用于纱线弯曲与摩擦及条干与毛羽的组合测量装置与方法
【专利摘要】本发明涉及用于纱线弯曲与摩擦及条干与毛羽的组合测量装置与方法，该装置由导纱机构、毛羽测量机构、条干测量机构、力测量机构、牵引卷绕机构和底板组件构成，以及对应形态与力的信号采集、驱动控制、处理系统和计算机构成；实现该装置的方法是通过导纱机构导纱和牵引卷绕机构牵引纱线，通过毛羽测量机构水平托持并摄取纱线的表面毛羽，经处理系统获取毛羽指数；通过条干测量机构的电容极板获得纱线的条干均匀度；通过力测量机构的压针和双托辊组成的弯曲机构弯曲纱线，获得纱线抗弯力；通过力测量机构的摩擦辊与纱线摩擦，获得输入摩擦辊前、后的纱线的张力，获得纱线摩擦系数。本发明特点是测量为光学、电学与力学的组合测量。
【专利说明】用于纱线弯曲与摩擦及条干与毛羽的组合测量装置与方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种测量纱线的弯曲和摩擦、以及条干和毛羽的测量装置与方法，属于纺织精密计量仪器【技术领域】。
【背景技术】
[0002]纱线表面的毛羽数量和分布、弯曲性能、摩擦性能和条干均匀度不仅决定着纱线的品质质量，而且影响纱线制品(如服装面料)的成形加工过程，如纱线上浆后的分绞、织造过程中的开口、经纱断头率、染色均匀性以及最终成品的外观、手感和使用性能。因此，对纱线表面的毛羽、弯曲性能、摩擦性能和条干均匀度的测量和定量化表征，具有重要的实际意义。
[0003]目前，国内外测量纱线上述性能的仪器主要采取单机单测单指标为主，如纱线毛羽测试仪器主要是基于投影计数法，全毛羽光电法以及数字图像处理法方法，测量仪器有:瑞士 Uster_Tester3 型纱线测试仪(Zellweger Uster.Hairiness Test with the UsterTester3.Application Manual, 1989, (9)),该仪器是通过检测毛羽散射的光通量的大小和变化来获得纱线单位长度内的毛羽总量；德国zweigle的(G566)毛羽测试仪(A.Barella，A.Egio, L.Castro and J.M.Gelabert.Textile Res.J., 1989, 59, 711),该仪器是首次同时在纱线12个长度区间对毛羽计数测试；国产的YG172纱线毛羽测试仪(陈香云，张毅.YG172型毛羽仪简介.陕西纺织.2005(2)),该测试仪采用了光学投影计数法进行纱线毛羽的测定。纱线弯曲测试典型的是Peirce的悬臂梁法(Peirce F T.The handle ofcloth as a measurable quantity.J.Text.1nst., 1930, 21),但在测试中，纱线头端易退捻，影响测试结果。纱线摩擦性质的测试仪器有斜面法测试仪，该测试在铺置滑块和斜面板上的纱线时，张力大小不一，密度稀疏不匀都会引起测试结果的差异。纱线的条干均匀度测量仪器主要是Uster-4型条干仪(徐国香，Uster_4条干仪的测试及应用.毛纺科技，2007，9)和CTT纱线传导系统等。
[0004]上述实验仪器和方法仅用于测量单项指标，所用的纱线试样是不同的，也就是说，上述弯曲性能、毛羽、条干和摩擦测量时所用的纱线虽然是同一种原料，但是不同的纱线管；但很显然，纱线的这些性能和结构均是有差异的，即使是同一个批次的纱线其性能和结构也有差异。故采用不同纱管测得的各自的单向力学性能和结构，归总为同一纱管纱线的性能，引起误差。因此，有必要针对同一纱管的纱线，同时测量器力学性能和形态结构，有助于纱线结构和性能的表征，其结果将更加准确。从而解决传统的单机单侧单指标的测量所造成的浪费试样、增加机台和成本，更重要是的多项性能和结构的测试过程繁琐，操作复杂，造成研究和分析纱线的综合性能的误差。
[0005]因此，从实用和理论研究中，都有必要研究和开发能实现纱线表面毛羽、条干均匀度、弯曲性能和摩擦性能的原位组合测量装置和方法。这样的装置既能减少仪器占地面、降低成本、节约实验试样、简化实验操作从而提高检测效率，又能实施同样的单次测量，避免了更换试样和更换测量仪器而造成的系统误差和操作误差，提高测量的精确性和稳定性。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种用于纱线表面毛羽、条干均匀度、弯曲性能和摩擦性能的组合测量装置和方法，解决传统纱线的上述性能与结构因分离测量而造成纱线综合品质指标的表征误差，可对纱线的毛羽、条干、弯曲和摩擦性能实施客观、快速的测量。
