CN1206526C - 激光棉花长度测量仪 - Google Patents

Abstract

一种激光棉花长度测量仪，包括底座、罩盖、取样器、光源、拖摆驱动机构、光电接收装置，其特点是还设有微电脑控制系统，采用按键或鼠标操作，微电脑控制自动测量，使用方便，能同时给出棉花的光电长度、跨距长度、短纤维率等长度指标，测量精度高，而且成本不高，可推广至一般棉业工厂和采购部门广泛使用。

Description

激光棉花长度测量仪

技术领域

本发明与棉花质量检测有关，特别是一种激光棉花长度测量仪。

背景技术

棉花长度指标通常由光电长度、跨距长度、短纤维率、主体长度和平均长度等指标来表明。目前国家标准棉的长度标准主要是依靠进口机器HVI900棉花大容量测试仪来制作，是目前最先进的棉花测试仪，但该机器价格昂贵，大约150万元一台，只有在科研机构和标准棉制作部门才拥有，无法在棉花收购系统和一般工厂推广使用。

目前国内棉花长度测量仪器有三种：一、Y146光电长度测量仪，是国内上世纪八十、九十年代的产品，它只能测量光电长度，而且机器稳定性差，测量误差大，不能满足棉花分等级的长度标准的要求；二、530型纤维长度照影仪，只能测量棉花的跨距长度，进口价约三万美元/台；三、短纤维率测量是利用Y111罗拉式长度分析仪，将棉花梳直之后，人工逐根测量，然后统计计算，费工费时，不能满足日益发展的棉花行业的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服上述现有技术的缺点，提供一种激光棉花长度测量仪，它应具有下列特点：

1、结构小巧，携带方便；

2、微电脑控制自动测量，鼠标或按键操控，数据存储，液晶显示结果或打印输出；

3、测量精度高，重复误差小，可同时给出棉样的光电长度、跨距长度和短纤维率等棉花长度指标；

4、成本低，可推广至一般纺织工厂和棉花收购机构使用。

本发明的技术解决方案如下：

一种激光棉花长度测量仪，包括底座、罩盖、光源、取样器、拖摆驱动机构、光电接收装置，其特点是：

①.所述的拖摆驱动机构，包括：在底座后部偏离中心线的位置设有一马达固定支架，其上固定一步进马达，该底座的中部前后分别设有横向导轨支架，在该两导轨支架的两端纵向地设有两导轨，该两导轨上设有可移动的拖摆，该步进马达之轴通过一连轴器连接一丝杠，该丝杠活动地设在导轨支架上，该丝杠与拖摆的螺孔相啮合，该拖摆的上端安置该取样器，该拖摆的下端装设有光栅尺的动光栅，在底座上设有与该动光栅相对应的光栅读出装置；

②.所述的光电接收装置是由多块光电池组成的光电池组线阵，安装在底座位于两导轨支架之间的II形光电池支架上；

③.所述光源的构成是：在所述底座后部位于光电池组线阵的中垂线上设置的一半导体激光二极管，该激光二极管发出的激光束经一柱面镜展宽，经45°透光板入射到45°反射镜，再反射并覆盖整个光电池组线阵，而45°透光板的部分反射光作参考光由监测硅光电池接收，经A/D变换器转成数字光强信号输入微电脑；

④.还设有微电脑控制系统，包括微电脑、键盘或鼠标、显示屏及其他电子线路，在底座的前部装设有包括微电脑在内的电路板，在罩盖的正面设置一显示屏；

⑤.工作时，该微电脑，根据事先设定的程序驱动步进马达，该马达通过连轴器带动丝杠旋转，进而使拖摆在导轨上滑动，光栅尺的动光栅和取样器亦随之一起运动，动光栅的位置表示取样器的位置，并由光栅读出装置向微电脑输出位置信号；当棉样进入测试起始位置时，微电脑发出脉冲调制信号驱动脉冲电源供给激光二极管，该激光二极管发出脉冲激光，其发光强度由监测硅光电池检测，其相对光强数据由A/D变换器转成数字信号输入该电脑，同时光电池组线阵中各光电池独自接收的光信号分别通过A/D变换器送入微电脑，动光栅的位置信号也送入微电脑，该微电脑根据设计每隔一定距离取样一次，将上述数据存入微电脑的静态存储器(SRAM)中，并进行数据处理。

