CN105823436B - 一种生丝截面轮廓扫描方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生丝截面轮廓扫描方法。本发明中二维定位平台提供一个高精度的X轴和Y轴的运动。生丝通过上述可旋转生丝固定件和磁铁固定，可旋转生丝固定件随着二维定位平台的移动而移动，激光位移传感器通过可调式传感器固定件固定并调节水平高度找准生丝。通过二维定位平台与激光位移传感器的相对运动产生一个对生丝表面的扫描。本发明利用激光位移传感器扫描生丝各个坐标位置的轮廓，并经过数据处理后传到上位机，通过上位机存储截面轮廓坐标位置数据，并使用MATLAB绘制所得存储截面轮廓坐标位置数据，操作简便，算法相对CCD摄影法简单，效率高。

Description

一种生丝截面轮廓扫描方法

技术领域

本发明涉及三维非接触测量、生丝截面轮廓技术，属于纺织加工技术领域。

具体的说是一种新型、高效、无损的生丝截面轮廓扫描方法。

背景技术

蚕丝不仅是纺织加工的原材料，同时在能作为各种复合材料的填充。

随着人们对于穿着品质及健康的要求不断提高，丝绸制品备受人民青睐，真丝织物不仅拥有更好的舒适感、吸湿性、抗紫外线，而且，对人体有着一定的保健作用和可治皮肤病，但是不同截面形状的生丝的吸湿性、弹性、手感等等都不一样，这就需要对生丝的截面轮廓进行检测和分类。但现行GB/T 1798-2008中仅用纤度描述生丝粗细，这种方法不够精确。

目前，苏州大学陈庆官的团队对生丝的检测做了比较多的研究，比如其研制出的生丝纤度仪在原理上还是将生丝的截面形状用等面积的圆代替，用其直径描述生丝粗细，国际上，比如日本等国也采用如此做法，这样做无法精确给出生丝的截面形状及面积，且由于截面形状的多变性导致不同截面面积的生丝被划分为同一类，不利于对生丝的精确评价；生丝的直径在60μm左右，而吴江市金真缝纫机有限公司任小龙在纤维截面检测装置专利中利用CCD采集纤维截面信息，但目前常用线阵CCD的光敏元尺寸在15μm左右，不仅匹配算法复杂，而且精度达不到要求，而若利用显微镜观察方法，切片制作却耗时耗力。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明针对目前国内外现状，提供一种比较精准可靠，结构相对简单，且对检测物无损伤或者损伤较小，计算复杂性较低的生丝截面轮廓扫描方法。

本发明使用了二维定位平台，本发明包括可旋转生丝固定件、磁铁、支架底座、激光位移传感器、可调式传感器固定件、调节旋钮、支架立柱。所述支架底座置于水平隔振平台，支架立柱固定在支架底座对应螺纹处，可调式传感器固定件与支架立柱螺栓连接，激光位移传感器通过螺栓固定在可调式传感器固定件对应处，通过旋转调节旋钮调节可调式传感器固定件的水平高度，可旋转生丝固定件分别固定在二维定位平台对称螺孔处。可旋转生丝固定件的作用在于固定生丝并提供一个180°的旋转，磁铁吸附在可旋转生丝固定件对应端，其作用在是与可旋转生丝固定件的吸附来固定生丝。

本发明中二维定位平台提供一个高精度的X轴和Y轴的运动。生丝通过上述可旋转生丝固定件和磁铁固定，可旋转生丝固定件随着二维定位平台的移动而移动，激光位移传感器通过可调式传感器固定件固定并调节水平高度找准生丝。通过二维定位平台与激光位移传感器的相对运动产生一个对生丝表面的扫描。

作为本发明的一种优选技术方案，所述激光位移传感器选用基恩士LK-H020，光点直径25μm，测量范围-3到+3mm，参考测量距离高达20mm，采用波长655nm红色半导体激光，线性为±0.02%F.S.重复精度为0.02μm。对环境温度要求0至50℃，环境湿度要求35至85%。

作为本发明的一种优选技术方案，激光位移传感器控制器与上述LK-H020配套，选用基恩士LG-5000，其最小显示单位为0.001μm，电源要求24VDC，可控制多个传感器，具有距离测量、透明物厚度测量、表面选择、反黑、屏蔽等多种工作模式。对环境温度要求0至50℃，环境湿度要求35至85%。基恩士为其配套了专有的24V供电电源盒。

