專利名稱：多光譜紗線品質(zhì)檢測分析儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及長度、厚度及類似線性尺寸的計量及角度、面積、不規(guī)則的表面或輪廓的計量領(lǐng)域，又涉及采用光學(xué)方法計量物體移動時的直徑，特別是一種多光譜紗線品質(zhì)檢測分析儀。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是由紗線輸送裝置將待測紗線輸送至檢測視場，其中，速度V2恒定裝置以速度V2恒速地將紗線排出本儀器外，紗線張力測定出紗線張力T傳遞到計算機(jī)，計算出保持定張力T所需的速度V1，速度V1恒定裝置以速度V1將紗線導(dǎo)入本儀器，并維持紗線測量時速度和張力恒定，進(jìn)行下述各項檢測近紫外反射光譜檢測由紫外光源(如低壓熒光燈、黑光燈或紫外發(fā)光二極管)對被測紗線進(jìn)行照明，由紫外增強(qiáng)線陣硅光電二極管及其相應(yīng)光學(xué)部件組成紫外波段反射檢測裝置，獲取紫外波段紗線的反射光譜及雜質(zhì)信息。
可見光透射檢測由白色可見光照明和由CCD電荷耦合器件及相應(yīng)的光學(xué)部件及外圍電路組成可見光透射紗線直徑檢測裝置，獲取紗線二維圖像信息。
可見光反射色度檢測由白色可見光照明及色度傳感器(R、G、B)及其相應(yīng)電學(xué)、光學(xué)部件組成可見反射色度檢測裝置，配合紗線定速并通過計算機(jī)獲取紗線設(shè)飽和度、色對比度及亮度等色譜信息。
近紅外(0.8～2.5μm)反射光譜檢測由近紅外光源照明及由硅光電二極管及其相應(yīng)光學(xué)部件組成近紅外反射光譜檢測裝置，配合紗線定速獲取該波段紅外反射信息。
中紅外(3.0～5.0μm)反射光譜檢測由中紅外光源照明且由室溫碲鎘汞探測器件及其光學(xué)、電學(xué)部件組成中紅外反射光譜檢測裝置，配合紗線定速獲取該波段紅外反射信息。
遠(yuǎn)紅外(8.0～14.0μm)反射光譜檢測由遠(yuǎn)紅外光源照明，由熱釋電探測器或低溫碲鎘汞探測器及其光學(xué)、電學(xué)部件組成遠(yuǎn)紅外反射光譜檢測裝置，配合紗線走速獲取該波段紅外反射信息。
在近紫外反射光譜探測、可見光反射色度檢測、近紅外、中紅外、遠(yuǎn)紅外反射光譜檢測裝置的安置中，光源在一側(cè)照射紗線，而在其對側(cè)分別各安置一個吸收相應(yīng)光譜波段和雜散光裝置，分別是紫外線和雜散光吸收裝置，可見光和雜散光吸收裝置，近紅外、中紅外、遠(yuǎn)紅外線和雜散光吸收裝置，吸收經(jīng)過多次反射的相應(yīng)波段的光線和其他雜散光；各檢測裝置之間進(jìn)行光和電屏蔽。
紗線定速和張力測定、近紫外反射光譜檢測、可見光透射紗線直徑檢測、色度檢測、近紅外、中紅外、遠(yuǎn)紅外反射光譜檢測的信息都匯集至計算機(jī)，進(jìn)行對紗線品質(zhì)分析并輸出打印或顯示，并應(yīng)用多光譜圖像顯示軟件對該紗線的織物進(jìn)行多光譜圖像顯示。
各檢測裝置安置在一個儀器柜中，面板上置有工作狀態(tài)指示裝置，其各路信息通過電纜輸送至計算機(jī)，計算機(jī)對諸信息按指定方法或相應(yīng)軟件支持下進(jìn)行分析和運(yùn)算。
本發(fā)明具有以下有益效果1.本發(fā)明為紗線的品質(zhì)評定提供了有效的測量分析手段，并為新一代的高品質(zhì)紡織制品建立了技術(shù)支撐。
2.本發(fā)明率先利用從紫外、可見光及紅外波段的寬帶光電檢測技術(shù)對紗線品質(zhì)進(jìn)行檢測和分析，可獲得紗線的直徑、顏色、不均勻度等屬性，還能顯示用該紗線所織的織物的視覺效果，并提供了紗線從近紫外到遠(yuǎn)紅外波段的吸收與反射的寬帶光譜特性，有利于開發(fā)具有市場競爭力和高附加值的紡織產(chǎn)品和開發(fā)紡織品的潛在特性。
3.人體是一個紅外輻射源，穿衣好比在輻射源上加上覆蓋物，再通過它與外界進(jìn)行熱交換；另一方面，人眼對織物的染色、配方等效果也是很有局限的。通過本發(fā)明可事先知覺織物的可見光顏色、抗紫外、紅外保健特性，本發(fā)明又能對紡織品進(jìn)行逆向仿真設(shè)計，對什么樣配比的織物才能適應(yīng)環(huán)境和季節(jié)，并具有漂亮的色澤及穿著如何舒適等等都給設(shè)計者提供了方便。


