魏萌萌

(陜西長(zhǎng)嶺紡織機(jī)電科技有限公司，陜西 寶雞 721013)

?檢測(cè)儀器

WF1型毛絨纖維大容量檢測(cè)儀的測(cè)量原理及應(yīng)用效果

魏萌萌

(陜西長(zhǎng)嶺紡織機(jī)電科技有限公司，陜西 寶雞 721013)

為了滿足毛紡企業(yè)及纖維檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)羊毛、羊絨平均直徑及長(zhǎng)度的檢測(cè)需求，并提高檢測(cè)準(zhǔn)確性及穩(wěn)定性，介紹WF1型毛絨纖維大容量檢測(cè)儀的圖像采集原理、系統(tǒng)控制原理，以及載樣片測(cè)量模式、毛條測(cè)量模式測(cè)量原理，分析國(guó)內(nèi)外同類(lèi)產(chǎn)品發(fā)展現(xiàn)狀，對(duì)比WF1型毛絨纖維大容量檢測(cè)儀及國(guó)內(nèi)外同類(lèi)產(chǎn)品的性能和測(cè)試數(shù)據(jù)。指出：WF1型毛絨纖維大容量檢測(cè)儀市場(chǎng)占有率、品牌知名度等方面與Uster OFDA系列產(chǎn)品尚有一定差距，但隨著技術(shù)水平、生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品可靠性的日趨完善，該儀器性價(jià)比及檢測(cè)效果會(huì)越來(lái)越好。

毛絨纖維檢測(cè)儀；大容量；羊毛；羊絨；平均直徑；長(zhǎng)度；原理；OFDA

隨著人們對(duì)服飾的需求逐漸向自然、舒適、輕薄、柔軟的趨勢(shì)發(fā)展，我國(guó)成為世界上羊毛消耗最多的國(guó)家，每年需大量進(jìn)口。羊絨、羊毛的纖維特點(diǎn)和織物風(fēng)格、性能幾乎都與其平均直徑和長(zhǎng)度相關(guān)，這兩個(gè)指標(biāo)直接影響纖維的可紡性和加工的有效性，均為紡織原料、精紡加工質(zhì)量檢測(cè)的必測(cè)項(xiàng)目[1]。

1 工作原理

毛絨纖維大容量檢測(cè)儀能準(zhǔn)確、高效地檢驗(yàn)毛絨纖維質(zhì)量，評(píng)價(jià)產(chǎn)品品質(zhì)，對(duì)企業(yè)掌握毛絨纖維性能、確定工藝參數(shù)和科研機(jī)構(gòu)研究有重要作用。

WF1型毛絨纖維大容量檢測(cè)儀主要工作原理基于圖像處理方法，即采用光學(xué)成像法對(duì)羊毛、羊絨樣品進(jìn)行圖像采集，使用圖像處理軟件對(duì)采集的圖像進(jìn)行分析處理，從而快速計(jì)算出毛絨纖維的長(zhǎng)度、平均直徑、數(shù)量和分布狀態(tài)等參數(shù)；其檢測(cè)系統(tǒng)的整體組成見(jiàn)圖1，控制原理見(jiàn)圖2。

圖1 WF1型毛絨纖維大容量檢測(cè)儀圖像采集原理示意

圖2 WF1型毛絨纖維大容量檢測(cè)儀系統(tǒng)控制原理

該系統(tǒng)用4個(gè)電機(jī)控制測(cè)試過(guò)程，x軸電機(jī)控制毛條的拉伸，y軸電機(jī)主要控制相機(jī)在掃描方向的移動(dòng)。x軸電機(jī)與y軸電機(jī)的運(yùn)動(dòng)方向相互垂直。z軸電機(jī)帶動(dòng)凸輪調(diào)節(jié)相機(jī)高度，從而改變物距，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)心鏡頭精密調(diào)焦。LED光源亮度高，成像效果良好，由專(zhuān)用控制器對(duì)光源的亮度進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)節(jié)。

系統(tǒng)能夠自動(dòng)進(jìn)行測(cè)量和統(tǒng)計(jì)分析，輸出平均直徑、直徑CV值、根數(shù)、根數(shù)CV值、長(zhǎng)度、豪特長(zhǎng)度、巴布長(zhǎng)度和短毛率等指標(biāo)，可進(jìn)行毛條測(cè)量模式和載樣片測(cè)量模式的測(cè)量。

