专利名称：纤维卷曲性能自动测试方法及其测试装置的制作方法
技术领域：
本发明属于纤维材料测试仪器领域，它提供一种纤维卷曲性能自动测试方法及其测试装置。
背景技术：
纤维卷曲是化学纤维企业生产过程中必须测试的技术质量指标。卷曲可以使短纤维纺纱时增加纤维之间的摩擦力和抱合力，使成纱具有一定的强力。卷曲还可以提高纤维和纺织品的弹性，使手感柔软，突出织物的风格。同时卷曲对织物的抗皱性、保暖性以及表面光泽的改善都有影响。天然纤维中棉具有天然转曲，羊毛具有天然卷曲，一般合成纤维表面光滑，纤维摩擦力小、抱合力差，纺纱加工困难，所以在后加工时要用机械、化学或物理方法，使纤维具有一定卷曲，以改善纤维制品的服用性能，使纺织品质地厚实、手感丰满。因此，卷曲是表示纤维性能的一项重要指标，在化学纤维生产过种中采用现代方法对纤维卷曲进行正确测试和检验，对生产过程进行有效质量控制是十分必要的。
目前现有国内测试纤维卷曲所用的YG362型纤维卷曲弹性测试仪采用传统的机械式扭力天平测试纤维受力大小，通过一系列人工操作程序，测试纤维卷曲率和卷曲弹性率，并用人工肉眼通过放大镜点数纤维试样在一定长度内的卷曲数。以上在化纤生产企业长期以来沿用的陈旧落后方法与装置，不仅测试准确度差，测试速度慢，而且操作十分不便，不可避免存在测试结果的主观人为误差，这无疑对生产过程进行有效质量控制带来不可低估的影响。
发明内容
本发明目的是提供一种纤维卷曲性能自动测试方法及其测试装置，它能自动测试纤维试样卷曲率、纤维试样卷曲弹性率和纤维试样卷曲数，以解决现有技术测试准确度差、测试速度慢等技术缺陷。
本发明解决技术问题的技术方案如下一种纤维卷曲性能自动测试方法，其特征在于是按如下步骤实现的[1]先打开纤维卷曲性能自动测试装置的电源开关14201和计算机11的电源开关，预热半小时；[2]根据纤维试样1的线密度单位dtex，按国家标准“GB/T14338-1993合成纤维卷曲性能试验方法”确定纤维试样1测试时所用的轻负荷单位cN，其值按0.0018cN/dtex计算和重负荷单位cN，如维纶、锦纶、丙纶、氯纶其值按0.05cN/dtex计算，涤纶、腈纶其值按0.075cN/dtex计算，由下机箱142上的重负荷设定拨盘14204和轻负荷设定拨盘14205分别预先设置负荷值；[3]打开机箱14的上机箱141上的有机玻璃门1411，将纤维试样1松弛地夹入上夹持器2和下夹持器3的钳口中，其上夹持器2与下夹持器3之间原始距离L为20mm，随后关闭有机玻璃门1411；[4]通过传动装置4使下夹持器3下降拉伸纤维试样1，由与上夹头2相连的测力传感器5测试纤维试样1所受张力，当测力值达到预先设置的轻负荷值时，通过微处理器7控制下夹持器3使其停止下降，并自动记取纤维试样1的初始长度L0单位mm；[5]通过手柄34转动下夹持器3并通过上、下夹持器同步转动装置10带动上夹持器2及纤维试样1转动，通过光路摄像装置9使显示器12屏幕上的纤维卷曲图像呈现最佳投影状态，此时计算机11测取在轻负荷状态下由定长背景板93所确定的25mm长度的纤维试样卷曲数；[6]通过传动装置4使下夹持器3再次下降拉伸纤维试样1，再由测力传感器5测试纤维试样1所受拉力，当测力值达到预先设置的重负荷时，下夹持器3下降停止，通过微处理器7自动记取纤维试样伸值长度L1单位mm，由所得的L0和L1值计算机11可自动计算出纤维试样卷曲率，然后下夹持器3停止运动30秒使纤维试样1持续承受预先设置重负荷，然后下夹持器3回升至上夹持器2与下夹持器3之间原始距离L为20mm的位置，使纤维试样1在松弛状态下再停留2分钟，下夹持器3再次下降拉伸纤维试样1至预先设置的轻负荷值时，通过微处理器7自动记取纤维试样回复长度L2单位mm，由所得的L0、L1和L2各值由计算机11自动计算出纤维试样弹性卷曲率，最后由打印机13打印出纤维试样卷曲率、纤维试样弹性卷曲率和纤维试样卷曲数的测试结果。
所述的纤维卷曲性能自动测试方法的测试装置，它包括由上夹持器2、放大器6、微处理器7、脉冲分配器8、计算机11、计算机11的存储器内存有图像处理和计算纤维试样卷曲率，纤维试样弹性卷曲率，测试纤维试样卷曲数的软件、显示器12、打印机13，其特征在于它还包括固装在传动装置4的套筒407上的下夹持器3、固装在下机箱142底板上面的传动装置4、固装在上机箱141底板上面的测力传感器5、固装在上机箱141底板上面的光路摄像装置9、上端部旁靠在上夹持器(2)的表面，下端部与下夹持器(3)相连的上、下夹持器同步转动装置(10)、放置在试验台面上并包罩在上夹持器2，下夹持器3，传动装置4，测力传感器5，放大器6，微处理器7，脉冲分配器8，光路摄像装置9，上、下夹持器同步转动装置10外部的机箱14。
所述的下夹持器3由固定夹块31、活动夹块32、压缩弹簧33、手柄34、带孔套筒35共同组成；所述的传动装置4由步进电机401、主动齿轮402和被动齿轮404、传动带403、丝杆405、螺块406、套筒407、导轨408、上限微动开关409、下限微动开关410、凸块411、支座412共同组成；所述的测力传感器5由电阻式传感器51、连臂52、支座53杠杆54、链钩55共同组成；
设计的测量力值分辩率为0.01mN，力值测量范围为0～2cN。
所述的光路摄像装置9由摄像头91、照明装置92、定长背景板93共同组成；所述的上、下夹持器同步转动装置(10)由上夹持器挡板(101)和连杆(102)共同组成；所述的机箱14由上机箱141、下机箱142以及通过铰链与上机箱141相连的有机玻璃门1411共同组成。
与现有技术相比本发明的优点如下1、本发明采用测力传感器取代了传统机械扭力天平测力方法，它通过预先设置的轻负荷和重负荷控制下夹器运动，使测试纤维试样卷曲率和纤维试样弹性卷曲率的操作自动进行，本发明的测试方法既准确又简便快速；2、本发明采用光路摄像装置，测试纤维试样卷曲数，从而代替了传统用人工肉眼点数纤维卷曲数的方法，提高了测试结果的准确度，减少人为误差，提高了纤维卷曲数测量的准确性；
图1为本发明的纤维卷曲性能自动测试装置示意1中，1-纤维试样，2-上夹持器，3-下夹持器，4-传动装置，5-测力传感器，6-放大器，7-微处理器，8-脉冲分配器，9-光路摄像装置，10-上、下夹持器同步转动装置，11-计算机，12-显示器，13-打印机，14-机箱；
图2为本发明的下夹持器结构示意2中，3-下夹持器，31-固定夹块，32-活动夹块，33-压缩弹簧，34-手柄，35-带孔套筒；图3为本发明的传动装置示意3中，4-传动装置，401-步进电机，402-主动齿轮，403-传动带，404-被动齿轮，405-丝杆，406-螺块，407-套筒，408-导轨，409-上限微动开关，410-下限微动开关，411-凸块，412-支座；图4为本发明的测力传感器结构示意4中，5-测力传感器，51-电阻式传感器，52-连臂，53-支点，54-杠杆，55-链钩；图5为本发明的测试纤维卷曲数的光路摄像装置示意5中，1-纤维试样，9-光路摄像装置，91-摄像头，92-照明装置，93-定长背景板；图6为本发明的上、下夹持器同步转动装置示意6中，10-上、下夹持器同步转动装置，101-上夹持器挡板，102-连杆，1-纤维试样，2-上夹持器，3-下夹持器，55-链钩；图7为本发明的机箱示意7中，14-机箱，141-上机箱，1411-有机玻璃门，142-下机箱，14201-电源开关，14202-力值显示器，14203-长度显示器，14204-重负荷设定拨盘，14205-轻负荷设定拨盘，14206-第1启动按钮，14207-第2启动按钮，14208-确认按钮，14209-零位校正按钮，14210-满度校正按钮，14211-上升按钮，14212-停按钮，14214-下降按钮，14214-复位按钮，14215-校正开关，14216-功能选择开关；图8纤维试样测试过程示意8中，1-纤维试样，2-上夹持器，3-下夹持器，L-上夹持器2与下夹持器3之间原始距离，L0-纤维试样初始长度，L1-纤维试样伸直长度，L2-纤维试样回复长度。