[0007]为了达到上述目的，本发明的一个技术方案是提供了 一种用于纱线弯曲与摩擦及条干与毛羽的组合测量装置，包括固定在底板组件上的导纱机构、毛羽测量机构、条干测量机构、力测量机构和牵引卷绕机构，其特征在于:
[0008]纱线出导纱机构后进入毛羽测量机构，该毛羽测量机构包括暗箱，在暗箱两侧分别设有处于随意平衡态的第一导纱托辊和第二导纱托辊，纱线绕经第一导纱托辊后进入暗箱，出暗箱后绕经第二导纱托辊出毛羽测量机构，在暗箱内设有高频数码CCD摄像头及照明光源，照明光源位于高频数码CCD摄像头的对侧，纱线由照明光源与高频数码CCD摄像头之间通过，由牵引卷绕机构的丝杆驱动高频数码CCD摄像头垂直移动，调节最佳拍摄距离；
[0009]纱线出毛羽测量机构后进入条干测量机构，该条干测量机构包括至少一对用于感应不同粗细纱线通过的电容信号以获得纱线的条干不匀率的电容极板和第三导纱托辊，纱线由电容极板间穿过后绕经第三导纱托辊出条干测量机构进入力测量机构；
[0010]力测量机构包括摩擦辊、压针、前托针、后托针、第一力传感器、第二力传感器、第三力传感器、限位辊、双托辊和导纱压辊，纱线进入力测量机构后依次绕经限位辊、一对双托辊及至少四个导纱压辊后出力测量机构，相邻两个导纱压辊组成一组导纱压辊组，固定不动的摩擦辊位于相邻两组导纱压辊组之间；由压针对位于一对双托辊间的纱线形成下压力，压针固接在第一力传感器上，通过第一力传感器获得纱线的抗弯力，纱线绕经一组导纱压辊组后，由前托针对该组导纱压辊组上的纱线形成上托力，前托针固接在第二力传感器上，通过第二力传感器获得输入摩擦辊前的纱线的松边张力，纱线出该组导纱压辊组后再绕经摩擦辊后进入相邻一组的导纱压辊组，由后托针对该导纱压辊组上的纱线形成上托力，后托针固接在第三力传感器上，通过第三力传感器获得经摩擦辊后的纱线的紧边张力，根据所获得紧边张力、松边张力及纱线覆盖在摩擦辊表面的弧段相对摩擦辊截面圆中心的中心角，获得纱线与摩擦辊的摩擦系数；
[0011 ] 纱线出力测量机构后进入牵弓I卷绕机构收线。
[0012]优选地，所述导纱机构包括导纱钩、前导纱辊和阻尼转盘，纱线出底板组件上的纱管支杆后由导纱钩导向至前导纱辊，再依次绕经前导纱辊及阻尼转盘后出导纱机构，其中，由阻尼转盘对纱线施加预加张力，预加张力范围为0.01cN/tex-50cN/tex。
[0013]优选地，所述的照明光源提供平行光束照射在纱线上；所述的高频CCD摄像头为高精度摄像器，每秒拍摄次数范围为10帧/秒-10000帧/秒，通过分析所述的高频CXD摄像头拍摄的图片，获得纱线表面的毛羽指数。
[0014]优选地，一对所述的电容极板之间的间距范围为2mm-20mm，每块电容极板的宽度和长度均大于8cm。
[0015]优选地，在所述的前导纱辊、阻尼转盘、第一导纱托辊、第二导纱托辊、第三导纱托辊、摩擦辊、压针、前托针、后托针、限位辊、双托辊、和导纱压辊的表面刻有多个凹形的环形结构，通过该环形结构使得纱线沿着同一方向被输送，并防止纱线在垂直于输送方向上发生滑动；根据纱线粗细不同确定所述环形结构的半径，其范围为0.1mm-1Omm ;所述的第一导纱托辊、第二导纱托辊、第三导纱托辊、限位辊和双托辊与纱线接触的最低点位置位于同一水平线上；所述的双托棍间的距离在2mm-20mm范围内可调；所述的压针相对所述的双托棍的垂直距离在Imm-1Omm范围内可调；所述的双托棍和压针组合实施纱线的弯曲，通过与压针相连的。
[0016]优选地，所述的摩擦辊、导纱压辊、前托针和后托针构造纱线与摩擦辊表面的摩擦，且纱线覆盖在摩擦辊表面的弧段相对摩擦辊截面圆中心的中心角为180° ;所述的与前托针相连的第二力传感器，所述的与后托针相连的第三力传感器；根据所获得松边张力、紧边张力和中心角，可获得纱线与摩擦辊的摩擦系数。
[0017]优选地，所述的第一力传感器、第二力传感器和第三力传感器为高精度力传感器，所述的第一力传感器的测量范围为O?200cN，精度为0.0lcN ;所述的第二力传感器和第三力传感器的测量范围均为O?500cN，精度为0.0lcN0
[0018]本发明的另一个技术方案是提供了一种上述的用于纱线弯曲与摩擦及条干与毛羽的组合测量装置的应用，其特征在于，用于纱线的弯曲性能、摩擦性能、毛羽和条干的测量。
[0019]本发明的另一个技术方案是提供了一种采用上述的一种用于纱线弯曲与摩擦及条干与毛羽的组合测量装置的测量方法，其特征在于，包括如下步骤:
