文/吳瓊 張惠玲 蔡濤 蔡娜娜

羽絨服產(chǎn)品具有輕質(zhì)保暖等性能，受到消費者的認可。隨著消費者的著裝觀念及對產(chǎn)品質(zhì)量要求的不斷提高，羽絨原料的相關(guān)理化性能的質(zhì)量檢驗與評估顯得尤為重要。羽絨清潔度是羽絨原料中非常重要的評估指標(biāo)，用于判斷羽絨中殘留的雜質(zhì)、灰塵及游離有機物的含量。清潔度較差的羽絨制品可能使人產(chǎn)生過敏反應(yīng)、哮喘等疾病以及對身體造成嚴重危害，因此提高羽絨及其制品的檢測水平，準(zhǔn)確檢驗羽絨的清潔度對控制羽絨及其制品至關(guān)重要。目前，國家標(biāo)準(zhǔn)體系中GB/T 10288—2016《羽絨羽毛試驗方法》[1]于2017年7月1日實施并替代了GB/T 10288—2013[2]，其中對羽絨清潔度的檢測提出了更加嚴格的要求。

1 羽絨清潔度的測試現(xiàn)狀

GB/T 10288—2016《羽絨羽毛試驗方法》規(guī)定了清潔度的檢測方法有兩種：A法（目測法）和B法（專用濁度檢驗儀法）。

1.1 目測法

將清洗干凈的雙十字線塑料片或陶瓷片放在普通濁度計的底部，將濾液倒入普通濁度計中，待氣泡消失后逐漸放出濾液，在光源為600lx～1000lx的日光或人工光源下從頂端觀察雙十字線，直到能看清兩條十字線為主，記錄能看清雙十字線的最高高度，單位為mm。檢驗示意圖如圖1所示。

圖1 目測法設(shè)備示意圖

此方法操作簡單，適用性強，但是仍存在一定的缺陷。由于玻璃管的材質(zhì)、高度、反光性能都會影響人的視覺判斷；每個檢驗人員的視力不同影響結(jié)果判斷；試驗人員的操作流程無法完全一致，結(jié)果也受人為因素影響；手動排液，精細度差，易造成結(jié)果偏差，以上缺陷易導(dǎo)致結(jié)果重現(xiàn)性差。

1.2 濁度儀法

將樣液注入專用濁度檢測儀測量皿中測定。使用前應(yīng)制作“吸光度—目測值”工作曲線并在檢測儀中輸入工作曲線回歸方程?！拔舛取繙y值”數(shù)據(jù)要求至少30組，且其中的“目測值”應(yīng)均勻分布于50mm～1000mm之間。測定時直接讀取濁度檢測儀顯示的mm值。

此方法可以減少人為、光線誤差，但是也有一定缺陷。比如：該方法需要取大量樣品結(jié)果，工作量大，若取樣少則代表性不夠；適用性不強，目前國內(nèi)外羽絨清潔度都是用高度值表示，此法不是直接檢測高度值；此法需要檢驗人員對儀器原理有一定的理解，否則實行起來尚有難度。

針對GB/T 10288—2016《羽絨羽毛試驗方法》的規(guī)定及目前國內(nèi)外羽絨清潔度的測試現(xiàn)狀，本研究開發(fā)出一款適用性強，準(zhǔn)確度高、重現(xiàn)性高且自動化程序高的羽絨清潔度儀，使之適應(yīng)于羽絨羽毛及其制品填充料的檢驗。

2 儀器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

為了實現(xiàn)用攝像頭功能取代人眼識別，需要選擇高精度的攝像頭模組和特制的鏡頭來測試。具體步驟：固定焦點到刻有雙十字黑線的陶瓷片上，調(diào)整攝像頭參數(shù)使人眼看到的圖片和攝像頭捕獲到的圖像一致。在此過程中，電機升降會導(dǎo)致液面發(fā)生變化，需要考慮減慢測試過程中的上升下降速度。

2.1 機械結(jié)構(gòu)部分

本儀器主要由儀器機架、水位控制傳動裝置、圖像采集裝置、濁度計裝置、濁度計水箱、上下極限位、內(nèi)部照明等組成。

儀器表面采用噴塑高溫固化處理久不褪色。儀器測量傳動裝置采用步進電機帶動絲桿運行，減少振動引起的數(shù)據(jù)波動。儀器內(nèi)部封閉，使用固定照明燈管，建立穩(wěn)定的試驗環(huán)境，以免受外界光線影響。儀器結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

2.2 硬件部分

本儀器主機硬件采用32位ARM處理器控制步進電機，帶動絲桿傳動裝置，穩(wěn)定可靠，能夠設(shè)定不同測試速度進行試驗，儀器自動識別上下限位自動停止，保護儀器不被損壞，高精度數(shù)據(jù)處理移動高度轉(zhuǎn)化為羽絨液體升降高度，采用高清攝像頭實時采集圖片傳送給電腦進行圖片分析計算結(jié)果。

2.3 軟件部分

圖2 全自動清潔度測試儀示意圖

圖3 全自動清潔度測試儀軟件工作示意圖

表1 測試結(jié)果（高度）對比 mm

通過32位ARM處理器控制步進電機轉(zhuǎn)動使液面升降，記錄頁面的實時高度；同時在升降過程中對圖像進行高速采集，對相鄰的圖片進行對比， 剔除模糊的、有干擾的圖像數(shù)據(jù)，再把實時采集到的有用圖像進行灰度二值化，使用高斯濾波去除噪聲，canny算子找到圖像中存在的輪廓，再對輪廓進行霍夫直線檢測（根據(jù)多次不同樣品溶液的測試，統(tǒng)計二級評定標(biāo)準(zhǔn)時的直線顏色范圍值，通過設(shè)置霍夫直線檢測時閾值來有效判斷能否檢測到直線存在），在檢測到的直線中判斷是否有相互垂直的直線或接近垂直的直線并記錄，再對垂直的直線中遍歷所有的像素點的顏色值并統(tǒng)計，通過統(tǒng)計結(jié)果對出現(xiàn)概率最多的顏色值，再根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)評價要求對相應(yīng)顏色等級要求，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求是剛好能看清黑色雙十字線，所以需要使液面從頂部往下走，為了確認圖像，在連續(xù)檢測到兩次圖像存在兩組相互垂直的直線，據(jù)此認定液面高度為羽絨的透明度。

通過使用攝像頭測試的透明度準(zhǔn)確性高、結(jié)果穩(wěn)定、重現(xiàn)性好,能夠有效地減小目前國內(nèi)外檢測羽絨濁度使用的目視法帶來的誤差。

3 手動清潔度儀與自動清潔度儀測試對比

為確認開發(fā)的自動清潔度儀的準(zhǔn)確度，將該設(shè)備與手動清潔度儀進行測試對比，選取3種不同清潔度的羽絨，每種測3次取平均值，試驗數(shù)據(jù)結(jié)果對比如表1所示。

由表1可觀察出，手動清潔度儀的重現(xiàn)性差，其偏差范圍在5mm～15mm范圍內(nèi)；自動清潔度儀由于通過攝像頭對圖片的抓取與處理，數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠，其偏差范圍在1mm～5mm范圍內(nèi)。由此可見，手動清潔度儀因人的主觀因素影響，視力、感官都會影響結(jié)果的判斷，誤差大；自動清潔度儀所獲取的數(shù)據(jù)科學(xué)可靠，通過電腦軟件直接評判，避免了人為因素引起的誤差，具有較高的重現(xiàn)性和穩(wěn)定性，可大大提高清潔度檢測的公正性和客觀性。

4 結(jié)論

羽絨自動清潔度儀基于高清攝像頭模塊，結(jié)合儀器的自動化升降，用電腦實時采集圖片進行圖片分析處理，滿足了數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度高、重現(xiàn)性強、適用性高、自動化程度高的要求，也滿足了GB/T 10288—2016《羽絨羽毛試驗方法》的要求。該儀器的開發(fā)開規(guī)避了不同手動檢測人為誤差，數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠，值得推廣。