一种纱线物理参数及力学性质的测试装置的制作方法

本发明涉及纱线性质的测量技术领域，具体而言，是一种纱线物理参数及力学性质的测试装置。

背景技术：

在纺织行业的生产工艺中，纱线作为纺织品加工的上游材料，常在工艺中处于拉伸状态。近年来，纱线物理性质和力学性质作为研究热点，屡被关注。其中，纱线的直径、泊松比、拉伸模量等弹性、粘滞性的表达参数是重要的物理性质参数。在分析与研究中，对织物的性能及品质的研究过程起到了关键参数的作用，其值的精准度也会影响后续研究的准确性。

目前，纱线的拉伸力学性能测试多用单纱强力仪、万能试验仪等来完成。例如，常见的纱线的初始模量是利用应力—应变曲线求切线斜率获得。但传统方法中，由纱线的静态测试参数来表征其物理参数。但纱线的性能会随工艺中状态的不同而产生差异，这些参数并不能用一个静态测量值来表征。再者，泊松比及直径的获得，均是在某一状态下进行测量或者通过理论假设条件进行计算，与实际工艺中的纱线性质相差较大，导致分析计算中精度不足。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：如何更加准确地对纱线的直径、泊松比、拉伸模量进行动态的测量。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种纱线物理参数及力学性质的测试装置，其特征在于：包括测量装置外框架，拉力计与直线导轨均固定于所述测量装置外框架上，且所述直线导轨同轴设于所述拉力计的下方，滑块可直线滑动地设于所述直线导轨上，被测的纱线的两端分别与所述拉力计上的测力头及所述滑块固结；激光测量传感器设于所述纱线一侧且可绕所述纱线周向转动。

优选地，所述纱线的两端通过瓷眼分别与所述拉力计下端的测力头及所述滑块上的与瓷眼配合的安装孔固结。

优选地，所述滑块连接丝杆，丝杆连接运动控制模块。

优选地，所述拉力计的下端和所述直线导轨的上端分别设有一连接管，两个所述连接管均通过轴承可转动地固定于所述测量装置外框架上，两个所述连接管与所述拉力计的测力头同轴设置；激光测量传感器固定于固定连接架上，固定连接架的上、下两端分别固定于上、下两个所述连接管上，电机连接其中一个所述连接管。

优选地，其中一个所述连接管上固定有带轮，所述电机通过皮带与所述带轮连接，实现传动配合。

优选地，所述电机固定于所述测量装置外框架上。

优选地，所述激光测量传感器与纱线的距离在设定的阈值范围内。

更优选地，所述运动控制模块、拉力计、激光测量传感器均连接计算机，计算机通过运动控制模块精确地控制丝杠，进而精准地控制与丝杠相连的滑块的运动，实现纱线的状态控制；拉力计测量纱线的力学性质参数。

优选地，所述电机转动，带动固定连接架及固定于固定连接架上的激光测量传感器转动，激光测量传感器以纱线为轴线转动，并采集纱线的物理参数。

优选地，所述拉力计、激光测量传感器测得的数据均传输至计算机，计算机对所述数据进行处理，实现纱线物理参数及力学性质的同步、动态测量。

与现有技术相比，本发明提供的纱线物理参数及力学性质的测试装置具有如下有益效果：

(1)本发明对纱线的直径测量是整个周向的密集采点，至少5周的数据采集，更能准确地表征纱线的截面形状特征以及直径值，所得拉伸模量值更精准；

(2)本发明装置得到的直径变化值准确度更高，得到的泊松比准确度也相应提高；

(3)本发明采用激光传感器测量直径，相对于现有的ccd相机拍照，图像处理，误差更小，结果更加精确；

(4)通过计算机控制直线导轨上的丝杆调节滑块的位置，可根据实际要求精准控制纱线状态。

附图说明

图1为本实施例提供的纱线物理参数及力学性质的测试装置正视图；

图2为本实施例提供的纱线物理参数及力学性质的测试装置侧视图；

附图标记说明：

1—拉力计，2—激光测量传感器，3—直线导轨，31—滑块，32—丝杆，4—电机，5—测量装置外框架，6—纱线，7—空心管，71—带轮，8—固定连接架。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。

