《電子技術(shù)應(yīng)用》
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NI-LabVIEW 2025
電容式與CCD聯(lián)合檢測(cè)條干均勻度儀分析
摘要: 條干均勻度是評(píng)定紗線(xiàn)質(zhì)量的重要指標(biāo)之一,它不僅對(duì)紡織品的外觀和內(nèi)在質(zhì)量具有決定性的作用,而且還直接影響紡織生產(chǎn)過(guò)程的穩(wěn)定性。因此,條干均勻度的分析和測(cè)量對(duì)紡織品質(zhì)量的控制和提高具有重要的意義。
Abstract:
Key words :

  1、前言

  條干均勻度是評(píng)定紗線(xiàn)質(zhì)量的重要指標(biāo)之一,它不僅對(duì)紡織品的外觀和內(nèi)在質(zhì)量具有決定性的作用,而且還直接影響紡織生產(chǎn)過(guò)程的穩(wěn)定性。因此,條干均勻度的分析和測(cè)量對(duì)紡織品質(zhì)量的控制和提高具有重要的意義。

  條干均勻度的分析從二十世紀(jì)三十年代以來(lái)一直是紡織界的一個(gè)熱點(diǎn),先后提出了不勻率系數(shù),變異系數(shù)、不勻率指數(shù)、變異長(zhǎng)度曲線(xiàn)、波長(zhǎng)譜、自相關(guān)函數(shù)等描述紗條不勻的指標(biāo),并隨之產(chǎn)生了相應(yīng)的測(cè)試方法和設(shè)備,應(yīng)用這些方法和設(shè)備,提高紗線(xiàn)質(zhì)量,是條干均勻度實(shí)踐的一個(gè)主要內(nèi)容。

  應(yīng)用隨機(jī)過(guò)程理論和紗條數(shù)學(xué)模型的建立,對(duì)條干均勻度的理論和實(shí)踐以及測(cè)試儀器的研制都具有重要的指導(dǎo)意義。這方面所進(jìn)行的具有代表性的工作是1961年Rao在JTI上所發(fā)表的論文,該文在Martindale的基礎(chǔ)上給出了理想紗條的嚴(yán)格數(shù)學(xué)定義和相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型,并導(dǎo)出了理想紗條的譜密度公式。

  測(cè)試條干均勻度的主要方法有測(cè)長(zhǎng)稱(chēng)重法、目光檢測(cè)法、條干均勻度儀法。條干均勻度儀又分兩種類(lèi)型:電容式光電式。電容式檢測(cè)法是以空氣電容器作為檢測(cè)器,利用纖維材料介電常數(shù)大于空氣這一特點(diǎn),使紗條通過(guò)金屬極板之間的電場(chǎng),引起電容量發(fā)生變化,其變化量與紗條截面的纖維量基本上成正比。這種方法不受紗條截面形狀的影響,然而紗條本身含水率的不均勻及對(duì)于混紡紗條,其混紡比不勻等都將影響結(jié)果的準(zhǔn)確性。光電式檢測(cè)法是利用一束光線(xiàn)將紗線(xiàn)投影在光電接收器上,從而輸出能代表紗線(xiàn)粗細(xì)程度的電信號(hào)。該方法簡(jiǎn)單易行,并且不受紗線(xiàn)本身參數(shù)的影響。缺點(diǎn)是在整個(gè)紡織過(guò)程中只能對(duì)細(xì)紗進(jìn)行檢驗(yàn),受外界影響較大,特別是由于紗線(xiàn)本身的截面并非圓形,因此精度較低。

  2、電容式條干均勻度儀

  電容式條干均勻度儀(簡(jiǎn)稱(chēng)條干儀)是評(píng)定紗線(xiàn)質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)儀器,用于測(cè)定紗條的變異系數(shù)和紗疵數(shù),作為評(píng)價(jià)紗線(xiàn)優(yōu)劣的依據(jù);條干均勻度儀又是進(jìn)行質(zhì)量控制的重要手段。分析條干均勻度儀繪制的波譜圖,可以判斷產(chǎn)生不勻的原因,為提高紗線(xiàn)質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本提供可靠信息。

  現(xiàn)有的條干均勻度儀主要是瑞士蔡爾維格——烏斯特公司用于短纖的UTⅠ-B型、UTⅡ-B型、UTⅢ-B型等;用于長(zhǎng)絲的UTⅠ-C型、UTⅡ-C型、UTⅢ-C型等。日本計(jì)量器公司的KET80B型、KET80C型等。國(guó)產(chǎn)電容式條干儀有YG130C型、YG131型、YG133型、YG133A型、YG131C型、YG135M型以及YG139型等。此類(lèi)儀器是利用紗條通過(guò)由平行金屬板組成的空氣電容器時(shí),隨著極板間一段紗線(xiàn)的質(zhì)量的變化,電容器的電容也相應(yīng)變化的原理,由電容的變化量得到紗線(xiàn)細(xì)度的不勻率。