所述的光电接收装置是由若干个长条形的硅光电池纵向排列成一光敏面形硅光电池接收器，该面形硅光电池接收器固定在一II形光电池支架上；而相应的光源则安装在一光源托架上，该光源托架与拖摆的上端固定连接，该拖摆的下端固定所述动光栅，该拖摆可在导轨支架支撑的矩形导轨上滑动，该拖摆的螺孔与所述丝杠相啮合。

所述的取样器固设在取样器支架上。

利用上述的激光棉花长度测量仪测量棉花长度的方法，其特点是包括下列步骤：

①.打开电源，通过键盘或鼠标启动该微电脑，该微电脑根据设定的程序启动激光棉花长度测量仪；

②.取样器在尚未夹持棉样时，微电脑按设定的测量程序进行测试，各光电池获得一系列光强信号[Inm]₀，用作数据处理时各光电池的加权系数；

③.利用国家标准棉样进行一系列测试，获得一系列光强信号经数据处理形成一系列标准棉吸收率曲线，并标明该标准棉样的光电长度、跨距长度和短纤维率等指标，存入微电脑的数据库中；

④.将待测棉样按规定要求挂在取样器上，微电脑按设定的程序边测试边数据处理，形成待测吸收率曲线；

⑤.将该待测吸收率曲线与数据库中标准棉吸收率曲线比对处理，最后将待测棉样的光电长度、跨距长度和短纤维率等数据显示在显示屏上或送打印机打印输出。

本发明的技术效果：

1、发明采用激光二极管作光源，光源的强度和方向性都优于发光二极管光源，而且激光二极管发射的光束经过一45°透光板时，透光板的部分反射光被用作参考光束，被监测光电池检测的反映发光强度的信号经A/D变换后输入微电脑，自动进行调整，可保证取样测试过程光源的稳定性，可大大减小光源随时间的漂移；

2、采用微电脑控制的脉冲调制电源供给激光二极管构成脉冲调制光源，这有利于减小外来杂光的影响；没有光源的热稳定漂移问题，可以使本测量仪做到即开即测，克服了普通Y146光电长度仪需要开机预热半小时后才可进行测量的缺点；

3、采用狭长的硅光电池线阵作光电接收装置，有利于对棉样长度范围内的光透过率的灵敏度的处理，光电池组线阵是由若干相互独立的光电池组成的，每个光电池独自接收的光信号分别通过A/D变换器送入微电脑，尽管各光电池的灵敏度不同，但通过加权处理后，就可克服各光电池由于灵敏度不同带来的误差，同时，由于各光电池相互独立，微电脑可以获得棉样光透过率横向分布曲线，有利于数据处理。

4、尤其是采用光扫描方式结构时，棉样在测试过程中不动，可避免棉样运动产生的抖动对测量带来的误差。

附图说明

图1是本发明激光棉花长度测量仪实施例1结构侧视示意图。

图2是实施例1俯视示意图。

图3是本发明实施例1微电脑控制框图。

图4是本发明实施例2结构侧视示意图。

图5是实施例2的俯视示意图。

图6是本发明实施例2微电脑控制框图。

图中：

1-底座         11-电路板

2-罩盖         21-正面

3-取样器       31-取样器支架    32-棉样

4-光源         41-激光二极管    42-柱面透镜

43-45°透光板  44-45°反射镜    45-监测硅光电池

46-脉冲电源    47-光源托架

5-拖摆驱动机构 51-步进马达      52-马达固定支架

53-连轴器      54-丝杠

55-拖摆        551-拖摆螺孔     552-联接块

56-导轨支架    57-导轨          571-矩形导轨

58-光栅尺              581-动光栅         582-光栅读出装置

6-光电接收装置         61-П形光电池支架

62-光电池线阵          63-光电池

64-面形硅光电池接收器

7-微电脑控制系统       70-微电脑

71-键盘或鼠标          72-显示屏

73-D/A变换器          74、75-A/D变换器

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图对本发明作进一步说明。

图1和图2是本发明激光棉花长度测量仪实施例1的结构示意图。由图可见，本发明激光棉花长度测量仪包括底座1、罩盖2、取样器3、光源4、拖摆驱动机构5、光电接收装置6和微电脑控制系统7，其特点是：

①.所述的拖摆驱动机构5，包括：在底座1后部偏离中心线的位置设有一马达固定支架52，其上固定一步进马达51，该底座1的中部前后分别设有横向导轨支架56，在该两导轨支架56的两端纵向地设有两条导轨57，该两导轨57上设有可移动的拖摆55，该步进马达51之轴通过一连轴器53连接一丝杠54，该丝杠54活动地设在导轨支架56上，该丝杠54与拖摆55的螺孔551相啮合，该拖摆55的上端安置该取样器3，该拖摆55的下端装设有光栅尺58的动光栅581，在底座1上设有与该动光栅581相对应的光栅读出装置582；

