一種棉纖維細度檢測裝置的設計應用

〔喀什地區(qū)纖維檢驗所，新疆喀什844000〕

一、引言

棉纖維細度是棉花紡織性能的重要指標，棉纖維的粗細決定了纖維的比表面積，進而影響纖維的吸濕性和染色性能。纖維越細，其比表面積越大，纖維的吸濕性和染色性越好；纖維較細，紡織成紗結構較均勻，單紗斷裂比強度越高。在一定的條件下，纖維越細，單根紗線斷面內(nèi)纖維根數(shù)越多，摩擦越大，成紗力學性能越強，但是在紡紗過程中也容易扭結、折斷而產(chǎn)生棉結、短纖維。為此，棉纖維的粗細不僅影響纖維強度、伸長度，并且與其剛性、彈性等有關。纖維細度的不同，也會極大地影響紡織成紗后織物的手感和外觀。現(xiàn)階段，研制開發(fā)一種操作簡單、效率高、能夠快速測試棉纖維細度的檢測儀器，是當前棉紡織企業(yè)的迫切要求。

二、技術背景

目前，測量棉纖維細度的方法大致可以有以下幾種：

（一）稱重法

一定量束纖維在規(guī)定的隔距下，中段定長切斷后稱取重量，利用顯微鏡或者投影儀計算根數(shù)，根據(jù)根數(shù)和重量計算出細度。

（二）氣流儀法

在規(guī)定的條件下，利用氣流通過棉纖維產(chǎn)生的壓力差經(jīng)過公式推導算出纖維比表面積，從而得出纖維的平均直徑。

（三）光學投影法

將棉纖維通過顯微光學投影屏成像，放大圖像后人工或自動測量單根纖維直徑。

（四）單根纖維振動法測量纖維線密度

采用弦振蕩原理測量在一定振弦長度和張力下的棉纖維固有振動頻率，通過弦振動公式測算出單根纖維細度。

三、棉纖維細度檢測裝置的設計

本文所述一種棉纖維細度檢測裝置要解決的技術問題是提供一種結構簡單、成本低、操作簡便的纖維細度測試方法，解決目前測試技術中存在的問題。

棉纖維細度檢測裝置包括控制系統(tǒng)、攝像機、纖維切片器、光電模塊、顯微鏡、處理器模塊、打印機。一是采用傳統(tǒng)光學測量，纖維切片后通過光電模塊采集測量，處理器模塊計算出平均值和變異系數(shù)，外接打印機可打印測試結果；二是借助計算機與顯微鏡專用攝像機，纖維切片后通過顯微鏡與高分辨率顯微鏡專用攝像機相連接，數(shù)據(jù)由計算機處理完成纖維直徑和截面積的測試，兩種測量方式可以同時測量。

1.所述顯微鏡、攝像機、計算機、打印機按照檢測數(shù)據(jù)處理順序依次相連；

2.所述顯微鏡、光電模塊、處理器模塊、計算機按照打印機處理順序依次相連；

3.所述顯微鏡包括鏡座、載物臺、壓緊裝置、三目觀察頭（含物鏡、目鏡等）；

4.所述顯微鏡的目鏡通過特殊接口與所述攝像機相連，攝像機為顯微鏡專用攝像機；

5.所述纖維切片測量臺用于將纖維切片，截取待檢測的棉花纖維橫截面、縱向外觀特征；

6.所述光電模塊設置在顯微鏡測量臺上，包括發(fā)光裝置和光電接收裝置。發(fā)光裝置用于照射待檢測的棉纖維橫截面，光電接收裝置接收穿過棉纖維橫截面后透射光，將光信號轉換為電信號發(fā)送至處理模塊；

7.所述處理器模塊為單片機，處理器模塊將光電模塊的信號進行儲存并發(fā)送給計算機，由專業(yè)軟件計算得出數(shù)據(jù)后，打印機進行打印；

8.所述顯微鏡為檢測專用顯微鏡，該顯微鏡需采用三目觀察頭，保證其不僅可通過目鏡直接觀察，還可配置高清晰攝像頭連接計算機在顯示器上直接觀察并計算；

9.所述攝像頭為顯微鏡專用高清數(shù)字攝像頭，支持目前所有主流操作系統(tǒng)，多種主要語言國家的操作界面，如中文，英文，德文、俄文、日文等操作界面。通過USB連接計算機，將顯微鏡下的圖像傳輸至計算機進行實時顯示，同時可隨時抓拍圖像。

10.主要技術指標：測量倍率為2倍，500倍；測量范圍2μm～200μm；測量方式為自動測量、手動測量、多點測量、單點測量。

四、具體實施方式

下面結合圖1對新型棉纖維細度檢測裝置做進一步說明。

圖1 新型結構棉纖維細度檢測裝置示意圖

1.如圖1所示，本實例是一種棉纖維細度檢測裝置，包括顯微鏡1、攝像機2、計算機3、纖維切片測量臺（在圖中未示出）、光電模塊5、處理器模塊6、打印機4。

2.顯微鏡1、攝像機2、計算機3、打印機4依次相連；

3.顯微鏡1、光電模塊5、處理器模塊6、打印機依次相連；

4.顯微鏡1包括鏡座、載物臺、壓緊裝置、物鏡、目鏡等；

5.顯微鏡1的目鏡通過特殊接口與攝像機2相連，攝像機2為工業(yè)高清攝像機；

6.纖維切片測量臺用于放置纖維切片，可以截取待檢測的棉花纖維橫截面，獲取纖維縱向外觀特征；

7.光電模塊5設置在顯微鏡1上，包括發(fā)光管和光電管（在圖中未示出）；其中，發(fā)光管用于照射待檢測的棉花纖維樣品，光電管用于接收穿過纖維樣品后透射光；

8.處理器模塊6為單片機，處理器模塊6將光電管的信號進行儲存并發(fā)送給計算機，由軟件處理數(shù)據(jù)后，打印機進行打印。

五、結論

本文所述一種棉纖維細度檢測裝置設計與現(xiàn)有技術相比優(yōu)勢在于同時進行兩種測量方式：一是傳統(tǒng)光學測量，僅通過顯微鏡測量臺、光電模塊、處理器模塊、打印機，即可測量并打印出纖維細度數(shù)據(jù)；二是借助計算機與顯微鏡專用攝像機，將顯微鏡與計算機通過高分辨率顯微鏡專用攝像機相連直接在顯示器上觀測纖維形態(tài)，實時顯示每根纖維的實測直徑并可實時抓圖，檢測纖維的平均值、變異系數(shù)、標準差，試驗結束即可得到最終報表，無需人工計算。實現(xiàn)纖維樣品在計算機屏幕上可視，操作方便簡單，避免了操作人員的眼部疲勞。

與傳統(tǒng)的光學投影法相比，棉纖維細度檢測裝置可以同時進行兩種測量形式，不但數(shù)據(jù)處理效率高，并且可以最大程度減少人為因素影響，降低誤差，提高數(shù)據(jù)的準確性。☆