具体实施例方式
如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8所示，本发明提供的一种纤维卷曲性能自动测试方法及其测试装置，用于自动测试纤维试样卷曲率、纤维试样卷曲弹性率和纤维试样卷曲数。
一种纤维卷曲性能自动测试方法，其特征在于是按如下步骤实现的[1]先打开纤维卷曲性能自动测试装置的电源开关14201和计算机11的电源开关，预热半小时；[2]根据纤维试样1的线密度单位dtex，按国家标准“GB/T14338-1993合成纤维卷曲性能试验方法”确定纤维试样1测试时所用的轻负荷单位cN，其值按0.0018cN/dtex计算和重负荷单位cN，如维纶、锦纶、丙纶、氯纶其值按0.05cN/dtex计算，涤纶、腈纶其值按0.075cN/dtex计算，由下机箱142上的重负荷设定拨盘14204和轻负荷设定拨盘14205分别预先设置负荷值；[3]打开机箱14的上机箱141上的有机玻璃门1411，从上机箱141内取出上夹持器2，将纤维试样1的一端夹入上夹持器2的钳口中，再将上夹持器2重新挂回由电阻式传感器51、连臂52、支点53、杠杆54、链钩55共同组成且固装在上机箱141底板上面的测力传感器5的链钩55上，左手外拉支撑在上机箱141底板上面的下夹持器3的手柄34使下夹持器3的钳口打开，用镊子将松弛的纤维试样1的另一端放入下夹持器3的固定夹块31和活动夹块32之间，然后放开下夹持器3的手柄34，下夹持器3钳口闭合，通过下夹持器3内的弹簧33的压力握持纤维试样1的下端，其上夹持器2与下夹持器3之间原始距离L设定为20mm，随后关闭有机玻璃门1411；[4]按动固装在下机箱142上的第1启动按钮14206，由固装在下机箱142底板上面的微处理器7发出的脉冲，通过固装在下机箱142底板上面的脉冲分配器8驱动由步进电机401、主动齿轮402、传动带403、被动齿轮404、丝杆405、螺块406、套筒407、导轨408、上限微动开关409、下限微动开关410、凸块411、支座412组成且固装在下机箱142底板上面的传动装置4，传动装置4最终通过套筒407带动固装在套筒407上的下夹持器3下降拉伸纤维试样1，纤维内部拉伸力通过上夹持器2、传送至链钩55使测力传感器5输出电信号经固装在下机箱142底板上面的放大器6放大后送至微处理器7，当纤维试样1所受拉伸力达到预先设置的轻负荷值时，通过微处理器7控制下夹持器3使其停止下降，固装在下机箱142上的长度显示器14203显示纤维试样1在轻负荷时的纤维试样初始长度L0值，并由微处理器7自动记取纤维试样1的纤维试样初始长度L0值单位mm；[5]此时固装在上机箱141底板上面的光路摄像装置9的照明装置92照射纤维试样1，摄像头91摄取纤维试样1的图像信号，接着通过手柄34转动下夹持器3并通过上、下夹持器同步转动装置10带动上夹持器2，使纤维试样1绕其自身轴转动，使计算机11的显示屏12上纤维试样1的卷曲形态达到最佳投影状态，按动下机箱142底板上面的确认按钮14208，计算机11自动测取在轻负荷状态下由定长背景板93所确定的25mm长度的纤维试样卷曲数。