[0020](a)设定好阻尼转盘的预加张力，选定好前导纱辊、阻尼转盘、第一导纱托辊、第二导纱托辊、第三导纱托辊、摩擦辊、压针、前托针、后托针、限位辊、双托辊和导纱压辊的表面的凹形的环形结构的半径；选定好第一力传感器、第二力传感器和第三力传感器的量程；设定高频CCD摄像头的拍摄次数；设定电容极板的间距，所述的双托棍间的距离；所述的压针相对双托棍的垂直距离m ;通过手动旋转丝杆驱动高频数码CCD摄像头垂直移动，调节最佳拍摄距离；设定所述的卷绕辊的线速度；
[0021](b)将纱管插在纱管支杆上，沿着前导纱辊、阻尼转盘、第一导纱托辊、第二导纱托辊、第三导纱托辊、限位辊、双托辊、压针、导纱压辊、前托针、摩擦辊、后托针导向到卷绕辊上，并固定在卷绕辊；
[0022](c)打开照明光源，启动步进电机驱动卷绕辊转动，带到纱线转动；同步启动第一力传感器、第二力传感器和第三力传感器获得力值，并启动高频数码CCD摄像头拍摄纱线形态，启动电容极板获得纱线细度不匀的电信号；
[0023](d)根据高频数码CCD摄像头拍摄纱线形态，获得纱线的毛羽指数；电容极板感应纱线细度不匀的电信号，获得纱线的细度不匀；根据第一力传感器的力值获得表征纱线硬挺的抗弯力值；根据第二力传感器和第三力传感器的感应力值，获得纱线的摩擦系数。
[0024]本发明的测量原理在于:通过导纱机构导纱和牵引卷绕机构牵引纱线，使用毛羽测量机构水平托持并通过该机构的高频数码CXD摄像头摄取纱线的表面毛羽，经处理系统获取毛羽指数；通过条干测量机构水平牵引纱线并通过该机构的电容极板感知不同粗细纱线的电容信号变化，获得纱线的条干均匀度；通过力测量机构的压针和双托辊组成的弯曲机构弯曲纱线，获得由传感器采集的纱线的抗弯力；通过力测量机构的摩擦辊与纱线摩擦，由与前托针相连的力传感器感应输入导纱压辊前的纱线张力，并由与后托针相连的力传感器感应输出导纱压辊后的纱线的张力，获得纱线的摩擦系数。本发明的特点是测量为光学、电学与力学的组合测量，且机构精巧、测量简便、快速、实时。
[0025]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0026]a、本发明实现纱线表面毛羽、条干均匀度、弯曲性能和摩擦性能的同机测试，可以节约占地，降低成本，简化操作过程，提高检测效率，减少了系统和操作误差；
[0027]b、本发明通过暗箱和照明光源的辅助，使用高频摄像头实现了水平运动的纱线的高清晰度表面图像的获取；
[0028]C、本发明利用三个力传感器的组合测试方法，实现对纱线弯曲性能和摩擦性能的快速实时测量；
[0029]d、本发明可以根据纱线的规格，设定纱线的预加张力和压针的高度，对纱线的适应性好；
[0030]e、本发明测试结果的重复性和再现性优良；
[0031]f、本发明实现了纱线在两端受约束且被施加微张力的条件下测试弯曲性能，避免了纱线因退捻、扭曲对测量结果的影响，测试更加准确。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]图1用于纱线弯曲与摩擦及条干与毛羽的组合测量装置的示意图；
[0033]图2为毛羽测量机构侧视图；
[0034]图3为条干测量机构侧视图；
[0035]图4为双托棍和压针组成的纱线弯曲的侧视图；
[0036]图5为导纱压辊、摩擦辊、前托针和后托针组成的纱线摩擦的侧视图；
[0037]图6为用于导纱的辊和针的表面凹形形态示意图；
[0038]图7为用于纱线弯曲与摩擦及条干与毛羽的组合测量装置的硬件流程示意图；
[0039]图8为用于纱线弯曲与摩擦及条干与毛羽的组合测量装置的软件流示意图；图中:
[0040]1-导纱机构、11-导纱钩、12-前导纱辊、13-阻尼转盘，2_毛羽测量机构、21-高频数码CXD摄像头、22-照明光源、23-第一导纱托辊、24-第二导纱托辊、25-暗箱，3-条干测量机构、31-电容极板、32-第三导纱托辊，4-力学测量机构、40-摩擦辊、41-压针、42-前托针、43_后托针、44_第一力传感器、45-第二力传感器、46-第三力传感器、47-限位棍、48-双托辊、49-导纱压辊，5-牵引卷绕机构、51-卷绕辊、52-步进电机，61-底板、62-纱管支杆、63-纱管底座、64-定位销。
【具体实施方式】
[0041]下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0042]以下实施例均使用了如图1至图8所示的一种用于纱线弯曲与摩擦及条干与毛羽的组合测量装置，由导纱机构1、毛羽测量机构2、条干测量机构3、力测量机构4、牵引卷绕机构5和底板组件6，以及对应形态与力的信号采集、驱动控制、处理系统和计算机构成；[0043]所述的底板组件6由底板61、纱管支杆62、纱管底座63和定位销64构成，所述的纱管支杆62固定在纱管底座63上，所述的纱管底座63固定在底板61上；
[0044]所述的导纱机构I包括导纱钩11、前导纱辊12和阻尼转盘13，所述的导纱钩11、前导纱辊12和阻尼转盘13均固定在底板61上；
[0045]所述的毛羽测量机构2包括高频数码CXD摄像头21、照明光源22、第一导纱托辊23、第二导纱托辊24和暗箱25 ;所述的暗箱25固定在底板61上，内固有高频数码CCD摄像头21和照明光源22 ;所述的第一导纱托辊23和第二导纱托辊24均固定在底板61上，且为随意平衡态；所述的随意平衡态是指转动物体相对于转轴而言质量分布是均匀的，即当转动停止时可以停留在任意位置，或其表面受到切向力作用时就发生转动；
[0046]所述的条干测量机构3包括电容极板31和第三导纱托辊32，所述的电容板31固定在底板61上，所述的第三导纱托辊32固定在底板61上，且为随意平衡态；
[0047]所述的力测量机构4包括摩擦辊40、压针41、前托针42、后托针43、第一力传感器44、第二力传感器45、第三力传感器46、限位辊47、双托辊48和导纱压辊49，所述的摩擦辊40通过定位销64固定在底板61上，所述的摩擦辊40不能转动；所述第一力传感器44 一端固接压针4，另一端固定于底板61上；所述第二力传感器45 —端固接前托针42，另一端固定于底板61上；所述第三力传感器46 —端固接后托针43，另一端固定于底板61上；所述的限位辊47、双托辊48和导纱压辊49均固定在底板61上，且为随意平衡态；
[0048]所述的牵引卷绕机构5包括卷绕辊51、步进电机52和丝杆7，所述的卷绕辊51和步进电机52均固定在底板61上，且通过步进电机52驱动卷绕辊51转动，所述的卷绕辊51的线速度范围为0.lm/min-400m/min ;所述的丝杆7通过手动旋转驱动高频数码(XD摄像头21垂直移动，调节最佳拍摄距离。
[0049]所述的阻尼转盘13是对纱线施加的预加张力，预加张力范围为0.0lcN/tex_50cN/tex ；
[0050]所述的暗箱25可防止箱体外的光线入射进来；所述的照明光源22提供平行光束照射在纱线上；所述的闻频CCD摄像头21为闻精度摄像器，每秒拍摄次数范围为10巾贞/秒-10000帧/秒；通过分析所述的高频CXD摄像头21拍摄的图片，获得纱线表面的毛羽指数。
[0051]所述的电容极板31的间距范围为2mm-20mm，极板的宽度和长度均大于8cm ;所述的电容极板31感应通过的不同粗细纱线的电容信号，获得纱线的条干不匀率。
[0052]所述的前导纱辊12、阻尼转盘13、第一导纱托辊23、第二导纱托辊24、第三导纱托辊32、摩擦辊40、压针41、前托针42、后托针43、限位辊47、双托辊48、导纱压辊49表面刻有多个凹形的环形结构，在于沿着同一方向输送纱线，防止纱线在沿着辊或针的轴线方向的表面滑动；所述的凹形半径根据纱线粗细不同可进行选择，半径范围为0.1mm-1Omm ；所述的第一导纱托辊23、第二导纱托辊24、第三导纱托辊32、限位辊47和双托辊48与纱线接触的最低点位置位于同一水平线上；所述的双托辊48中间设有压针41，所述的双托棍48间的距离可调，范围为2mm-20mm ;所述的压针41相对双托棍的垂直距离可调，范围为Imm-1Omm ;所述的双托棍48和压针41组合实施纱线的弯曲，通过与压针41相连的第一力传感器44获得纱线的抗弯力值。
[0053]所述的摩擦辊40、导纱压辊49、前托针42和后托针43构造纱线与摩擦辊40表面的摩擦，且纱线覆盖在摩擦辊40表面的弧段相对摩擦辊40截面圆中心的中心角为180° ；所述的与前托针42相连的第二力传感器45获得通过输入摩擦辊40前的纱线的松边张力，所述的与后托针43相连的第三力传感器36获得经摩擦辊40后的纱线的紧边张力；根据所获得紧边张力、松边张力和中心角，可获得纱线与摩擦辊40的摩擦系数。