作为本发明的一种优选技术方案，所述的二维定位平台为AREOTECH的ABL1000，其最大定位距离为100mm，精度为±0.3μm重复定位精度为±50nm。

前述的生丝截面检测装置，还包括一个数据存储模块，可存储激光位移传感器所测的生丝截面轮廓信息。

一种生丝截面轮廓扫描方法，步骤如下：

第一步：确认好激光位移传感器及其控制器连线正确，二维定位平台处于正常工作状态。

第二步：利用可旋转生丝固定件及磁铁固定生丝，使生丝处于拉直状态。

第三步：确认供电电源及开关连接正确后打开电源开关。

第四步：在控制电脑上打开激光位移传感器操作软件二维定位平台控制软件，将二维定位平台位置归零，设置好平台运动速度为0.5mm/s；设置激光位移传感器的采样频率，数据存数容量，设定为标准检测模式。

第五步：利用二维定位平台的X轴和Y轴移动使激光位移传感器找准生丝所在位置，再利用调节旋钮调节可调式传感器固定件的垂直高度，使激光位移传感器处于正常工作量程范围内。

第六步：设置Y轴运动距离为1mm，由于激光位移传感器4通过调节旋钮调整好高度后相对支架底座是固定的，Y轴的正向运动1mm产生了激光位移传感器对生丝上半部轮廓的扫描，转动可旋转生丝固定件使生丝产生180°的旋转，再让Y轴负向运动1mm，扫描出下半部轮廓，将测得数据导出，利用MATAB画出整个截面轮廓图。

第七步：按第六步测完一个定点的轮廓后，使X轴正向移动0.5微米再重复第六步，生成0.5微米处截面轮廓图，通过X轴的定位可测整根生丝各点处的截面轮廓。

第八步：利用MATLAB软件画出各点处生丝截面轮廓的三维图形。

本发明利用电脑软件二维定位平台移动，利用激光位移传感器扫描生丝各个坐标位置的轮廓，并经过数据处理后传到上位机，通过上位机存储截面轮廓坐标位置数据，并使用MATLAB绘制所得存储截面轮廓坐标位置数据，操作简便，算法相对CCD摄影法简单，效率高。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图；

图2是二维定位平台示意图；

图3是本发明的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步描述。

如图1、2所示，本发明所使用的装置包括可旋转生丝固定件1、磁铁5、支架底座2、激光位移传感器4、可调式传感器固定件3、调节旋钮7、支架立柱6、二维定位平台8。

所述支架底座2置于水平隔振平台，支架立柱6固定在支架底座2对应螺纹处，可调式传感器固定件3与支架立柱6螺栓连接，激光位移传感器4通过螺栓固定在可调式传感器固定件3对应处，通过旋转微调旋钮7调节可调式传感器固定件3的水平高度，可旋转生丝固定件1分别固定在二维定位平台8对称螺孔处。可旋转生丝固定件1的作用在于固定生丝并提供一个180°的旋转，磁铁5吸附在可旋转生丝固定件1对应端，其作用在是与可旋转生丝固定件1的吸附来固定生丝。图1、2所述装置中激光位移传感器的控制器未画出，供电电源未画出，固定二维定位平台8和安放支架底座2的水平隔振平台未画出。

安放好的生丝截面轮廓扫描仪中二维定位平台8提供一个高精度的X轴和Y轴的运动。生丝通过上述可旋转生丝固定件1和磁铁5固定，可旋转生丝固定件1随着二维定位平台8的移动而移动，激光位移传感器4通过可调式传感器固定件3固定并调节水平高度找准生丝。

按上述连接方式搭建好设备，连接好激光位移传感器4及其控制器和供电电源；如图3所示，仪器准备就绪后

第一步：确认好激光位移传感器4及其控制器连线正确，二维定位平台8处于正常工作状态。

第二步：利用可旋转生丝固定件1及磁铁5固定生丝，使生丝处于拉直状态。

第三步：确认供电电源及开关连接正确后打开电源开关。

第四步：在控制电脑上打开激光位移传感器4操作软件二维定位平台8控制软件，将二维定位平台8位置归零，设置好平台运动速度为0.5mm/s；设置激光位移传感器4的采样频率，数据存数容量，设定为标准检测模式。