  在紡織企業(yè)中電容式條干均勻度儀有著廣泛的應(yīng)用,主要原因是電容式條干均勻度儀在工藝調(diào)節(jié)、產(chǎn)品質(zhì)量控制上有著較大的優(yōu)勢(shì)。利用其軟件系統(tǒng)的曲線(xiàn)圖、波譜圖可以方便地找出由于生產(chǎn)設(shè)備狀態(tài)不良或工藝原因造成的紗線(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題,并及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。但從使用廠家的信息反饋來(lái)看:電容式條干均勻度儀存在計(jì)算精度不夠,不能進(jìn)行準(zhǔn)確的定位,往往只能將問(wèn)題定位于某臺(tái)設(shè)備而不是某個(gè)部件;同時(shí)對(duì)紗線(xiàn)結(jié)構(gòu)不勻也無(wú)能為力。而且電容式條干均勻度儀所測(cè)得的指標(biāo)與布面外觀質(zhì)量之間相關(guān)性較差:往往出現(xiàn)紗線(xiàn)的CV值較好,布面質(zhì)量存在問(wèn)題,或者是布面質(zhì)量可以,但紗線(xiàn)CV值卻較差。因此,作為現(xiàn)代測(cè)量?jī)x器,電容式條干均勻度儀有待改進(jìn)。

  3、光電式條干均勻度儀

  對(duì)紡織企業(yè)來(lái)說(shuō),傳統(tǒng)的方法是將紗線(xiàn)繞在黑板上,用肉眼判斷紗線(xiàn)的等級(jí)————即黑板條干。而美國(guó)勞森公司(Lawson-Hemphill)開(kāi)發(fā)的電子檢視板(EIB)則采用CCD攝像頭持續(xù)不斷地掃描紗線(xiàn)直徑,并將有關(guān)信息輸入電腦,經(jīng)處理后獲得紗線(xiàn)的外觀圖像、紗線(xiàn)的圖像掃描直徑和直徑變化曲線(xiàn),并根據(jù)事先設(shè)定的紗線(xiàn)形態(tài)值或疵點(diǎn)尺寸判斷被檢測(cè)紗線(xiàn)上是否存在該類(lèi)疵點(diǎn)。所謂疵點(diǎn)是指某一特定的紗線(xiàn)微段其直徑高于或低于規(guī)定的水平值。測(cè)試前,必須先決定水平值、微段長(zhǎng)度以及直徑高于或低于水平值的次數(shù)等參數(shù)。當(dāng)選擇“高于”項(xiàng)時(shí),表示所有被CCD掃描的紗線(xiàn)直徑,只有在其值超過(guò)水平值時(shí)才被電腦錄入并被轉(zhuǎn)換成作為軟件處理分析的數(shù)據(jù)。選取“低于”項(xiàng)時(shí),情況亦然。設(shè)定的微段長(zhǎng)度值為一個(gè)二元值,即出現(xiàn)大于等于設(shè)定值,同時(shí)小于高一檔長(zhǎng)度值之間的數(shù)值都被計(jì)入這個(gè)二元值名下。例如1mm和5mm為相鄰兩檔長(zhǎng)度值,若取某一水平值,令紗線(xiàn)微段長(zhǎng)度的二元值為1,則當(dāng)紗線(xiàn)直徑大于或小于該水平值時(shí),紗線(xiàn)微段出現(xiàn)大于或等于1mm,且小于5mm的次數(shù)都統(tǒng)計(jì)在二元值這一項(xiàng)中。

  傳統(tǒng)的手工黑板繞紗與EIB繞紗原理相比較有所不同,雖然本質(zhì)上繞紗的原理是一樣的。如果是手工在黑板上繞紗則在判斷紗線(xiàn)等級(jí)時(shí)常要考慮取前面還是反面作為樣紗。而在EIB測(cè)試中,則前面、后面都可同時(shí)在板面中檢視。同時(shí)EIB克服了電容式條干均勻度儀與布面實(shí)際質(zhì)量相關(guān)度不夠的缺點(diǎn)。但由于不能很好的應(yīng)用于工藝調(diào)節(jié),到目前為止,EIB在生產(chǎn)實(shí)際中對(duì)企業(yè)質(zhì)量控制的指導(dǎo)意義卻并不顯著。