2 毛條測(cè)量模式和載樣片測(cè)量模式

毛條測(cè)量模式用于毛條長(zhǎng)度和平均直徑的測(cè)量，載樣片測(cè)量模式用于散毛和毛條平均直徑的測(cè)量。兩種模式的工作原理分別如下。

2.1 毛條測(cè)量模式

毛條經(jīng)過(guò)梳理機(jī)構(gòu)后，變成分布均勻的分散毛須，毛須依據(jù)預(yù)設(shè)的間距在電機(jī)牽引下朝長(zhǎng)度方向運(yùn)動(dòng)，相機(jī)在另一電機(jī)帶動(dòng)下，沿垂直于長(zhǎng)度的方向掃描一次圖像進(jìn)行測(cè)量。一次掃描可獲得毛條的一行圖像，經(jīng)軟件處理，即可獲得一次掃描的毛纖維平均直徑和毛條根數(shù)。多次掃描完成后，即可獲得整個(gè)毛條的長(zhǎng)度分布數(shù)據(jù)，同時(shí)會(huì)得到相應(yīng)纖維的平均直徑和長(zhǎng)度值。

2.2 載樣片測(cè)量模式

載樣片測(cè)量模式用于對(duì)樣品載玻片進(jìn)行測(cè)量，這種模式方便進(jìn)行儀器間的對(duì)比，尤其在僅需測(cè)量纖維平均直徑的情況下，比普通模式更節(jié)省測(cè)量時(shí)間。相機(jī)在電機(jī)的帶動(dòng)下，對(duì)位于載樣片中制備好的散毛樣品進(jìn)行測(cè)量。在70 mm×70 mm的矩形范圍內(nèi)逐行進(jìn)行掃描，第一行沿0 mm處以2.4 mm的間距獲取纖維段圖像25幅(纖維實(shí)際測(cè)量面積為1.128 mm×0.72 mm)，后在垂直方向以2 mm的間距移動(dòng)，第二行從1.2 mm處以2.4 mm的間距獲取纖維段圖像25幅，按此運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)測(cè)量完整個(gè)載玻片，移動(dòng)30行，獲得750幅毛絨圖像，對(duì)圖像進(jìn)行處理，獲得毛絨的平均直徑。

3 國(guó)內(nèi)外同類(lèi)產(chǎn)品發(fā)展現(xiàn)狀

1970年前后，國(guó)外在計(jì)算機(jī)輔助羊毛纖維的直徑測(cè)量?jī)x方面已有較多的商業(yè)應(yīng)用和改進(jìn)。目前主要是Uster公司開(kāi)發(fā)的OFDA2000型，OFDA4000型以及OFDA5000型系列機(jī)型，可對(duì)羊毛、羊絨性能指標(biāo)進(jìn)行測(cè)量。OFDA型光學(xué)纖維直徑分析儀的原理是通過(guò)專(zhuān)用的圖像分析軟件，對(duì)CCD攝像的纖維照片進(jìn)行追蹤分析，提取纖維直徑的特征值[2]。另外，OFDA型的結(jié)構(gòu)輕巧，便于攜帶，可在農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，目前在毛紡檢測(cè)機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用。

國(guó)內(nèi)一般根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 16988—1997測(cè)定毛絨類(lèi)產(chǎn)品的直徑和根數(shù)[3]。清華大學(xué)和北京華誼卓科技有限公司研制的纖維顯微圖像分析儀，主要檢測(cè)纖維平均直徑、成分、橫截面面積、中空率及異形度。上海北昂科技有限公司研制的BERON F10型全自動(dòng)細(xì)度儀，率先使用全自動(dòng)聚焦平面檢測(cè)，通過(guò)圖像處理識(shí)別軟件，可準(zhǔn)確分析各種復(fù)雜纖維的并列、交叉，計(jì)算纖維根數(shù)，并對(duì)每根待檢測(cè)纖維在不同部位測(cè)量150次以上取平均值，準(zhǔn)確性較高。而我公司的WF1型毛絨纖維大容量測(cè)量?jī)x可測(cè)量毛絨平均直徑，及其加權(quán)長(zhǎng)度、豪特長(zhǎng)度和巴布長(zhǎng)度等指標(biāo)，其一體化的設(shè)計(jì)允許快速進(jìn)行大容量毛條的測(cè)量，測(cè)量結(jié)果能更精準(zhǔn)地衡量毛絨品質(zhì)。

4 數(shù)據(jù)對(duì)比

4.1 精度

根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[4]，毛纖維長(zhǎng)度測(cè)量精度的要求為±3 mm，羊毛纖維直徑測(cè)試精度要求見(jiàn)表1。

表1 毛條平均直徑測(cè)量允差 單位：μm

4.2 功能與數(shù)據(jù)對(duì)比

WF1型毛絨纖維大容量檢測(cè)儀可同時(shí)進(jìn)行長(zhǎng)度和平均直徑測(cè)量，比國(guó)內(nèi)外同類(lèi)產(chǎn)品有較大優(yōu)勢(shì)，詳見(jiàn)表2，其數(shù)據(jù)穩(wěn)定性比較見(jiàn)圖3。WF1型和OFDA4000型產(chǎn)品功能基本相同，但前者數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、中文菜單等方面優(yōu)于后者，且售價(jià)適中，性價(jià)比較高，市場(chǎng)潛力大；而在技術(shù)水平和市場(chǎng)占有率方面首推OFDA4000型，兩者測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)比見(jiàn)表3。

