CN1176364C - 多光谱纱线品质检测分析仪 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种多光谱纱线品质检测分析仪，输送装置在保持纱线受到恒定张力的情况下，将纱线定速输送到检测视场中进行近紫外反射，可见光透射，可见光色度，近红外、中红外与远红外反射检测，其信息汇总到计算机，按设定方法或相应软件支持下进行分析运算，计算机对纱线品质因素结果进行输出打印或显示，并应用多光谱图像显示软件对纱线织物进行多光谱图像显示。本发明有利于开发具有市场竞争力和高附加值的纺织产品和开发纺织品的潜在特性，为纱线的品质评定提供了有效的测量分析，并为新一代的高品质纺织品建立了技术支撑。
Description
技术领域：
本发明涉及长度、厚度及类似线性尺寸的计量及角度、面积、不规则的表面或轮廓的计量领域，又涉及采用光学方法计量物体移动时的直径，特别是一种多光谱纱线品质检测分析仪。
背景技术：
美国劳森—赫菲尔(Lawson-Hemphill)申请中国专利“用于电子显示纱线质量的***和方法”(申请号94194093.4，公开号CN1174607A)，该方法采用CCD测试纱线直径、毛羽、棉结、疵点等参数，进行统计分类，然后比照人工黑板，定出纱线等级，即所谓“电子黑板(Electronic Blackboard)”功能，以及用计算机仿真显示，预示用被测纱线织成纹理布样后的视觉效果，其不足之处在于不能反映纱线真实颜色，不能提供纱线对紫外和红外波段的吸收或反射特性。这二点对纱线品质的要求直接关系到纺织品的潜在特性的开发利用，即有利于开发出更具市场竞争力和高附加值的纺织制品。
发明内容：
本法明要解决的技术问题是提供一种在近紫外、可见光、中红外、远红外范围内多光谱纱线品质检测分析仪。
本发明采用的技术方案是：由纱线输送装置将待测纱线输送至检测视场，其中，速度V2恒定装置以速度V2恒速地将纱线排出本仪器外，纱线张力测定出纱线张力T传递到计算机，计算出保持定张力T所需的速度V1，速度V1恒定装置以速度V1将纱线导入本仪器，并维持纱线测量时速度和张力恒定，进行下述各项检测：
近紫外反射光谱检测：由紫外光源(如低压荧光灯、黑光灯或紫外发光二极管)对被测纱线进行照明，由紫外增强线阵硅光电二极管及其相应光学部件组成紫外波段反射检测装置，获取紫外波段纱线的反射光谱及杂质信息。
可见光透射检测：由白色可见光源照明和由CCD电荷耦合器件及相应的光学部件及***电路组成可见光透射纱线直径检测装置，获取纱线二维图像信息。
可见光反射色度检测：由白色可见光源照明及色度传感器(R、G、B)及其相应电学、光学部件组成可见反射色度检测装置，配合纱线定速并通过计算机获取纱线色饱和度、色对比度及亮度等色谱信息。
近红外(0.8～2.5μm)反射光谱检测：由近红外光源照明及由硅光电二极管及其相应光学部件组成近红外反射光谱检测装置，配合纱线定速获取该波段红外反射信息。
中红外(3.0～5.0μm)反射光谱检测：由中红外光源照明且由室温碲镉汞探测器件及其光学、电学部件组成中红外反射光谱检测装置，配合纱线定速获取该波段红外反射信息。
远红外(8.0～14.0μm)反射光谱检测：由远红外光源照明，由热释电探测器或低温碲镉汞探测器及其光学、电学部件组成远红外反射光谱检测装置，配合纱线走速获取该波段红外反射信息。
在近紫外反射光谱探测、可见光反射色度检测、近红外、中红外、远红外反射光谱检测装置的安置中，光源在一侧照射纱线，而在其对侧分别各安置一个吸收相应光谱波段和杂散光装置，分别是紫外线和杂散光吸收装置，可见光和杂散光吸收装置，近红外、中红外、远红外线和杂散光吸收装置，吸收经过多次反射的相应波段的光线和其他杂散光；各检测装置之间进行光和电屏蔽。
纱线定速和张力测定、近紫外反射光谱检测、可见光透射纱线直径检测、色度检测、近红外、中红外、远红外反射光谱检测的信息都汇集至计算机，进行对纱线品质分析并输出打印或显示，并应用多光谱图像显示软件对该纱线的织物进行多光谱图像显示。
