智能織物氣密性測試儀的研制

何 翔

(準邦檢測儀器(揚州)有限公司，江蘇 揚州 225000)

0 引言

隨著生活水平的提高,人們對于織物在各種情況下的透氣性能有了越來越高的要求。在紡織品行業中,目前市場上雖然已有類似織物脹破性能測試儀、織物靜水壓測試儀、織物透氣量測試儀等儀器,但還未出現可用于測試織物防水透氣性能的產品,且智能化的儀器在紡織行業還處于起步階段,需要更為深入的研究與開發。

準邦檢測儀器(揚州)有限公司從實際出發,根據用戶的需求,為其訂制研發了一臺專用于測試織物防水透氣性能的產品——智能織物氣密性測試儀。此產品滿足當前客戶的需求,其檢測功能和運行穩定性得到了客戶的充分認可。

1 儀器測試原理及工作流程

1.1 測試原理

智能織物氣密性測試儀的測試原理如圖1所示,測試樣品平放于上、下兩筒的法蘭之間,上筒注入2 L水,排水閥門W1關閉,進水閥門W2不斷通水,以壓縮下筒內空氣,當壓力增大到一定程度時,空氣會穿過測試樣品,以氣泡形式在上筒內冒出,此時壓力傳感器記錄的下筒空氣壓力值與測試面積相結合,可得此樣品的透氣性能值。

圖1 智能織物氣密性測試儀的測試原理

1.2 工作流程

儀器工作流程如圖2所示[1],現對主要流程做簡要描述:

1-增壓裝置;2,15,16-水位傳感器;3,11-水泵;4,10,14-電磁閥;5-下筒;6-排水管;7-溢流水槽;8-上筒;9-過濾器;12-攝像頭;13-水箱;17-樣品;18-壓力傳感器

(1) 手動放置樣品17,平鋪樣品17并置于下筒5上表面。

(2) 上筒壓緊:氣缸推動上筒8下移壓住樣品17,使樣品17外邊緣分別與上筒8和下筒5壓緊;電磁閥14打開后,水箱13內的水因自重進入上筒8大約2 L;水位不斷上升,觸發水位傳感器15時電磁閥4關閉,停止進水,上筒8內的水保持約2 L。

(3) 下筒加壓:氣體增壓裝置1工作,內置水箱13內的水被壓進下筒5,使下筒5內的水位上升的同時擠壓水位上方的空氣,空氣透過樣品17上表面時會產生氣泡。

(4) 記錄數據:攝像頭12捕捉到氣泡的同時,系統自動記錄下壓力傳感器18當前的氣壓值,測試結束(此過程也可以在人眼觀察到屏幕上氣泡產生瞬間,手動按鍵記錄氣壓值,實現手動和自動功能供客戶選擇)。

(5) 上、下筒排水:電磁閥10和電磁閥4打開,使上筒8、下筒5均與水箱13連通,水泵11和水泵3同時工作抽水至水箱13,其中上筒8抽水管路中設有過濾器9,用于過濾上筒8水中的樣品毛線等雜質,延長循環水的使用壽命。當水快要排盡上筒8內的水位觸發水位傳感器16時,水泵11停止抽水,同時電磁閥10關閉以防管內的水倒流;下筒5內的水位觸發水位傳感器2時,水泵3停止抽水,電磁閥4關閉以防管內的水倒流。

(6) 上筒復位:氣缸垂直向上拉回上筒8,上筒8和下筒5將保持一定距離,以便人手進行取出樣品17或放置樣品17操作;此時上筒8內會有少量未排盡的水,經環形溢流水槽7的外接排水管6流出。

(7) 手動取出樣品。

2 主要功能介紹

2.1 加水排水

加水排水系統設有儲水水箱,液面降于一定位置時屏幕提示加水。水分兩路分別進入上、下筒,上筒為自重進水,實驗結束后,經泵排出,且在回路中由過濾器過濾上筒水中的雜質,并排至水箱,且上筒底部設有傳感器用于檢測水是否排盡;下筒為增壓泵將水壓入筒內,同時下筒內的氣壓傳感器實時檢測壓力,實驗結束后由泵將水排至水箱,同樣設有傳感器用于檢測水是否排盡。

2.2 試樣壓緊

智能織物氣密性測試儀結構示意圖如圖3所示[2],上筒向下運動,壓緊下筒,樣品置于兩筒之間平鋪,此推動力由單作用氣缸產生,卸去氣壓氣缸復位向上提起。該產品測試部分的主體結構采用了懸臂式結構,可將測試部分充分暴露在前端,方便測試人員進行樣品的裝、取操作。當懸臂連桿受到向上反作用力時會發生微量彈性形變,此時上筒與下筒前端面的間隙會略大于后端間隙;上筒與懸臂連桿的連接采用旋轉軸連接,可避免因采用剛性連接造成上筒與下筒的間隙不一問題,從而保證上、下筒在測試過程中的密封性。

圖3 智能織物氣密性測試儀結構示意圖

2.3 圖像處理

圖像處理系統組成框圖見圖4,主要包括工業攝像頭、圖像分析軟件、光源控制器、壓力傳感器和打印機。當環境光較暗或較亮時,光源控制器可自動調節燈光的明暗以滿足圖像檢測的要求。工業攝像頭拍攝到圖像后,實時傳送給圖像分析軟件進行分析判斷是否有氣泡生成,識別完成后軟件自動記錄壓力傳感器的數值,并將相關數值一起打印輸出。

圖4 圖像處理系統組成框圖

2.4 數據分析

儀器的圖像處理流程如圖5所示,在對圖片進行處理前,先進行程序初始化;當測試程序開始時,即對畫面進行錄像拍攝(如圖6所示),并通過軟件對拍攝內容持續進行檢測分析,直至檢測到樣品表面有氣泡生成;記錄當前下筒中空氣壓力值,即空氣通過樣品瞬間的壓力值;軟件保存相關數據并發送命令給打印機將測試數據輸出。

圖5 儀器的圖像處理流程圖

圖6 攝像頭持續檢測畫面范圍

3 測試效果

測試效果如圖7所示,從氣泡冒出瞬間效果圖可以看出,在圓形樣品范圍內有氣泡冒出,且已被系統準確識別,并用紅框標記出來。

4 儀器特點及優勢

(1) 該儀器是專門用于測試織物防水透氣性能的設備,自動化程度高,可對2 mm以下不同厚度樣品進行測試;體積小,便于在空間有限的實驗室環境中排布。

(2) 智能識別氣泡。運用先進的機器視覺圖像識別技術,自動記錄整個過程中液面的狀態,隨時調取查看,無需人工進行實時觀察,減少了實驗的失誤率。

(3) 操作便捷。裝樣后可一鍵操作實現自動測試、自動讀數;測試完成后,機械機構自動復位,方便操作人員取出樣品。減少了測試過程過多的人為操作,從而保證了每次測試過程的一致性。

(4) 循環水路具有過濾功能。水作為工作介質,其使用壽命能明顯延長,并保護整個回路中的電磁閥、泵等關鍵控制元件和執行元件,使其能夠長期可靠地工作。

(5) 運行穩定、安全。采用低噪聲低抖動元器件,減震性能良好,整個儀器運行平穩。同時考慮到操作人員的人身安全,氣缸操作按鈕采用雙按鈕雙手操作,避免單手操作設備可能造成的危險后果。

5 結語

智能織物氣密性測試儀為一鍵自動運行儀器,創新應用機器視覺圖像識別技術于織物防水透氣性測試中,使得測試工作更可靠、便捷,改變了傳統手動設備體積大、安全性低、運行不穩定的現狀。同時,創新應用了懸臂式結構,開放式的外觀使裝樣和取樣更方便、更安全。采用專用樣品夾持器,基本杜絕了裝、取樣時對于手部的傷害。

智能織物氣密性測試儀是目前市場上較為先進的新產品,目前已得到多家使用單位的好評,并一致認為其運行穩定,測試結果可靠,在紡織行業中具有一定的推廣應用價值。