專利名稱：一種實時測量生絲細度的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種生絲或纖維細度的測量裝置，特別涉及一種動態(tài)、非接觸測量生絲(纖維)細度的裝置，屬于精密計量儀器技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
細度是描述纖維與絲線粗細程度的外形尺寸指標，生絲細度與生絲加工工藝及絲織物的品質(zhì)都有密切的關(guān)系.它決定著絲織物的品種、風(fēng)格、用途和物理機械性質(zhì)等。同時，由于生絲細度在一定程度上決定著絲織物的質(zhì)量，因此，生絲的平均細度以及細度分布成為評價生絲質(zhì)量的重要參數(shù)之一。在本實用新型作出之前，文獻“C⑶生絲細度動態(tài)測量系統(tǒng)的設(shè)計”([J]絲綢，2002 (I) 44-46)中，公開了一種采用線陣CXD作為光電轉(zhuǎn)換器件實時測量生絲細度的方法，它是用線陣CCD作為測量元件，將測量光投射到CCD上，利用待測生絲對光的遮擋所形成的暗斑，由于該方法測量暗斑的尺寸為亮背景成像測量，通常生絲的測量直徑在60um左右，而線陣CCD光敏元的尺寸為14um，限制了測量精度，雖然一般會采用顯微鏡改裝，形成顯微成象系統(tǒng)，待測生絲(纖維)被放大幾十倍，但是，在動態(tài)測量時，生絲(纖維)輕微抖動，成像也會隨之改變，造成測量誤差。另外，亮背景成像極容易使得CCD飽和。因此，該裝置在動態(tài)條件下測量生絲的細度，存在著諸多不足。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是針對生絲(纖維)細度測量現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種穩(wěn)定性好，結(jié)果準確可靠，能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場自動、連續(xù)、非接觸式動態(tài)測量生絲(纖維)細度的裝置。實現(xiàn)本實用新型目的的技術(shù)方案是提供一種實時測量生絲細度的裝置，它包括一個光強均勻的平行光場、微距成像系統(tǒng)、光電傳感器和圖像處理系統(tǒng)；所述的平行光場，由半導(dǎo)體激光器發(fā)射的點光束經(jīng)圓柱面透鏡發(fā)散，再經(jīng)光學(xué)透鏡形成；所述的微距成像系統(tǒng)包括成像透鏡，所述的成像透鏡將置于平行光場中的標準樣絲與待測生絲的反射光進行傅立葉變換，經(jīng)光電傳感器輸出一幀標準樣絲和待測生絲的圖像信號；所述的光電傳感器為線陣CCD ;線陣CCD的信號輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換連接，將接收到的圖像信號輸入到圖像處理系統(tǒng)。該裝置中，線陣C⑶的成像面位于成像透鏡的二倍焦距之外，窄帶濾光器置于線陣CCD的感光元件前。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的顯著效果在于I、由于待測生絲和標準樣絲材質(zhì)相同，并同處一個光場，即使照明光強度有變化，它們的反射光強為同比例的，不影響計算、標定的測量結(jié)果，提高了測量精度。2、通過微距成像后由線陣C⑶接收，獲得了一幀與生絲(纖維)反射后形成的圖像信息，線陣CCD獲得的成像為暗背景信息，有效避免了 CCD感光元的飽和現(xiàn)象。、[0010]3、采用微距成像，既放大了生絲樣品的圖像，又避免了顯微成像短焦深帶來的失真。4、采用半導(dǎo)體激光器作為照射光源，實現(xiàn)曝光時間可程控測量系統(tǒng)光源采用半導(dