细度仪)提供了特定型号的黑白摄像头，利用其高感光灵敏度的特点来感知纤维表面微弱的光强变化，从而显现出表面纹理，部分解决了这一问题。但是这类摄像头设备作为老旧的模拟信号时代的采集设备已经逐渐停产。并且，由于其使用的是高成本的CCD感光器件，不能与高性价比的CMOS器件抗衡，所以目前主流的数字化感光成像设备(各类数码摄像头、相机)都是基于后者的。另外，对深色染色与未染色纤维共存的样品，由于染料与纤维本身对可见光的巨大透过性差异，会造成两种纤维巨大的光信号强度差异，以至于超出成像器件动态范围，形成(对浅色纤维的)过曝光或(对深色纤维的)欠曝光，同样不能正常成像。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种深色纤维脱色显微系统和方法。
本发明的深色纤维脱色显微系统，其特征在于：包括光源、载物台、光学放大单元、CMOS光电传感器和处理终端，所述载物台用于设置浸油纤维样品玻片，在所述载物台与所述光学放大单元之间的光路之间设置有可见光/红外光切换插片，所述可见光/红外光切换插片包括插板本体，所述插板本体上设置有第一滤光片和第二滤光片；所述第一滤光片为可见光透过红外光截止滤光片，所述第二滤光片为红外透过可见光吸收玻璃；所述CMOS光电传感器将所述光学放大单元射入的光信号转换为电信号，并通过处理终端对所述电信号进行模数转换、放大和处理得到纤维数字显微照片。
其中，所述可见光/红外光切换插片设置在所述载物台与所述光学放大单元之间的光路上。
其中，所述可见光/红外光切换插片设置在所述光学放大单元内的光路上。
其中，所述可见光/红外光切换插片还包括与插板本体连接的推拉手柄。
其中，所述第一滤光片为400～700nm光透过，700nm以上光截止的滤光片。
其中，所述第二滤光片为800nm以上光透过，400～700nm光截止的滤光片。
本发明还涉及一种深色纤维脱色显微方法，其采用上述采用深色纤维脱色显微系统，对浸油纤维样品玻片利用800nm以上光透过，400～700nm光截止的第二滤光片进行滤光成像，用于显示纤维表面的纹理特征。
其中，所述纤维包括染色的纤维，或者还进一步包括未染色的纤维。
其中，所述纤维包括黑色染色的纤维。
其中，所述纤维为毛绒纤维或棉麻类纤维等。
与现有技术相比，本发明的深色纤维脱色显微系统和方法具有以下有益效果：
本发明的深色纤维脱色显微系统和方法基于当前主流的CMOS器件数码摄像头成像系统，使用非化学方法，无损地达到对深色纤维的褪色成像效果，并且能够清晰反映深色纤维的纹理特征，而且无论对深色染色纤维还是纤维本身有深色色素的情况均有效。
附图说明
图1为本发明的深色纤维脱色显微系统的结构示意图。
图2为图1的深色纤维脱色显微系统中的可见光/红外光切换插片的结构示意图。
图3a为常规数字图像系统条件下黑色染色的羊毛纤维的数字图像。
图3b为本发明的系统条件下黑色染色的羊毛纤维的显微图像。
图4a为常规数字图像系统条件下对同时存在黑色染色与未染色的羊绒纤维的样片的成像状态。
图4b为本发明的系统条件下对同时存在黑色染色与未染色的羊绒纤维的样片的成像状态。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明的深色纤维脱色显微系统和方法做进一步的阐述，以帮助本领域的技术人员对本发明的技术方案有更完整、准确和深入的理解。
实施例1
本发明的深色纤维脱色显微系统和方法的发明构思基于下列已经经过申请人验证的事实：
1.纤维细度仪使用的常规显微镜光学系统，对于红外波段(800-1100nm)有很好的透过率，CMOS感光器件本身的光谱感应范围除了可见光范围(400-700nm)，也可涵盖上述红外波段，CMOS器件摄像头能够在常规显微镜系统中很好的接收上述红外波段信号。
2.对于常见的未染色的毛绒类、棉麻类纺织纤维，其在上述设备条件下，对于浸油纤维样品玻片能够清晰呈现纤维表面特征。即，对于浸油纤维样本，常见天然纺织纤维材料本身不会对上述可见和红外波段产生影响成像的阻隔或吸收。
3.通过对大量日常印染纺织品纤维样品的测试，发现在上述设备条件下，在上述红外波段下能够清晰呈现纤维表面特征。这至少说明纺织品印染工序中的染料及助剂，多数情况下不会像对可见光波段那样对上述红外波段产生严重阻隔或吸收，从而影响成像。
4.即使对于深色与浅色纤维共存的样品，由于染料与纤维本身对上述红外波段都具有良好的透过性，所以不会造成两种纤维巨大的光信号强度差异以至于形成样品图像过曝光或欠曝光。