[0054]所述的第一力传感器44、第二力传感器45和第三力传感器46为高精度力传感器，所述的第一力传感器44的测量范围为O?200cN，精度为0.0lcN ;所述的第二力传感器45和第三力传感器46的测量范围均为O?500cN，精度为0.0lcN0
[0055]信号采集、驱动控制和处理系统由电信号采集模块、转动驱动控制模块、界面操作与参数设置模块，及计算控制、处理、分析的基本功能模块构成；可驱动转动机构，尤其是带动卷绕辊51的转动，并完成电信号的采集处理、实时显示与存储、界面操作程序控制、测量设置。其中步进电机的控制由计算机程序构成，完成卷绕辊51的精密转动；转动由数/模转换卡、放大器/滤波器和驱动电路构成，以完成卷绕辊的转动；条干测量机构3的电容极板31与力测量机构4的第一力传感器44、第二力传感器45和第三力传感器46的电信号由模/数转换卡、放大器/滤波器和信号采集电路完成，完成纱线细度与抗弯力、摩擦力的采集；毛羽测量机构2的高频数码CCD摄像头21摄取的纱线形态信号由图像采集卡、放大器/滤波器和信号采集电路完成，完成纱线的毛羽采集；电信号采集和图像信号采集的信号传输到计算机。通过形态与力的信号采集、驱动控制、处理系统和计算机等的处理分析，可获得纱线的毛羽指数，纱线的条干不匀或称为细度不匀，即纱线沿着轴线方向，单位长度的质量不匀、细节数、粗节数和结杂数，纱线的摩擦系数，纱线的平均抗弯力和弯曲刚度；据此还可获得沿着纱线长度方向的相应的特征曲线为毛羽指数-位移曲线、细度-位移曲线、抗弯力-位移曲线和摩擦系数-位移曲线。
[0056]实施例118tex棉纱的毛羽、条干、抗弯力与摩擦系数测量
[0057]本发明的装置的示意图如图1所示，该装置中的前导纱辊12、第一导纱托辊23、第二导纱托辊24、第三导纱托辊32、限位辊47、双托辊48、压针41、前托针42、导纱压辊49、摩擦辊40和后托针43的轴剖面示意图如图6所示，并选定好上述辊和针的凹形半径为3mm ；设定好阻尼转盘13的预加张力为0.05cN/tex ;选定好第一力传感器44的量程为IOOcN,精度为0.0lcN ;选定好第二力传感器45和第三力传感器46的量程均为300cN，精度为0.0lcN ;设定高频CXD摄像头21的拍摄次数为50帧/秒；设定电容极板31的间距为4mm ；所述的双托棍48间的距离为8mm ;所述的压针41相对双托棍的垂直距离为3mm ;通过手动旋转丝杆7驱动高频数码CCD摄像头21垂直移动至最清晰拍摄纱线形态的距离；设定所述的卷绕棍51的线速度为40m/min。
[0058]将棉纱管插在纱管支杆62上，依次沿着前导纱辊12、阻尼转盘13、第一导纱托辊23、第二导纱托辊24、第三导纱托辊32、限位辊47、双托辊48、压针41、导纱压辊49、前托针42、摩擦辊40、后托针43导向到卷绕辊51上，并固定在卷绕辊51 ;打开照明光源22，启动步进电机52驱动卷绕棍51转动,带到纱线转动；同步启动第一力传感器44、第二力传感器45和第三力传感器46获得力值，并启动高频数码CCD摄像头21拍摄纱线形态，启动电容极板31获得纱线细度不匀的电信号；根据高频数码CCD摄像头21拍摄纱线形态，获得纱线的毛羽指数-位移曲线；电容极板31获得纱线细度不匀的电信号，获得纱线的细度-位移曲线；根据第一力传感器44的力值Tl获得表征纱线硬挺的抗弯力-位移曲线；根据第二力传感器45的感应力值T2和第三力传感器46的感应力值Τ3，获得纱线的摩擦系数-位移曲线，其中摩擦系数结果为1η(Τ3/Τ2)/π ;从而可获得纱线的毛羽指数、条干不匀、抗弯力和摩擦系数等指标，测试结果见表I所述。
[0059]实施例226tex棉纱的毛羽、条干、抗弯性能与摩擦系数测量
[0060]本发明的装置的示意图如图1所示，该装置中的前导纱辊12、第一导纱托辊23、第二导纱托辊24、第三导纱托辊32、限位辊47、双托辊48、压针41、前托针42、导纱压辊49、摩擦辊40和后托针43的轴刨面示意图如图6所示，并选定好上述辊和针的凹形的半径为8mm ;设定好阻尼转盘13的预加张力为0.5cN/tex ;选定好第一力传感器44的量程为80cN，精度为0.0lcN ;选定好第二力传感器45和第三力传感器46的量程均为400cN，精度为0.0lcN ;设定高频CXD摄像头21的拍摄次数为100帧/秒；设定电容极板31的间距为6mm ;所述的双托棍48间的距离为IOmm ;所述的压针41相对双托棍的垂直距离为4mm ;通过手动旋转丝杆7驱动高频数码CXD摄像头21垂直移动至最清晰拍摄纱线形态的距离；设定所述的卷绕棍51的线速度为60m/min。
[0061]将棉纱管插在纱管支杆62上，依次沿着前导纱辊12、阻尼转盘13、第一导纱托辊23、第二导纱托辊24、第三导纱托辊32、限位辊47、双托辊48、压针41、导纱压辊49、前托针
42、摩擦辊40、后托针43导向到卷绕辊51上，并固定在卷绕辊51。打开照明光源22，启动步进电机52驱动卷绕棍51转动,带到纱线转动；同步启动第一力传感器44、第二力传感器45和第三力传感器46获得力值，并启动高频数码CCD摄像头21拍摄纱线形态，启动电容极板31获得纱线细度不匀的电信号。根据高频数码CCD摄像头21拍摄纱线形态，获得纱线的毛羽指数-位移曲线；电容极板31获得纱线细度不匀的电信号，获得纱线的细度-位移曲线；根据第一力传感器44的力值Tl获得表征纱线硬挺的抗弯力-位移曲线；根据第二力传感器45的感应力值T2和第三力传感器46的感应力值T3，获得纱线的摩擦系数-位移曲线，其中摩擦系数结果为1η(Τ3/Τ2)/π ;从而可获得纱线的毛羽指数、条干不匀、抗弯力和摩擦系数等指标，测试结果见表I所述。
[0062]实施例318.5tex粘胶纱的毛羽、条干、抗弯性能与摩擦系数测量
[0063]本发明的装置的示意图如图1所示，该装置中的前导纱辊12、第一导纱托辊23、第二导纱托辊24、第三导纱托辊32、限位辊47、双托辊48、压针41、前托针42、导纱压辊49、摩擦辊40和后托针43的轴刨面示意图如图6所示，并选定好上述辊和针的凹形的半径为5mm ;设定好阻尼转盘13的预加张力为0.2cN/tex ;选定好第一力传感器44的量程为50cN,精度为0.0lcN ;选定好第二力传感器45和第三力传感器46的量程均为400cN，精度为
0.0lcN ;设定高频CXD摄像头21的拍摄次数为10帧/秒；设定电容极板31的间距为6mm ；所述的双托棍48间的距离为8mm ;所述的压针41相对双托棍的垂直距离为3mm ;通过手动旋转丝杆7驱动高频数码CCD摄像头21垂直移动至最清晰拍摄纱线形态的距离；设定所述的卷绕棍51的线速度为20m/min。
[0064]将粘胶纱管插在纱管支杆62上，依次沿着前导纱辊12、阻尼转盘13、第一导纱托辊23、第二导纱托辊24、第三导纱托辊32、限位辊47、双托辊48、压针41、导纱压辊49、前托针42、摩擦辊40、后托针43导向到卷绕辊51上，并固定在卷绕辊51。打开照明光源22，启动步进电机52驱动卷绕棍51转动,带到纱线转动；同步启动第一力传感器44、第二力传感器45和第三力传感器46获得力值，并启动高频数码CCD摄像头21拍摄纱线形态，启动电容极板31获得纱线细度不匀的电信号。根据高频数码CCD摄像头21拍摄纱线形态，获得纱线的毛羽指数-位移曲线；电容极板31获得纱线细度不匀的电信号，获得纱线的细度-位移曲线；根据第一力传感器44的力值Tl获得表征纱线硬挺的抗弯力-位移曲线；根据第二力传感器45的感应力值T2和第三力传感器46的感应力值T3，获得纱线的摩擦系数-位移曲线，其中摩擦系数结果为1η(Τ3/Τ2)/π ;从而可获得纱线的毛羽指数、条干不匀、抗弯力和摩擦系数等指标，测试结果见表I所述。
[0065]实施例426tex粘胶丝纱的毛羽、条干、抗弯性能与摩擦系数测量
[0066]本发明的装置的示意图如图1所示，该装置中的前导纱辊12、第一导纱托辊23、第二导纱托辊24、第三导纱托辊32、限位辊47、双托辊48、压针41、前托针42、导纱压辊49、摩擦辊40和后托针43的轴刨面示意图如图6所示，并选定好上述辊和针的凹形的半径为IOmm ;设定好阻尼转盘13的预加张力为0.5cN/tex ;选定好第一力传感器44的量程为150cN,精度为0.0lcN ;选定好第二力传感器45和第三力传感器46的量程均为500cN，精度为0.0lcN ;设定高频CXD摄像头21的拍摄次数为1000帧/秒；设定电容极板31的间距为6mm ;所述的双托棍48间的距离为14mm ;所述的压针41相对双托棍的垂直距离为5mm ;通过手动旋转丝杆7驱动高频数码CXD摄像头21垂直移动至最清晰拍摄纱线形态的距离；设定所述的卷绕棍51的线速度为100m/min。
[0067]将粘胶纱管插在纱管支杆62上，依次沿着前导纱辊12、阻尼转盘13、第一导纱托辊23、第二导纱托辊24、第三导纱托辊32、限位辊47、双托辊48、压针41、导纱压辊49、前托针42、摩擦辊40、后托针43导向到卷绕辊51上，并固定在卷绕辊51。打开照明光源22，启动步进电机52驱动卷绕棍51转动,带到纱线转动；同步启动第一力传感器44、第二力传感器45和第三力传感器46获得力值，并启动高频数码CCD摄像头21拍摄纱线形态，启动电容极板31获得纱线细度不匀的电信号。根据高频数码CCD摄像头21拍摄纱线形态，获得纱线的毛羽指数-位移曲线；电容极板31获得纱线细度不匀的电信号，获得纱线的细度-位移曲线；根据第一力传感器44的力值Tl获得表征纱线硬挺的抗弯力-位移曲线；根据第二力传感器45的感应力值T2和第三力传感器46的感应力值T3，获得纱线的摩擦系数-位移曲线，其中摩擦系数结果为1η(Τ3/Τ2)/π ;从而可获得纱线的毛羽指数、条干不匀、抗弯力和摩擦系数等指标，测试结果见表I所述。
[0068]表I各纱线的毛羽、条干、抗弯性能与摩擦系数测量结果
【权利要求】
1.一种用于纱线弯曲与摩擦及条干与毛羽的组合测量装置，包括固定在底板组件(6)上的导纱机构(I)、毛羽测量机构(2)、条干测量机构(3)、力测量机构(4)和牵引卷绕机构(5)，其特征在于: 纱线出导纱机构(I)后进入毛羽测量机构(2)，该毛羽测量机构(2)包括暗箱(25)，在暗箱(25)两侧分别设有处于随意平衡态的第一导纱托辊(23)和第二导纱托辊(24)，纱线绕经第一导纱托辊(23)后进入暗箱(25)，出暗箱(25)后绕经第二导纱托辊(24)出毛羽测量机构(2)，在暗箱(25)内设有高频数码CCD摄像头(21)及照明光源(22)，照明光源(22)位于高频数码CCD摄像头(21)的对侧，纱线由照明光源(22)与高频数码CCD摄像头(21)之间通过，由牵引卷绕机构(5)的丝杆(7)驱动高频数码CCD摄像头(21)垂直移动，调节最佳拍摄距尚； 纱线出毛羽测量机构(2)后进入条干测量机构(3)，该条干测量机构(3)包括至少一对用于感应不同粗细纱线通过的电容信号以获得纱线的条干不匀率的电容极板(31)和第三导纱托辊(32)，纱线由电容极板(31)间穿过后绕经第三导纱托辊(32)出条干测量机构(3)进入力测量机构(4)； 力测量机构(4)包括摩擦辊(40)、压针(41)、前托针(42)、后托针(43)、第一力传感器(44)、第二力传感器(45)、第三力传感器(46)、限位辊(47)、双托辊(48)和导纱压辊(49)，纱线进入力测量机构(4)后依次绕经限位辊(47)、一对双托辊(48)及至少四个导纱压辊(49)后出力测量机构(4)，相邻两个导纱压辊(49)组成一组导纱压辊组，固定不动的摩擦辊(40)位于相邻两组导纱 压辊组之间；由压针(41)对位于一对双托辊(48)间的纱线形成下压力，压针(41)固接在第一力传感器(44)上，通过第一力传感器(44)获得纱线的抗弯力，纱线绕经一组导纱压辊组后，由前托针(42)对该组导纱压辊组上的纱线形成上托力，前托针(42)固接在第二力传感器(45)上，通过第二力传感器(45)获得输入摩擦辊(40)前的纱线的松边张力，纱线出该组导纱压辊组后再绕经摩擦辊(40)后进入相邻一组的导纱压辊组，由后托针(43)对该导纱压辊组上的纱线形成上托力，后托针(43)固接在第三力传感器(46)上，通过第三力传感器(46)获得经摩擦辊(40)后的纱线的紧边张力，根据所获得紧边张力、松边张力及纱线覆盖在摩擦辊(40)表面的弧段相对摩擦辊(40)截面圆中心的中心角，获得纱线与摩擦辊(40)的摩擦系数； 纱线出力测量机构(4)后进入牵引卷绕机构(5)收线。
2.如权利要求1所述的一种用于纱线弯曲与摩擦及条干与毛羽的组合测量装置，其特征在于，所述导纱机构⑴包括导纱钩(11)、前导纱辊(12)和阻尼转盘(13)，纱线出底板组件(6)上的纱管支杆(62)后由导纱钩(11)导向至前导纱辊(12)，再依次绕经前导纱辊(12)及阻尼转盘(13)后出导纱机构(1)，其中，由阻尼转盘(13)对纱线施加预加张力，预加张力范围为 0.01cN/tex_50cN/tex。
3.如权利要求1所述的一种用于纱线弯曲与摩擦及条干与毛羽的组合测量装置，其特征在于，所述的照明光源(22)提供平行光束照射在纱线上；所述的高频CCD摄像头(21)为高精度摄像器，每秒拍摄次数范围为10帧/秒-10000帧/秒，通过分析所述的高频CXD摄像头(21)拍摄的图片，获得纱线表面的毛羽指数。
