一种棉纤维细度检测装置的设计应用

〔喀什地区纤维检验所，新疆喀什844000〕

一、引言

棉纤维细度是棉花纺织性能的重要指标，棉纤维的粗细决定了纤维的比表面积，进而影响纤维的吸湿性和染色性能。纤维越细，其比表面积越大，纤维的吸湿性和染色性越好；纤维较细，纺织成纱结构较均匀，单纱断裂比强度越高。在一定的条件下，纤维越细，单根纱线断面内纤维根数越多，摩擦越大，成纱力学性能越强，但是在纺纱过程中也容易扭结、折断而产生棉结、短纤维。为此，棉纤维的粗细不仅影响纤维强度、伸长度，并且与其刚性、弹性等有关。纤维细度的不同，也会极大地影响纺织成纱后织物的手感和外观。现阶段，研制开发一种操作简单、效率高、能够快速测试棉纤维细度的检测仪器，是当前棉纺织企业的迫切要求。

二、技术背景

目前，测量棉纤维细度的方法大致可以有以下几种：

（一）称重法

一定量束纤维在规定的隔距下，中段定长切断后称取重量，利用显微镜或者投影仪计算根数，根据根数和重量计算出细度。

（二）气流仪法

在规定的条件下，利用气流通过棉纤维产生的压力差经过公式推导算出纤维比表面积，从而得出纤维的平均直径。

（三）光学投影法

将棉纤维通过显微光学投影屏成像，放大图像后人工或自动测量单根纤维直径。

（四）单根纤维振动法测量纤维线密度

采用弦振荡原理测量在一定振弦长度和张力下的棉纤维固有振动频率，通过弦振动公式测算出单根纤维细度。

三、棉纤维细度检测装置的设计

本文所述一种棉纤维细度检测装置要解决的技术问题是提供一种结构简单、成本低、操作简便的纤维细度测试方法，解决目前测试技术中存在的问题。

棉纤维细度检测装置包括控制系统、摄像机、纤维切片器、光电模块、显微镜、处理器模块、打印机。一是采用传统光学测量，纤维切片后通过光电模块采集测量，处理器模块计算出平均值和变异系数，外接打印机可打印测试结果；二是借助计算机与显微镜专用摄像机，纤维切片后通过显微镜与高分辨率显微镜专用摄像机相连接，数据由计算机处理完成纤维直径和截面积的测试，两种测量方式可以同时测量。

1.所述显微镜、摄像机、计算机、打印机按照检测数据处理顺序依次相连；

2.所述显微镜、光电模块、处理器模块、计算机按照打印机处理顺序依次相连；

3.所述显微镜包括镜座、载物台、压紧装置、三目观察头（含物镜、目镜等）；

4.所述显微镜的目镜通过特殊接口与所述摄像机相连，摄像机为显微镜专用摄像机；

5.所述纤维切片测量台用于将纤维切片，截取待检测的棉花纤维横截面、纵向外观特征；

6.所述光电模块设置在显微镜测量台上，包括发光装置和光电接收装置。发光装置用于照射待检测的棉纤维横截面，光电接收装置接收穿过棉纤维横截面后透射光，将光信号转换为电信号发送至处理模块；

7.所述处理器模块为单片机，处理器模块将光电模块的信号进行储存并发送给计算机，由专业软件计算得出数据后，打印机进行打印；

8.所述显微镜为检测专用显微镜，该显微镜需采用三目观察头，保证其不仅可通过目镜直接观察，还可配置高清晰摄像头连接计算机在显示器上直接观察并计算；

9.所述摄像头为显微镜专用高清数字摄像头，支持目前所有主流操作系统，多种主要语言国家的操作界面，如中文，英文，德文、俄文、日文等操作界面。通过USB连接计算机，将显微镜下的图像传输至计算机进行实时显示，同时可随时抓拍图像。

10.主要技术指标：测量倍率为2倍，500倍；测量范围2μm～200μm；测量方式为自动测量、手动测量、多点测量、单点测量。

四、具体实施方式

下面结合图1对新型棉纤维细度检测装置做进一步说明。

图1 新型结构棉纤维细度检测装置示意图

1.如图1所示，本实例是一种棉纤维细度检测装置，包括显微镜1、摄像机2、计算机3、纤维切片测量台（在图中未示出）、光电模块5、处理器模块6、打印机4。

2.显微镜1、摄像机2、计算机3、打印机4依次相连；

3.显微镜1、光电模块5、处理器模块6、打印机依次相连；

4.显微镜1包括镜座、载物台、压紧装置、物镜、目镜等；

5.显微镜1的目镜通过特殊接口与摄像机2相连，摄像机2为工业高清摄像机；

6.纤维切片测量台用于放置纤维切片，可以截取待检测的棉花纤维横截面，获取纤维纵向外观特征；

7.光电模块5设置在显微镜1上，包括发光管和光电管（在图中未示出）；其中，发光管用于照射待检测的棉花纤维样品，光电管用于接收穿过纤维样品后透射光；

8.处理器模块6为单片机，处理器模块6将光电管的信号进行储存并发送给计算机，由软件处理数据后，打印机进行打印。

五、结论

本文所述一种棉纤维细度检测装置设计与现有技术相比优势在于同时进行两种测量方式：一是传统光学测量，仅通过显微镜测量台、光电模块、处理器模块、打印机，即可测量并打印出纤维细度数据；二是借助计算机与显微镜专用摄像机，将显微镜与计算机通过高分辨率显微镜专用摄像机相连直接在显示器上观测纤维形态，实时显示每根纤维的实测直径并可实时抓图，检测纤维的平均值、变异系数、标准差，试验结束即可得到最终报表，无需人工计算。实现纤维样品在计算机屏幕上可视，操作方便简单，避免了操作人员的眼部疲劳。

与传统的光学投影法相比，棉纤维细度检测装置可以同时进行两种测量形式，不但数据处理效率高，并且可以最大程度减少人为因素影响，降低误差，提高数据的准确性。☆