如图1所示，本发明的深色纤维脱色显微系统包括光源10、用于放置纤维样品波片21的载物台20、光学放大单元30、CMOS光电传感器40和处理终端50，在所述载物台20与所述光学放大单元30之间的光路之间设置有可见光/红外光切换插片60。如图2所示，所述可见光/红外光切换插片60包括金属或塑料插板本体61和推拉手柄65，所述插板本体上设置有第一滤光片62和第二滤光片63，所述第一滤光片62为可见光透过红外光截止滤光片，优选为400～700nm光透过，700nm以上光截止的滤光片，例如IRCUT片。所述第二滤光片63为红外透过可见光吸收玻璃，其具有800nm以上光透过，400～700nm光截止的特征，如HWB800。使用中，通过推拉上述切换插片，使得两个滤波片中的一个处于光路中，达到所需的脱色滤光效果。
在本发明中，所述光源10可为普通的全光谱光源，所述光源10发出的光可由聚光器聚光，并透射至位于载物台20的浸油纤维样品波片21上，为了使光源10发出的光射向聚光器，所述光源10的下方可设置有反光镜。所述聚光器由聚光镜和可变光阑组成。所述光学放大单元30包括物镜和目镜，所述物镜为干燥物镜或油浸物镜，其作用是对浸油纤维样品波片的样本进行第一次的放大，所述物镜设置在物镜转换器上。所述目镜设置在镜筒的上端，CMOS光电传感器将射入的光信号转换为电信号，并通过处理终端(内置图像处理软件的电脑)对电信号进行模数转换、放大和处理即可得到数字照片。
图中所示的可见光/红外光切换插片设置在所述光学放大单元内的光路上，当然也可以设置在光源10与所述光学放大单元30之间的光路上。
图3a、3b与图4a、4b两组对比样例，展现了深色染色(样品为黑色)的纤维，在应用“可见光透过红外截止片”与“红外透过可见光截止片”两种互补滤光片的条件下，产生的完全不同的成像效果，图3a是常规数字图像系统条件下的成像效果，纤维表面的鳞片结构完全不可见；而采用本发明的深色纤维脱色纤维系统和方法的数字图像(红外透过可见光截止片滤光成像)，则清晰展现了这些表面纹理，完全可用于检测鉴别。
进一步的，图4a、4b中还有未染色的纤维(图中上面横置那根纤维)，图4a是常规数字图像系统条件下的成像效果，它可以正常成像，而深色纤维鳞片不可见；采用本发明的深色纤维脱色纤维系统和方法的(红外透过可见光截止片滤光成像)，如图4b所示，无论未染色还是黑色染色的纤维，表面纹理都清晰可见，没有显著差异，即在常规可见光成像条件下深色、浅色纤维不可兼得(纹理特征)的矛盾，在使用“红外透过可见光截止片”滤光片的条件下被很好地解决了。
对于本领域的普通技术人员而言，具体实施例只是对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思及技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种深色纤维脱色显微系统，其特征在于：包括光源、载物台、光学放大单元、CMOS光电传感器和处理终端，所述载物台用于设置浸油纤维样品玻片，在所述载物台与所述光学放大单元之间的光路之间设置有可见光/红外光切换插片，所述可见光/红外光切换插片包括插板本体，所述插板本体上设置有第一滤光片和第二滤光片；所述第一滤光片为可见光透过红外光截止滤光片，所述第二滤光片为红外透过可见光吸收玻璃；所述CMOS光电传感器将所述光学放大单元射入的光信号转换为电信号，并通过处理终端对所述电信号进行模数转换、放大和处理得到纤维数字显微照片。
2.根据权利要求1所述的深色纤维脱色显微系统，其特征在于：所述可见光/红外光切换插片设置在所述载物台与所述光学放大单元之间的光路上。
3.根据权利要求1所述的深色纤维脱色显微系统，其特征在于：所述可见光/红外光切换插片设置在所述光学放大单元内的光路上。
4.根据权利要求1所述的深色纤维脱色显微系统，其特征在于：所述第一滤光片为400～700nm光透过，700nm以上光截止的滤光片。
5.根据权利要求1所述的深色纤维脱色显微系统，其特征在于：所述第二滤光片为800nm以上光透过，400～700nm光截止的滤光片。
6.一种深色纤维脱色显微方法，其特征在于：采用权利要求1-5任一项所述的深色纤维脱色显微系统，对浸油纤维样品玻片利用800nm以上光透过，400～700nm光截止的第二滤光片进行滤光成像，用于显示纤维表面的纹理特征。
7.根据权利要求6所述的深色纤维脱色显微方法，其特征在于：所述纤维包括染色的纤维。
8.根据权利要求7所述的深色纤维脱色显微方法，其特征在于：包括未染色的纤维。
9.根据权利要求6所述的深色纤维脱色显微方法，其特征在于：所述纤维包括黑色染色的纤维。
10.根据权利要求6所述的深色纤维脱色显微方法，其特征在于：所述纤维为毛绒纤维或棉麻类纤维。
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