圖1是本發(fā)明多光譜紗線品質(zhì)檢測分析儀的組成示意圖。
圖2棉花與丙綸雜質(zhì)的反射光譜曲線。
圖3為多光譜傳感器響應(yīng)特性曲線圖。支撐了本發(fā)明的光譜檢測。
近紫外反射光譜檢測由紫外光源10例如紫外線低壓熒光燈對被測紗線進(jìn)行照明，由紫外增強(qiáng)線陣(256元)硅光電二極管及其相應(yīng)光學(xué)部件組成紫外反射光檢測裝置11，獲取紫外波段、紗線的反射光譜及雜質(zhì)信息。請參閱圖2。在紫外區(qū)，例如丙綸雜質(zhì)的反射曲線相對棉花有特征性的起翹，故利用紫外探測這些雜質(zhì)十分有利。
可見光透射檢測由可見光源2如日光燈管作可見光照明，由CCD電荷耦合器件及其相應(yīng)的光學(xué)和電學(xué)部件組成可見光透射紗線直徑檢測裝置12，CCD線陣為1024元，計算機(jī)將CCD圖像經(jīng)圖像采集卡以二維數(shù)字圖像的形式采集下來，進(jìn)行圖像識別處理，獲取紗線直徑、不均勻度、棉結(jié)、毛羽等屬性。本實(shí)施例的紗線直徑測量范圍有二個，一為0～6mm；另一個是0～20mm。
可見光反射色度檢測由可見光源13如日光燈管進(jìn)行可見光照明，用色度傳感器(R、G、B)及其相應(yīng)光學(xué)和電學(xué)部件組成可見光反射色度檢測裝置14，配合紗線定速通過計算機(jī)進(jìn)行紅、綠、藍(lán)三個主色分析處理，就能得出紗線的色飽和度、色對比度和亮度，而得知紗線的光譜信息。
近紅外(0.8～2.5μm)反射光譜檢測由近紅外光源15如紅外燈照明及由硅光電二極管及其相應(yīng)光學(xué)部件組成近紅外反射光譜檢測裝置16，獲取近紅外紗線反射信息。
中紅外(3.0～5.0μm)反射光譜檢測由中紅外光源17照明且由室溫碲鎘汞探測器件及其光學(xué)、電學(xué)部件組成中紅外反射光譜檢測裝置18，配合紗線定速獲取該波段紅外反射信息。
遠(yuǎn)紅外(8.0～14.0μm)反射光譜檢測由遠(yuǎn)紅外光源19照明，由熱釋電探測器或低溫碲鎘汞器件及其光學(xué)、電學(xué)部件組成遠(yuǎn)紅外反射光譜檢測裝置20，配合紗線定速獲取該波段紅外反射信息。
在近紫外反射光譜檢測裝置11、可見光反射色度檢測裝置14、近紅外、中紅外及遠(yuǎn)紅外反射光譜檢測裝置16、18、20的安裝中，光源在一側(cè)照射紗線，而在其對側(cè)分別安置一個吸收黑體，吸收紗線反射光以外的其他光線，例如可見光色度檢測裝置中，安放適當(dāng)大的一塊黑絲絨就可以了。這些吸收體分別為紫外線和雜散光吸收裝置1、可見光和雜散光吸收裝置3，近紅外雜散光吸收裝置4、中紅外和雜散光吸收裝置5及遠(yuǎn)紅外線和雜散光吸收裝置6，各檢測裝置之間進(jìn)行光和電的屏蔽。由紗線反射光到傳感器之間，對紗線目標(biāo)的反射信號以外的其他雜散光，采用適當(dāng)?shù)墓鈾谶M(jìn)行擋光。
紗線定速和張力測定、近紫外反射光檢測、可見光透射紗線直徑檢測、色度檢測、近紅外、中紅外、遠(yuǎn)紅外反射光譜檢測的信息都匯集到計算機(jī)22，計算機(jī)對諸信息按指定方法或相應(yīng)軟件支持下進(jìn)行分析和運(yùn)算，對紗線品質(zhì)因素進(jìn)行輸出打印24或顯示23，并應(yīng)用各光譜圖像顯示軟件對該紗線的織物進(jìn)行多光譜圖像顯示。并可按圖像標(biāo)準(zhǔn)對紗線進(jìn)行分類。計算機(jī)22還具備輸入輸出接口25。
總之，本實(shí)施方式具有以下性能；紗線測量速度30米/分，100米/分。
紗線直徑測量范圍0～6mm，0～20mm。
光譜檢測范圍近紫外(0.25～0.38μm)可見光(0.40～0.75μm)近紅外(0.80～2.50μm)中紅外(3.0～5.0μm)遠(yuǎn)紅外(8.0～14.0μm)紗線分類按國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類，多光譜織物圖像顯示。
權(quán)利要求