按动固装在下机箱142上的第2启动按钮14207，下夹持器3由传动装置4带动再次下降至纤维试样1所受拉力达到预先设置的重负荷时，通过微处理器7控制下夹持器3使下夹持器3停止下降，长度显示器14203显示纤维试样1在重负荷时的纤维试样伸直长度L1值，并由微处理器7自动记取纤维试样1的纤维试样伸直长度L1值单位mm，由所得的L0和L1值通过计算机11可自动计算出纤维试样卷曲率， 然后使下夹持器3在纤维试样1承受预先设置的重负荷状态下停止30秒，下夹持器3再上升返回至上夹持器2与下夹持器3之间原始距离L为20mm的位置，使纤维试样1在松驰状态下再停止2分钟，下夹持器3再次下降拉伸纤维试样1至预先设置的轻负荷值时，长度显示器14203显示纤维试样回复长度L2值，并由微处理器7自动记取纤维试样1的纤维试样回复长度L2值单位mm，由所得的L0、L1和L2各值由计算机11自动计算出纤维试样卷曲弹性率， 最后由放置在试验台面上的打印机13打印出纤维试样卷曲率、纤维试样弹性卷曲率和纤维试样卷曲数的测试结果。
如图1所示，所述的纤维卷曲性能自动测试方法的测试装置，它包括由上夹持器2、放大器6、微处理器7、脉冲分配器8、计算机11、计算机11的存储器内存有图像处理和计算纤维试样卷曲率，纤维试样弹性卷曲率，测试纤维试样卷曲数的软件、显示器12、打印机13，其特征在于它还包括固装在传动装置4的套筒407上的下夹持器3、固装在机箱14底板上面的传动装置4、固装在上机箱141底板上面的测力传感器5、固装在上机箱141底板上面的光路摄像装置9、上端部旁靠在上夹持器2的表面，下端部与下夹持器3相连的上、下夹持器同步转动装置10、放置在试验台面上并包罩在上夹持器2，下夹持器3，传动装置4，测力传感器5，放大器6，微处理器7，脉冲分配器8，光路摄像装置9，上、下夹持器同步转动装置10，外部的机箱14；如图2所示，所述的下夹持器3由固定夹块31、活动夹块32、压缩弹簧33、手柄34、带孔套筒35共同组成；固定夹块31与带孔套筒35相连，活动夹块32中部与带孔套筒35中的压缩弹簧33相连，活动夹块32的下部又与手柄34相连，整体通过带孔套筒35固装在传动装置4的套筒407上方；如图3所示，所述的传动装置4由步进电机401主动齿轮402和被动齿轮404、传动带403、丝杆405、螺块406、套筒407、导轨408、上限微动开关409、下限微动开关410、凸块411、支座412共同组成；该装置的步进电机401固装在支座412上，其输出头端与主动齿轮402相连，传动带403既与主动齿轮402相连又与被动齿轮404相连，被动齿轮404与丝杆405相连，螺块406分别与丝杆405、套筒407、凸块411相连且其右部通过横臂连一滚珠套简便于在导轨408上作上、下运动，导轨408的下端固装在支座412上，套筒407上端的直杆与下夹持器3相连，以便带动下夹持器3作上、下运动，上限微动开关409和下限微动开关410均支撑在支座412上，凸块411随螺块406运动至上下极限位置时会分别接触上限微动开关409和下限微动开关410以此来自动控制下夹持器3停止运动；如图4所示，所述的测力传感器5由电阻式传感器51、连臂52、支座53、杠杆54、挂钩55共同组成；其电阻式传感器51一端通过支架支撑在上机箱141底板上面，上端与连臂52相连，连臂52与杠杆54相连，杠杆54的一端与支座53相连，杠杆54的另一端与链钩55相连，支座53通过支架支撑在上机箱141底板上面，测力传感器5所设计的测量力值分辩率为0.01mN，力值测量范围为0～2cN；如图5所示，所述的光路摄像装置由摄像头91、照明装置92、定长背景板93共同组成；其摄像头91、照明装置92和定长背景板93均通过一支架固装在上机箱141底板上面；如图6所示，所述的上、下夹持器同步转动装置10由上夹持器挡板101和连杆102共同组成；当通过手柄34以上、下夹持器钳口连线为中心转动下夹持器3时，与下夹持器3相连的连杆102随着转动，连杆102的转动又带动上夹持器2挡板101