②.所述的光电接收装置6是由四块光电池63组成的光电池组线阵62，安装在底座1位于两导轨支架56之间的II形光电池支架61上；

③.所述光源4的构成是：在所述底座1后部位于光电池组线阵62的中垂线上设置的一半导体激光二极管41，该激光二极管41发出的激光束经一柱面镜42展宽，经45°透光板43入射到45°反射镜44，再反射并覆盖整个光电池组线阵62，而45°透光板43的部分反射光作参考光由监测硅光电池45接收，经A/D变换器75转成数字光强信号输入微电脑70；

④.还设有微电脑控制系统7，包括微电脑70、键盘或鼠标71、显示屏72及其他电子线路，在底座1的前部装设有包括微电脑70在内的电路板11，在罩盖2的正面21设置一显示屏72。

图3是本实施例1的微电脑控制框图。

工作时，该微电脑70根据事先设定的程序驱动步进马达51，该马达51通过连轴器53带动丝杠54旋转，进而使拖摆55在导轨57上滑动，光栅尺58的动光栅581和取样器3亦随之一起运动，动光栅581的位置表示取样器3的位置，并由光栅读出装置582向微电脑70输出位置信号；当棉样32进入测试起始位置时，微电脑通过D/A变换器73发出脉冲调制信号驱动脉冲电源46给激光二极管41供电，该激光二极管41发出脉冲激光，其发光强度由监测硅光电池45检测，其相对光强数据由A/D变换器75转成数字信号输入该电脑70，同时光电池组线阵62中各光电池63独自接收的光信号分别通过A/D变换器74送入微电脑70，动光栅581的位置信号也送入微电脑70，该微电脑70根据设计每隔一定距离，例如0.1mm取样一次，将上述数据存入微电脑70的静态存储器(SRAM)中，并进行数据处理。

本发明测量棉花长度的方法包括下列步骤：

①.打开电源后，通过键盘或鼠标71启动该微电脑70，该微电脑70根据设定的程序启动激光棉花长度测量仪；

②.取样器3在尚未夹持棉样32时，微电脑70按设定的测量程序进行测试，各光电池获得一系列光强信号[Inm]₀，用于数据处理时作各光电池63的加权系数；

③.利用国家标准棉样进行一系列测试，获得一系列光强信号经数据处理形成一系列标准棉吸收率曲线，并标明该标准棉样的光电长度、跨距长度和短纤维率等指标，存入微电脑的数据库中；

④.将待测棉样32按规定要求挂在取样器3上，微电脑70按设定的程序边测试边数据处理，形成待测吸收率曲线；

⑤.将该待测吸收率曲线与数据库中标准棉吸收率曲线比对处理，最后将待测棉样32的光电长度、跨距长度和短纤维率等数据显示在显示屏72上或送打印机打印输出。

图4和图5是本发明实施例2的结构示意图。图6是实施例2的微电脑控制方框图。由图可见，实施例2和实施例1在结构上基本相同，实施例2和实施例1相比最根本的区别就是棉样32挂置在取样器3上后，在整个测量过程中，棉样32是固定不动的，测量过程是由激光二极管41发出的线状激光束对棉样32进行扫描，由面形硅光电池接收器64的各光电池63独自接收光信号分别通过A/D变换器74转成数字信号输入微电脑70的过程。由此在结构上有相应的变化：

1、所述的光电接收装置6是由若干长条形硅光电池63纵向排列成一光敏面形硅光电池接收器64，该面形硅光电池接收器64固定在一П形光电池支架61上并位于取样器3的下方，其光敏面的长度和宽度略大于取样器3中待测棉样32的长度和宽度。

2、相应的光源则安装在一光源托架47上，该光源包括一半导体激光二极管41、柱面透镜42、45°透光板43、45°反射镜44及监测硅光电池45，该激光二极管41发出的激光束经柱面透镜42展宽，45°透光板43入射到45°反射镜44而折反向下形成一线状激光束照射棉样32，其透射光被面形硅光电池接收器64接收，其组成的各光电池63独自地接收光信号分别通过A/D变换器74转成数字信号输入微电脑70中。

3、该光源托架47固定安装在拖摆55的上端，该拖摆55的下端固定所述动光栅581，在底座1上对应地安设光栅读出装置582，该拖摆55可滑动地安装在一矩形导轨571上，该导轨571安装在导轨支架56上，该拖摆55的螺孔551与所述丝杠54相啮合。