图1为本实施例提供的纱线物理参数及力学性质的测试装置示意图，所述的纱线物理参数及力学性质的测试装置包括：可夹持纱线的拉力计1；非接触式、高精度的激光测量传感器2；用于调整纱线状态的直线导轨3；用于控制激光测量传感器圆周运动的电机4；测量装置外框架5；及用于数据处理和分析的计算机等模块。

拉力计1与直线导轨3均固定于测量装置外框架5上，直线导轨3同轴设于拉力计1下方，拉力计1与直线导轨3处于同一铅垂线，所述铅垂线设置于测量装置外框架5的中间位置。

直线导轨3上设有滑块31，滑块31上另固定一块打有通孔(与瓷眼配合的安装孔)的方形铝块。被测的纱线6的两端通过瓷眼分别与拉力计1下端的圆柱状的测力头及滑块31上的与瓷眼配合的安装孔固结。滑块31连接丝杆32，丝杆32连接运动控制模块。

拉力计1的下端设有一空心管7，该空心管7利用轴承固定于测量装置外框架5上。直线导轨3上端亦有一同规格的空心管7，该空心管7也利用轴承固定于测量装置外框架5上。两空心管同拉力计1的测力头保持一定的同轴度要求。

激光测量传感器2固定于“十”字型的固定连接架8上，固定连接架8的上、下两端分别固定于上、下空心管7上。激光测量传感器2与纱线6的距离在设定的阈值范围内，保证激光测量传感器2可以准确地测得纱线6的物理参数。

在上方的空心管7上固定一带轮71，电机4固定于测量装置外框架5上，电机4通过皮带9与空心管7上的带轮71连接，做传动配合。电机4转动，带动空心管7转动，进而带动固定连接架8及其上的激光测量传感器2转动。激光测量传感器2以纱线6为轴线转动。

直线导轨3的运动由计算机精确控制。计算机通过运动控制模块精确控制丝杠32，进而精准地控制与丝杠32相连的滑块31往复运动实现纱线的状态控制：伸直—张力为0，拉伸至一定牵伸比，拉伸至一定初始线张力。

拉力计1、激光测量传感器2测得的数据均传输至计算机。

测试时，电机4带动激光测量传感器2做圆周运动，转速应保证在数据采集时间内，激光测量传感器2绕纱线6转动至少5周，即至少采集5周数据，以保证结果具有一定的可靠性。根据测试数据，可测绘纱线的截面形状，测量纱线的直径、泊松比、长度方向上的拉伸模量及其他的动态参数(如粘滞性参数、弹性参数等)，以实现纱线性能及参数的同步、动态测量。

本实施例中，拉力计1的精度为0.001n。拉力计1夹持纱线的测力头与直线导轨3上连接纱线用瓷眼的安装位置同轴度达到φ0.2mm。

激光测量传感器2为非接触式、高精度的测量传感器，激光测量传感器2数据采集量设为每次采集数量为40w点，同时，电机4转速设定为4r/min。

下面以测试纱线伸直或牵伸时的等效拉伸模量为例，具体说明本实施例提供的纱线物理参数及力学性质的测试装置的使用方法。

步骤1：计算机控制直线导轨3上的滑块31运动，完成对纱线6状态的控制，在纱线6刚好伸直时，电机4带动激光测量传感器2绕纱线6转动，完成至少5周的数据采集，并将所采集的数据传输至计算机进行记录。由此得到纱线6的原直径初始数据。

步骤2：牵伸率为1％，即690mm长纱线拉伸6.9mm，并将拉力计1的数据传输至计算机记录。电机4带动激光测量传感器2绕纱线6转动，完成至少三周的数据采集，并将所采集的数据传输至计算机进行记录。此处得到纱线6在牵伸1％时的直径初始数据。

步骤3：去除其中的偶然误差数据。对记录的两组数据截取相对稳定的全周期数据段，确保测量结果的有效性及准确性。由matlab处理筛选出来的数据，绘制出不同状态下纱线截面形状，并计算出纱线等效直径。

步骤4：根据记录数据计算出相应的参数结果，如表1。

表1某涤纶长丝丝束在1％牵伸率的测试结果

应当理解的是，在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。