各检测装置安置在一个仪器柜中，面板上置有工作状态指示装置，其各路信息通过电缆输送至计算机，计算机对诸信息按指定方法或相应软件支持下进行分析和运算。
本发明具有以下有益效果：
1.本发明为纱线的品质评定提供了有效的测量分析手段，并为新一代的高品质纺织制品建立了技术支撑。
2.本发明率先利用从紫外、可见光及红外波段的宽带光电检测技术对纱线品质进行检测和分析，可获得纱线的直径、颜色、不均匀度等属性，还能显示用该纱线所织的织物的视觉效果，并提供了纱线从近紫外到远红外波段的吸收与反射的宽带光谱特性，有利于开发具有市场竞争力和高附加值的纺织产品和开发纺织品的潜在特性。
3.人体是一个红外辐射源，穿衣好比在辐射源上加上覆盖物，再通过它与外界进行热交换；另一方面，人眼对织物的染色、配方等效果也是很有局限的。通过本发明可事先知觉织物的可见光颜色、抗紫外、红外保健特性，本发明又能对纺织品进行逆向仿真设计，对什么样配比的织物才能适应环境和季节，并具有漂亮的色泽及穿着如何舒适等等都给设计者提供了方便。
附图说明：
图1是本发明多光谱纱线品质检测分析仪的组成示意图。
图2棉花与丙纶杂质的反射光谱曲线。
图3为多光谱传感器响应特性曲线图。支撑了本发明的光谱检测。
具体实施方式：
下面结合附图和本发明总技术方案对具体实施方式作进一步说明。由纱线输送装置将待测纱线输送至检测视场，速度V1恒定装置8和速度V2恒定装置21保证纱线以设定的张力T和速度V2通过本仪器，其中，速度V2恒定装置传动装置21以设定速度V2恒速地将纱线7排出本仪器外，纱线张力测定装置9测定出纱线7上所受到的张力，传递到计算机22，计算机22计算出保持设定张力T所需的速度V1，控制速度V1恒定装置8以速度V1将纱线导入本仪器。本实施例是将纱线的速度V2能恒定在二个数值上，一是30米/分，另一个是100米/分。本实施例的各个检测装置的视场调节到竖直的一条直线上。
近紫外反射光谱检测：由紫外光源10例如紫外线低压荧光灯对被测纱线进行照明，由紫外增强线阵(256元)硅光电二极管及其相应光学部件组成紫外反射光检测装置11，获取紫外波段、纱线的反射光谱及杂质信息。请参阅图2。在紫外区，例如丙纶杂质的反射曲线相对棉花有特征性的起翘，故利用紫外探测这些杂质十分有利。
可见光透射检测：由可见光源2如日光灯管作可见光照明，由CCD电荷耦合器件及其相应的光学和电学部件组成可见光透射纱线直径检测装置12，CCD线阵为1024元，计算机将CCD图像经图像采集卡以二维数字图像的形式采集下来，进行图像识别处理，获取纱线直径、不均匀度、棉结、毛羽等属性。本实施例的纱线直径测量范围有二个，一为0～6mm；另一个是0～20mm。
可见光反射色度检测：由可见光源13如日光灯管进行可见光照明，用色度传感器(R、G、B)及其相应光学和电学部件组成可见光反射色度检测装置14，配合纱线定速通过计算机进行红、绿、蓝三个主色分析处理，就能得出纱线的色饱和度、色对比度和亮度，而得知纱线的光谱信息。
近红外(0.8～2.5μm)反射光谱检测：由近红外光源15如红外灯照明及由硅光电二极管及其相应光学部件组成近红外反射光谱检测装置16，获取近红外纱线反射信息。
中红外(3.0～5.0μm)反射光谱检测：由中红外光源17照明且由室温碲镉汞探测器件及其光学、电学部件组成中红外反射光谱检测装置18，配合纱线定速获取该波段红外反射信息。
远红外(8.0～14.0μm)反射光谱检测：由远红外光源19照明，由热释电探测器或低温碲镉汞器件及其光学、电学部件组成远红外反射光谱检测装置20，配合纱线定速获取该波段红外反射信息。