  4、新型的電容式與CCD聯(lián)合檢測(cè)條干均勻度儀

  GB/T398-93棉本色紗線(xiàn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:檢驗(yàn)棉本色紗線(xiàn)條干均勻度可以選用黑板條干均勻度或條干均勻度變異系數(shù)兩項(xiàng)中的任何一項(xiàng)。由于黑板條干容易受人為因素影響,而使用電容式條干均勻度儀可以獲得客觀的檢驗(yàn)數(shù)據(jù),更具體說(shuō)服力。所以國(guó)家規(guī)定:當(dāng)兩種評(píng)定條干的方法不一致時(shí),以條干均勻度變異系數(shù)為準(zhǔn)。然而,在生產(chǎn)實(shí)踐當(dāng)中,經(jīng)電容條干均勻度儀檢測(cè)條干達(dá)到質(zhì)量要求的紗線(xiàn)不一定能滿(mǎn)足布面的質(zhì)量要求。生產(chǎn)實(shí)踐表明:紗條的周期性不勻無(wú)論對(duì)黑板條干還是織物表面所產(chǎn)生的影響,都大大超過(guò)了不勻率數(shù)值增高所表達(dá)的程度。實(shí)踐證明,即使差異不大的周期性不勻,也常能導(dǎo)致黑板條干降級(jí)和織物表面降等,因此單依靠電容條干均勻度變異系數(shù)已顯得力不從心。美國(guó)勞森公司的EIB光電式紗線(xiàn)外觀檢測(cè)分析儀克服了傳統(tǒng)黑板條干的弊病,它制定的棉紗標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)獲得美國(guó)農(nóng)業(yè)部的認(rèn)可,是傳統(tǒng)黑板條干的替代產(chǎn)品。

  正是由于這樣的原因,我們構(gòu)思了電容式與CCD聯(lián)合檢測(cè)條干儀。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

被測(cè)紗線(xiàn)由速度為V1 、V2的兩個(gè)恒定裝置維持張力,其中V2﹥V1。二者的速度信0號(hào)輸送至速差張力恒定控制器,計(jì)算得到的張力與預(yù)定張力值之差經(jīng)速差張力恒定控制器反饋至兩個(gè)速度恒定裝置,使得V1保持所需要的紗線(xiàn)傳動(dòng)速度,而調(diào)節(jié)V2使紗線(xiàn)保持預(yù)定的張力值,且把紗線(xiàn)速度數(shù)據(jù)、張力數(shù)據(jù)輸送至計(jì)算機(jī),計(jì)算機(jī)在需要時(shí)也對(duì)速差張力恒定控制器進(jìn)行指令操作。在檢測(cè)區(qū)域內(nèi)分別設(shè)置兩個(gè)檢測(cè)裝置,即CCD電荷耦合器件和電容傳感器,兩個(gè)檢測(cè)裝置之間互相進(jìn)行隔離,以阻斷光、電信號(hào)的干擾。

  計(jì)算機(jī)對(duì)CCD電荷耦合器件輸送來(lái)的圖象信息,經(jīng)圖象采集卡,以二維數(shù)字圖象的形式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,然后進(jìn)行圖象識(shí)別和數(shù)據(jù)處理,以獲得紗線(xiàn)的直徑、疵點(diǎn)、棉結(jié)、不均勻度、毛羽等數(shù)據(jù)。同時(shí)計(jì)算機(jī)對(duì)電容傳感器傳送來(lái)的有關(guān)線(xiàn)徑和配比的信息進(jìn)行處理,因?yàn)椴缓喚€(xiàn)的空氣電容值是已知的,故由測(cè)得的電容數(shù)據(jù)和由CCD傳感器測(cè)得的線(xiàn)徑可反推出紗線(xiàn)的成分配比,而對(duì)于意外的介質(zhì)常數(shù)的物質(zhì)的介入,可推斷出雜質(zhì)含量。計(jì)算機(jī)還能將被測(cè)紗線(xiàn)按一定規(guī)律所織成織物的效果仿真地顯示出來(lái)。這實(shí)際上是計(jì)算機(jī)按編織規(guī)律將紗線(xiàn)位于某經(jīng)緯點(diǎn)的編織效果作一次顯示處理。
  
  電容式與CCD聯(lián)合檢測(cè)條干儀克服了電容式條干均勻度儀與實(shí)際布面質(zhì)量相關(guān)度差的缺點(diǎn),以及光電式條干均勻度儀對(duì)企業(yè)質(zhì)量控制和工藝調(diào)節(jié)指導(dǎo)作用不大的欠缺,將能更好地用于紡織企業(yè)管理和質(zhì)量控制。

  5、結(jié)束語(yǔ)

  作為一種新型的條干均勻度儀,電容式與CCD聯(lián)合檢測(cè)條干儀結(jié)合了電容式條干均勻度儀和光電式條干均勻度儀各自的優(yōu)點(diǎn),并將其統(tǒng)一起來(lái)。但限于篇幅有限,本文沒(méi)有對(duì)應(yīng)用電容式與CCD聯(lián)合檢測(cè)條干均勻度儀檢測(cè)得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,這部分內(nèi)容將在以后的文章中加以討論。

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