4实施例2的电脑控制框图也略有变化，如图6所示。

实施例2较实施例1的最大优点是测量过程中，棉样不动，只足扫描线状测量光束和动光栅由马达拖动而运动，因而可避免棉样运动产生抖动对测量带来的误差。

本发明采用按键或鼠标操作，微电脑控制自动测量，使用方便，能同时给出棉花的光电长度、跨距长度、短纤维率等长度指标，测量精度高，而且成本不高，可推广至一般棉业工厂和采购部门广泛使用。

Claims (3)

1、一种激光棉花长度测量仪，包括底座(1)、罩盖(2)、取样器(3)、光源(4)、拖摆驱动机构(5)、光电接收装置(6)，其特征在于：

①.所述的拖摆驱动机构(5)，包括：在底座(1)后部偏离中心线的位置设有一马达固定支架(52)，其上固定一步进马达(51)，该底座(1)的中部前后分别设有横向导轨支架(56)，在该两导轨支架(56)的两端纵向地设有两导轨(57)，该两导轨(57)上设有可移动的拖摆(55)，该步进马达(51)之轴通过连轴器(53)连接一丝杠(54)，该丝杠(54)活动地设在导轨支架(56)上，该丝杠(54)与拖摆(55)的螺孔(551)相啮合，该拖摆(55)的上端安置所述的取样器(3)，该拖摆(55)的下端装设有光栅尺(58)的动光栅(581)，在底座(1)上设有与该动光栅(581)相对应的光栅读出装置(582)；

②.所述的光电接收装置(6)是由多块光电池(63)组成的光电池组线阵(62)，安装在底座(1)位于两导轨支架(56)之间的П形光电池支架(61)上；

③.所述光源(4)的构成是：在所述底座(1)后部位于光电池组线阵(62)的中垂线上设置的一半导体激光二极管(41)，该激光二极管(41)发出的激光束经一柱面镜(42)展宽，经45°透光板(43)入射到45°反射镜(44)，再反射并覆盖整个光电池组线阵(62)，而45°透光板(43)的部分反射光作参考光由监测硅光电池(45)接收，经A/D变换器(75)转成数字光强信号输入微电脑(70)；

④.还设有微电脑控制系统(7)，包括微电脑(70)、键盘或鼠标(71)、显示屏(72)及其电子线路，在底座(1)的前部装设有包括微电脑(70)在内的电路板(11)，在罩盖(2)的正面(21)设置显示屏(72)；

⑤.工作时，通过键盘或鼠标(71)启动该微电脑(70)，该微电脑(70)根据事先设定的程序驱动步进马达(51)，该马达(51)通过连轴器(53)带动丝杠(54)旋转，进而使拖摆(55)在导轨(57)上滑动，光栅尺(58)的动光栅(581)和取样器(3)随之一起运动，动光栅(581)的位置表示取样器(3)的位置，并由光栅读出装置(582)向微电脑(70)输出位置信号；当棉样(32)进入测试起始位置时，微电脑(70)发出脉冲调制信号通过D/A变换器(73)驱动脉冲电源(46)给激光二极管(41)供电，该激光二极管(41)发出脉冲激光，其发光强度由监测硅光电池(45)检测，其相对光强数据由A/D变换器(75)转成数字信号输入该微电脑(70)，同时光电池组线阵(62)中各光电池(63)独自接收的光信号分别通过A/D变换器(74)送入微电脑(70)，动光栅(581)的位置信号也送入微电脑(70)，该微电脑(70)根据设计每隔一定距离取样一次，将上述数据存入微电脑(70)的静态存储器(SRAM)中，并进行数据处理。

2、根据权利要求1所述的激光棉花长度测量仪，其特征在于所述的光电接收装置(6)是由若干个长条形的硅光电池纵向排列成一光敏面形硅光电池接收器(64)，该面形硅光电池接收器(64)固定在一П形光电池支架(61)上；而相应的光源(4)则安装在一光源托架(47)上，该光源托架(47)与拖摆(55)的上端固定连接，该拖摆(55)的下端固定所述动光栅(581)，该拖摆(55)可滑动地安装在导轨支架(56)支撑的矩形导轨(571)上，该拖摆(55)的螺孔(551)与所述丝杠(54)相啮合，而取样器(3)则与拖摆(55)脱离，固定不动。

3、根据权利要求2所述的激光棉花长度测量仪，其特征在于所述的取样器(3)固设在取样器支架(31)上。

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