转动，上夹持器2挡板101因其端部旁靠在上夹持器2的表面，故能带动上夹持器2转动，又由于上夹持器2悬挂在能自由转动的链钩55上，致使上夹持器2和下夹持器3同步转动并使所夹持的纤维试样1能绕自身轴线转动，这样不仅通过光路摄像装置9在显示器12屏幕上可获得纤维卷曲的最清晰图像，而且保证了纤维试样卷曲数的可靠测试结果；如图7所示，所述的机箱14由上机箱141、下机箱142以及通过铰链与上机箱141相连的有机玻璃门1411共同组成；在下机箱142面板上固装有电源开关14201、力值显示器14202、长度显示器14203、重负荷设定拨盘14204、轻负荷设定拨盘14205、第1启动按钮14206、第2启动按钮14207、确认按钮14208、零位校正按钮14209、满度校正按钮14210、上升按钮14211、停按钮14212、下降按钮14214、复位按钮14214、校正开关14215、功能选择开关14216；其上机箱141与下机箱142相连为一体。
仪器开机后，为使测试程序从起始处开始进行，需按复位按钮14214；仪器使用前要将校正开关14215上拨，通过零位校正按钮14209和满度校正按钮14210以及力值显示器14202进行仪器力值的零位和满度校正；上升按钮14211、停按钮14212、下降按钮14214为需要下夹持器3上升、下降、停止运动时进行手动控制的按钮；功能选择开关14216可根据纤维试样1要求，当仅需测试纤维试样卷曲率和纤维试样卷曲数而不需测试纤维试样弹性卷曲率时，功能选择开关14216下拨，当三者同时测试时，功能选择开关14216上拨。
权利要求
1.一种纤维卷曲性能自动测试方法，其特征在于是按如下步骤实现的[1]先打开纤维卷曲性能自动测试装置的电源开关(14201)和计算机(11)的电源开关，预热半小时；[2]根据纤维试样(1)的线密度单位dtex，按国家标准“GB/T14338-1993合成纤维卷曲性能试验方法”确定纤维试样(1)测试时所用的轻负荷单位cN，其值按0.0018cN/dtex计算和重负荷单位cN，如维纶、锦纶、丙纶、氯纶其值按0.05cN/dtex计算，涤纶、腈纶其值按0.075cN/dtex计算，由下机箱(142)上的重负荷设定拨盘(14204)和轻负荷设定拨盘(14205)分别预先设置负荷值；[3]打开机箱(14)的上机箱(141)上的有机玻璃门(1411)，将纤维试样(1)松弛地夹入上夹持器(2)和下夹持器(3)的钳口中，其上夹持器(2)与下夹持器(3)之间原始距离L为20mm，随后关闭有机玻璃门(1411)；[4]通过传动装置(4)使下夹持器(3)下降拉伸纤维试样(1)，由与上夹头(2)相连的测力传感器(5)测试纤维试样(1)所受张力，当测力值达到预先设置的轻负荷值时，通过微处理器(7)控制下夹持器(3)使其停止下降，并自动记取纤维试样(1)的初始长度L0单位mm；[5]通过手柄(34)转动下夹持器(3)并通过上、下夹持器同步转动装置(10)带动上夹持器(2)及纤维试样(1)转动，通过光路摄像装置(9)使显示器(12)屏幕上的纤维卷曲图像呈现最佳投影状态，此时计算机(11)测取在轻负荷状态下由定长背景板(93)所确定的25mm长度的纤维试样卷曲数；[6]通过传动装置(4)使下夹持器(3)再次下降拉伸纤维试样(1)，再由测力传感器(5)测试纤维试样(1)所受拉力，当测力值达到预先设置的重负荷时，下夹持器(3)下降停止，通过微处理器(7)自动记取纤维试样伸值长度L1单位mm，由所得的L0和L1值计算机(10)可自动计算出纤维试样卷曲率，然后下夹持器(3)停止运动30秒使纤维试样(1)持续承受预先设置重负荷，然后下夹持器(3)回升至上夹持器(2)与下夹持器(3)之间原始距离L为20mm的位置，使纤维试样(1)在松弛状态下再停留2分钟，下夹持器(3)再次下降拉伸纤维试样(1)至预先设置的轻负荷值时，通过微处理器(7)自动记取纤维试样回复长度L2单位mm，由所得的L0、L1和L2各值由计算机(11)自动计算出纤维试样弹性卷曲率，最后由打印机(13)打印出纤维试样卷曲率、纤维试样弹性卷曲率和纤维试样卷曲数的测试结果。