1.一種多光譜紗線品質(zhì)檢測分析儀，包括紗線輸送裝置、檢測裝置計算機(jī)及軟件，其特征在于(1-1) 傳動裝置的速度V1恒定裝置(8)和速度V2恒定裝置(21)保證紗線以設(shè)定的張力T和速度V2通過本儀器，其中，速度V2恒定裝置(21)以設(shè)定速度V2恒速地將紗線(7)排出本儀器外，紗線張力測定裝置(9)測定出紗線(7)上所受到的張力，傳遞到計算機(jī)(22)，計算機(jī)(22)計算出保持設(shè)定張力T所需的速度V1，控制速度V1恒定裝置(8)以速度V1將紗線導(dǎo)入本儀器；(1-2) 近紫外反射光譜檢測由紫外光源(10)對被測紗線進(jìn)行照明，由紫外增強(qiáng)線陣硅光電二極管及其相應(yīng)光學(xué)部件組成紫外反射光檢測裝置(11)，獲取紫外波段紗線的反射光譜及雜質(zhì)信息；(1-3) 可見光透射檢測由白色可見光源(2)和CCD電荷耦合器件和外圍電路及相應(yīng)的光學(xué)部件組成可見光透射紗線直徑檢測裝置(12)，獲取定速運(yùn)動時紗線的二維圖像信息；(1-4) 可見光反射色度檢測由白色可見光源(13)和色度傳感器(R、G、B)和放大器及其相應(yīng)光學(xué)部件組成可見光反射色度檢測裝置(14)，通過計算機(jī)獲取運(yùn)動的紗線色飽和度、色對比度及亮度等色譜信息；(1-5) 近紅外(0.8～2.5μm)反射光譜檢測由近紅外光源(15)及由硅光電二極管及其相應(yīng)光學(xué)部件組成近紅外反射光譜檢測裝置(16)，獲取紗線在該波段紅外反射信息；(1-6) 中紅外(3～5μm)反射光譜檢測由中紅外光源(17)和室溫碲鎘汞探測器件及其光學(xué)電學(xué)部件組成中紅外反射光譜檢測裝置(18)，獲取紗線在該波段紅外反射信息；(1-7) 遠(yuǎn)紅外(8～14μm)反射光譜檢測由遠(yuǎn)紅外光源(19)和熱釋電探測器或低溫碲鎘汞探測器及其光學(xué)、電學(xué)部件組成遠(yuǎn)紅外反射光譜檢測裝置(20)，獲取紗線在該波段紅外反射信息；(1-8) 在近紫外反射光譜檢測裝置、可見光色度檢測、近紅外、中紅外、遠(yuǎn)紅外反射光譜檢測裝置的安置中，光源在一側(cè)照射紗線，而在其對側(cè)分別各按置一個相應(yīng)波段光線和雜散光吸收裝置，吸收除了紗線反射光外的其他光線；各檢測裝置之間進(jìn)行光和電的屏蔽；(1-9) 紗線定速、定張力、近紫外反射光檢測、可見光透射紗線直徑檢測、色度檢測、近紅外、中紅外、遠(yuǎn)紅外反射光譜檢測的信息都匯集至計算機(jī)(22)進(jìn)行對紗線品質(zhì)分析并顯示(23)和打印(24)，并且應(yīng)用多光譜圖像顯示軟件對紗線織物進(jìn)行多光譜圖像顯示；(1-10) 各檢測裝置安裝在一個儀器箱中，面板上置有工作狀態(tài)指示裝置，其各路信息通過電纜輸送到計算機(jī)，計算機(jī)對諸信息按設(shè)定方法或相應(yīng)軟件支持下進(jìn)行分析運(yùn)算。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種多光譜紗線品質(zhì)檢測分析儀，輸送裝置在保持紗線受到恒定張力的情況下，將紗線定速輸送到檢測視場中進(jìn)行近紫外反射，可見光透射，可見光色度，近紅外、中紅外與遠(yuǎn)紅外反射檢測，其信息匯總到計算機(jī)，按設(shè)定方法或相應(yīng)軟件支持下進(jìn)行分析運(yùn)算，計算機(jī)對紗線品質(zhì)因素結(jié)果進(jìn)行輸出打印或顯示，并應(yīng)用多光譜圖像顯示軟件對紗線織物進(jìn)行多光譜圖像顯示。本發(fā)明有利于開發(fā)具有市場競爭力和高附加值的紡織產(chǎn)品和開發(fā)紡織品的潛在特性，為紗線的品質(zhì)評定提供了有效的測量分析，并為新一代的高品質(zhì)紡織品建立了技術(shù)支撐。
文檔編號G01N21/88GK1414372SQ0211231
公開日2003年4月30日 申請日期2002年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月1日
發(fā)明者王汝笠, 孔繁金, 傅艷紅 申請人:上海奧達(dá)光電子科技有限公司