表2 不同毛絨纖維大容量檢測(cè)儀性能對(duì)比

項(xiàng)目WF1型國(guó)外國(guó)內(nèi)功能平均直徑與長(zhǎng)度同時(shí)測(cè)量平均直徑與長(zhǎng)度同時(shí)測(cè)量只能測(cè)量平均直徑測(cè)量精度高高低測(cè)試效率高高低外觀結(jié)構(gòu)緊湊松散一般粗毛率有無(wú)無(wú)溫濕度校正有無(wú)無(wú)軟件操作中英文界面，操作簡(jiǎn)單英文界面，操作復(fù)雜中文界面，功能簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)文件文件價(jià)格適中高低

圖3 數(shù)據(jù)自身穩(wěn)定性對(duì)比

表3 WF1型毛絨纖維大容量檢測(cè)儀與OFDA型測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)比

制造廠家品種平均直徑/μm巴布長(zhǎng)度/mm豪特長(zhǎng)度/mm平均長(zhǎng)度/mmOFDA長(zhǎng)嶺?15．5μm16．0816．1752．8451．3644．2045．3940．0541．26OFDA長(zhǎng)嶺?16．0μm15．9315．9350．2450．6041．1540．8936．2835．56OFDA長(zhǎng)嶺?16．5μm16．6416．6549．4848．5641．7842．0937．5538．46OFDA長(zhǎng)嶺7．3tex18．7018．7688．2889．2874．7373．1970．2269．56OFDA長(zhǎng)嶺8．8tex22．4321．5588．9387．5682．3683．2569．5772．56OFDA長(zhǎng)嶺10．1tex27．8127．91108．16106．8585．6786．9380．5872．36 注：表中數(shù)據(jù)為測(cè)量5次的平均值。

5 結(jié)語(yǔ)

目前，國(guó)產(chǎn)毛絨檢測(cè)儀在品牌知名度、市場(chǎng)占有率等方面與國(guó)外產(chǎn)品相比仍有一定差距，主要表現(xiàn)在技術(shù)不夠成熟。隨著技術(shù)水平、生產(chǎn)工藝及產(chǎn)品可靠性等日趨完善，WF1型毛絨纖維大容量檢測(cè)儀測(cè)量數(shù)據(jù)會(huì)更準(zhǔn)確、性能更穩(wěn)定，若進(jìn)一步改進(jìn)，將為毛紡企業(yè)節(jié)省采購(gòu)成本并降低維護(hù)成本，具有廣闊的市場(chǎng)前景。

[1] 陸永良，康文華，潘海濱.羊毛長(zhǎng)度測(cè)試方法及OFDA4000的應(yīng)用[J].紡織標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2011(3)：42-48.

[2] 鄒友明，于偉東. 國(guó)外羊毛細(xì)度檢測(cè)的基礎(chǔ)方法[J].中國(guó)纖檢，2006(7):39-43.

[3] 王全春.羊毛、絨類(lèi)、化學(xué)纖維混紡產(chǎn)品定量分析方法探討[J].中國(guó)纖檢，2016(1): 91-93.

[4] GB/T 21030—2007，羊毛及其他動(dòng)物纖維平均直徑與分布試驗(yàn)方法 纖維直徑光學(xué)分析儀法[S].

The Test Principles and Application Effects of the Fiber Tester WF1 with Large Capacity for Wool and Cashmere

WEI Mengmeng

(Shaanxi Changling Textile Mechtronical Technology Co.,Ltd.,Baoji 721013，China)

To ensure the test requirements and improve inspection accuracy and stability for diameter and length of wool and cashmere for wool spinning enterprises and fiber inspection institutions,introductions are made to the principles of image acquisition，system control，and measurements in the sample measurement mode and the wool top measurement mode of the fiber tester WF1 with large capacity for wool and cashmere，and analysis are made on the current development situation of similar products both at home and abroad，including contrastive analysis of the performances and data testing of the fiber tester WF1 with large capacity for wool and cashmere and similar products.It is pointed out that there is some gap between the fiber tester WF1 with large capacity for wool and cashmere and products Uster OFDA series such as market shares and brand awareness and such,while the price performance ratios and detection effects of the fiber tester WF1 with large capacity for wool and cashmere will be better and better with the development of the technology,production processes and product reliability.

the fiber tester for wool and cashmere；large capacity；wool；cashmere；average diameter；length；principle；OFDA

2016-12-28

魏萌萌(1977—)，女，陜西咸陽(yáng)人，工程師，主要從事紡織電子設(shè)備及儀器的工藝研究工作。

時(shí)間：2017-01-25 17:19http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1131.TS.20170125.1719.002.html

TS131.9

B

1001-9634(2017)04-0054-03