4.如权利要求1所述的一种用于纱线弯曲与摩擦及条干与毛羽的组合测量装置，其特征在于，一对所述的电容极板(31)之间的间距范围为2mm-20mm，每块电容极板(31)的宽度和长度均大于8cm。
5.如权利要求1所述的一种用于纱线弯曲与摩擦及条干与毛羽的组合测量装置，其特征在于，在所述的前导纱辊(12)、阻尼转盘(13)、第一导纱托辊(23)、第二导纱托辊(24)、第三导纱托辊(32)、摩擦辊(40)、压针(41)、前托针(42)、后托针(43)、限位辊(47)、双托辊(48)、和导纱压辊(49)的表面刻有多个凹形的环形结构，通过该环形结构使得纱线沿着同一方向被输送，并防止纱线在垂直于输送方向上发生滑动；根据纱线粗细不同确定所述环形结构的半径，其范围为0.1mm-1Omm ;所述的第一导纱托辊(23)、第二导纱托辊(24)、第三导纱托辊(32)、限位辊(47)和双托辊(48)与纱线接触的最低点位置位于同一水平线上；所述的双托棍(48)间的距离在2mm-20mm范围内可调；所述的压针(41)相对所述的双托棍(48)的垂直距离在Imm-1Omm范围内可调；所述的双托棍(48)和压针(41)组合实施纱线的弯曲，通过与压针(41)相连的。
6.如权利要求1所述的一种用于纱线弯曲与摩擦及条干与毛羽的组合测量装置，其特征在于，所述的摩擦辊(40)、导纱压辊(49)、前托针(42)和后托针(43)构造纱线与摩擦辊(40)表面的摩擦，且纱线覆盖在摩擦辊(40)表面的弧段相对摩擦辊(40)截面圆中心的中心角为180° ;所述的与前托针(42)相连的第二力传感器(45)，所述的与后托针(43)相连的第三力传感器(46);根据所获得紧边张力、松边张力和中心角，可获得纱线与摩擦辊(40)的摩擦系数。
7.如权利要求1所述的一种用于纱线弯曲与摩擦及条干与毛羽的组合测量装置，其特征在于，所述的第一力传感器(44)、第二力传感器(45)和第三力传感器(46)为高精度力传感器，所述的第一力传感器(44)的测量范围为O~200cN，精度为0.01cN;所述的第二力传感器(45)和第三力传感器(46)的测量范围均为O~500cN，精度为0.01cN0
8.—种如权利要求1所述的用于纱线弯曲与摩擦及条干与毛羽的组合测量装置的应用，其特征在于，用于纱线的弯曲性能、摩擦性能、毛羽和条干的测量。
9.一种采用权利要求1所述的一种用于纱线弯曲与摩擦及条干与毛羽的组合测量装置的测量方法，其特征在于，包括如下步骤: (a)设定好阻尼转盘(13)的预加张力，选定好前导纱辊(12)、阻尼转盘(13)、第一导纱托辊(23)、第二导纱托辊(24)、第三导纱托辊(32)、摩擦辊(40)、压针(41)、前托针(42)、后托针(43)、限位辊(47)、双托辊(48)和导纱压辊(49)的表面的凹形的环形结构的半径；选定好第一力传感器(44)、第二力传感器(45)和第三力传感器(46)的量程；设定高频CCD摄像头(21)的拍摄次数；设定电容极板(31)的间距，所述的双托棍(48)间的距离；所述的压针(41)相对双托棍(48)的垂直距离；通过手动旋转丝杆(7)驱动高频数码CCD摄像头(21)垂直移动，调节最佳拍摄距离；设定所述的卷绕辊(51)的线速度；(b)将纱管插在纱管支杆(62)上，沿着前导纱辊(12)、阻尼转盘(13)、第一导纱托辊(23)、第二导纱托辊(24)、第三导纱托辊(32)、限位辊(47)、双托辊(48)、压针(41)、导纱压辊(49)、前托针(42)、摩擦辊(40)、后托针(43)导向到卷绕辊(51)上，并固定在卷绕辊(51)； (c)打开照明光源(22)，启动步进电机(52)驱动卷绕辊(51)转动，带到纱线转动；同步启动第一力传感器(44)、第二力传感器(45)和第三力传感器(46)获得力值，并启动高频数码CCD摄像头(21)拍摄纱线形态，启动电容极板(31)获得纱线细度不匀的电信号；(d)根据高频数码CCD摄像头(21)拍摄纱线形态，获得纱线的毛羽指数；电容极板(31)感应纱线细度不匀的电信号，获得纱线的细度不匀；根据第一力传感器(44)的力值获得表征纱线硬挺的抗弯力值；根据第二力传感器(45)和第三力传感器(46)的感应力值，获得纱线的摩擦系数 。
【文档编号】G01N3/20GK103727976SQ201310674549
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年12月10日 优先权日:2013年12月10日
【发明者】杜赵群, 孙丰鑫, 孙草 申请人:东华大学