2.根据权利要求1所述的纤维卷曲性能自动测试方法的测试装置，它包括由上夹持器(2)、放大器(6)、微处理器(7)、脉冲分配器(8)、计算机(11)、计算机(11)的存储器内存有图像处理和计算纤维试样卷曲率，纤维试样弹性卷曲率，测试纤维试样卷曲数的软件、显示器(12)、打印机(13)，其特征在于它还包括固装在传动装置(4)的套筒(407)上的下夹持器(3)、固装在下机箱(142)底板上面的传动装置(4)、固装在上机箱(141)底板上面的测力传感器(5)、固装在上机箱(141)底板上面的光路摄像装置(9)、上端部旁靠在上夹持器(2)的表面，下端部与下夹持器(3)相连的上、下夹持器同步转动装置(10)、放置在试验台面上并包罩在上夹持器(2)，下夹持器(3)，传动装置(4)，测力传感器(5)，放大器(6)，微处理器(7)，脉冲分配器(8)，光路摄像装置(9)，上、下夹持器同步转动装置(10)外部的机箱(14)。
3.根据权利要求2所述的纤维卷曲性能自动测试方法的测试装置，其特征在于所述的下夹持器(3)由固定夹块(31)、活动夹块(32)、压缩弹簧(33)、手柄(34)、带孔套筒(35)共同组成。
4.根据权利要求2所述的纤维卷曲性能自动测试方法的测试装置，其特征在于所述的传动装置(4)由步进电机(401)、主动齿轮(402)和被动齿轮(404)、传动带(403)、丝杆(405)、螺块(406)、套筒(407)、导轨(408)、上限微动开关(409)、下限微动开关(410)、凸块(411)、支座(412)共同组成。
5.根据权利要求2所述的纤维卷曲性能自动测试方法的测试装置，其特征在于所述的测力传感器(5)由电阻式传感器(51)、连臂(52)、支座(53)杠杆(54)、链钩(55)共同组成。设计的测量力值分辩率为0.01mN，力值测量范围为0～2cN。
6.根据权利要求2所述的纤维卷曲性能自动测试方法的测试装置，其特征在于所述的光路摄像装置(9)由摄像头(91)、照明装置(92)、定长背景板(93)共同组成。
7.根据权利要求2所述的纤维卷曲性能自动测试方法的测试装置，其特征在于所述的上、下夹持器同步转动装置(10)由上夹持器挡板(101)和连杆(102)共同组成。
8.根据权利要求2所述的纤维卷曲性能自动测试方法的测试装置，其特征在于所述的机箱(14)由上机箱(141)、下机箱(142)以及通过铰链与上机箱(141)相连的有机玻璃门(1411)共同组成。
全文摘要
本发明属于纺织测试仪器领域，它涉及一种纤维卷曲性能自动测试方法及其测试装置，该测试方法是通过预先设置的轻负荷和重负荷，在测力传感器分别检测该负荷的情况下，自动控制下夹持器下降、上升和停止运动，自动记取纤维试样初始长度、纤维试样伸直长度和纤维试样回复长度，由计算机计算纤维试样卷曲率和纤维试样卷曲弹性率，同时采用光路摄像技术由计算机自动读取纤维试样卷曲数。该测试装置由上夹持器、下夹持器、传动装置，测力传感器、放大器、微处理器、脉冲分配器、光路摄像装置、上，下夹持器同步转动装置、计算机、显示器、打印机、机箱共同组成。采用本发明可显著提高化学纤维卷曲性能指标的测试准确度和自动化程度。
文档编号G01N33/36GK101029860SQ20071003865
公开日2007年9月5日 申请日期2007年3月29日 优先权日2007年3月29日
发明者李汝勤, 凌峥, 黄友山, 徐国良, 高军, 吴林根, 过玉清, 吴慈仙 申请人:上海新纤仪器有限公司