在近紫外反射光谱检测装置11、可见光反射色度检测装置14、近红外、中红外及远红外反射光谱检测装置16、18、20的安装中，光源在一侧照射纱线，而在其对侧分别安置一个吸收黑体，吸收纱线反射光以外的其他光线，例如可见光色度检测装置中，安放适当大的一块黑丝绒就可以了。这些吸收体分别为紫外线和杂散光吸收装置1、可见光和杂散光吸收装置3，近红外杂散光吸收装置4、中红外和杂散光吸收装置5及远红外线和杂散光吸收装置6，各检测装置之间进行光和电的屏蔽。由纱线反射光到传感器之间，对纱线目标的反射信号以外的其他杂散光，采用适当的光栏进行挡光。
纱线定速和张力测定、近紫外反射光检测、可见光透射纱线直径检测、色度检测、近红外、中红外、远红外反射光谱检测的信息都汇集到计算机22，计算机对诸信息按指定方法或相应软件支持下进行分析和运算，对纱线品质因素进行输出打印24或显示23，并应用各光谱图像显示软件对该纱线的织物进行多光谱图像显示。并可按图像标准对纱线进行分类。计算机22还具备输入输出接口25。
总之，本实施方式具有以下性能；
纱线测量速度：30米/分，100米/分。
纱线直径测量范围：0～6mm，0～20mm。
光谱检测范围：近紫外(0.25～0.38μm)
可见光(0.40～0.75μm)
近红外(0.80～2.50μm)
中红外(3.0～5.0μm)
远红外(8.0～14.0μm)
纱线分类：按国家行业标准进行分类，
多光谱织物图像显示。
Claims (1)
1.一种多光谱纱线品质检测分析仪，包括纱线输送装置、检测装置计算机及软件，其特征在于：
(1-1)传动装置的速度V1恒定装置(8)和速度V2恒定装置(21)保证纱线以设定的张力T和速度V2通过本仪器，其中，速度V2恒定装置(21)以设定速度V2恒速地将纱线(7)排出本仪器外，纱线张力测定装置(9)测定出纱线(7)上所受到的张力，传递到计算机(22)，计算机(22)计算出保持设定张力T所需的速度V1，控制速度V1恒定装置(8)以速度V1将纱线导入本仪器；
(1-2)近紫外反射光谱检测：由紫外光源(10)对被测纱线进行照明，由紫外增强线阵硅光电二极管及其相应光学部件组成紫外反射光检测装置(11)，获取紫外波段纱线的反射光谱及杂质信息；
(1-3)可见光透射检测：由白色可见光源(2)和CCD电荷耦合器件和***电路及相应的光学部件组成可见光透射纱线直径检测装置(12)，获取定速运动时纱线的二维图像信息；
(1-4)可见光反射色度检测：由白色可见光源(13)和R、G、B色度传感器和放大器及其相应光学部件组成可见光反射色度检测装置(14)，通过计算机获取运动的纱线色饱和度、色对比度及亮度色谱信息；
(1-5)0.8～2.5μm近红外反射光谱检测：由近红外光源(15)及由硅光电二极管及其相应光学部件组成近红外反射光谱检测装置(16)，获取纱线在该波段红外反射信息；
(1-6)3～5μm中红外反射光谱检测：由中红外光源(17)和室温碲镉汞探测器件及其光学电学部件组成中红外反射光谱检测装置(18)，获取纱线在该波段红外反射信息；
(1-7)8～14μm远红外反射光谱检测：由远红外光源(19)和热释电探测器或低温碲镉汞探测器及其光学、电学部件组成远红外反射光谱检测装置(20)，获取纱线在该波段红外反射信息；
(1-8)在近紫外反射光谱检测装置、可见光色度检测、近红外、中红外、远红外反射光谱检测装置的安置中，光源在一侧照射纱线，而在其对侧分别各安置一个相应波段光线和杂散光吸收装置，吸收除了纱线反射光外的其他光线；各检测装置之间进行光和电的屏蔽；
(1-9)纱线定速、定张力、近紫外反射光检测、可见光透射纱线直径检测、色度检测、近红外、中红外、远红外反射光谱检测的信息都汇集至计算机(22)进行对纱线品质分析并显示(23)和打印(24)，并且应用多光谱图像显示软件对纱线织物进行多光谱图像显示；
(1-10)各检测装置安装在一个仪器箱中，面板上置有工作状态指示装置，其各路信息通过电缆输送到计算机，计算机对诸信息按设定方法或相应软件支持下进行分析运算。
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