第五步：利用二维定位平台8的X轴和Y轴移动使激光位移传感器4找准生丝所在位置，再利用调节旋钮7调节可调式传感器固定件3的垂直高度，使激光位移传感器4处于正常工作量程范围内。

第六步：设置Y轴运动距离为1mm，由于激光位移传感器4通过调节旋钮7调整好高度后相对支架底座2是固定的，Y轴的正向运动1mm产生了激光位移传感器4对生丝上半部轮廓的扫描，转动可旋转生丝固定件1使生丝产生180°的旋转，再让Y轴负向运动1mm，扫描出下半部轮廓，将测得数据导出，利用MATAB画出整个截面轮廓图。

第七步：按第六步测完一个定点的轮廓后，使X轴正向移动0.5微米再重复第六步，生成0.5微米处截面轮廓图，通过X轴的定位可测整根生丝各点处的截面轮廓。

第八步：利用MATLAB软件画出各点处生丝截面轮廓的三维图形。

本发明可以实现单根生丝截面轮廓的扫描，并将扫描数据储存于PC上，同时方便后续MATAB的生丝截面信息分析。

本发明公开一种生丝截面轮廓扫描方法，通过非接触激光位移传感器扫描的方法采集生丝的截面形状信息，本仪器自动化程度较高，且对生丝损伤小或者无损伤，便于操作人员操作，测量精度高，稳定性好。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界。

Claims (5)

1.一种生丝截面轮廓扫描方法，其特征在于：该方法所使用的装置包括可旋转生丝固定件、磁铁、支架底座、激光位移传感器、可调式传感器固定件、调节旋钮、支架立柱；所述支架底座置于水平隔振平台上，支架立柱固定在支架底座对应螺纹处，可调式传感器固定件与支架立柱螺栓连接，激光位移传感器固定在可调式传感器固定件对应处，通过旋转调节旋钮调节可调式传感器固定件的水平高度，可旋转生丝固定件分别固定在二维定位平台对称螺孔处；可旋转生丝固定件的作用在于固定生丝并提供一个180°的旋转，磁铁吸附在可旋转生丝固定件对应端，其通过与可旋转生丝固定件的吸附来固定生丝，该方法包括以下步骤：

第一步：确认好激光位移传感器及其控制器连线正确，二维定位平台处于正常工作状态；

第二步：利用可旋转生丝固定件及磁铁固定生丝，使生丝处于拉直状态；

第三步：确认供电电源及开关连接正确后打开电源开关；

第四步：在控制电脑上打开激光位移传感器操作软件和二维定位平台控制软件，将二维定位平台位置归零，设置好平台运动速度为0.5mm/s；设置激光位移传感器的采样频率，数据存储容量，设定为标准检测模式；

第五步：利用二维定位平台的X轴和Y轴移动使激光位移传感器找准生丝所在位置，再利用调节旋钮调节可调式传感器固定件的垂直高度，使激光位移传感器处于正常工作量程范围内；

第六步：设置Y轴运动距离为1mm，由于激光位移传感器通过调节旋钮调整好高度后相对支架底座是固定的，Y轴的正向运动1mm产生了激光位移传感器对生丝上半部轮廓的扫描，转动可旋转生丝固定件使生丝产生180°的旋转，再让Y轴负向运动1mm，扫描出下半部轮廓，将测得数据导出，利用MATLAB画出整个截面轮廓图；

第七步：按第六步测完一个定点的轮廓后，使X轴正向移动0.5微米再重复第六步，生成0.5微米处截面轮廓图，通过X轴的定位可测整根生丝各点处的截面轮廓；

第八步：利用MATLAB软件画出各点处生丝截面轮廓的三维图形。

2.根据权利要求1所述的一种生丝截面轮廓扫描方法，其特征在于：所述激光位移传感器选用基恩士LK-H020，采用波长655nm红色半导体激光。

3.根据权利要求2所述的一种生丝截面轮廓扫描方法，其特征在于：所述激光位移传感器的控制器选用基恩士LG-5000。

4.根据权利要求1所述的一种生丝截面轮廓扫描方法，其特征在于：所述二维定位平台为AREOTECH的ABL1000。

5.根据权利要求1所述的一种生丝截面轮廓扫描方法，其特征在于：还包括一个数据存储模块，可存储激光位移传感器所测的生丝截面轮廓信息。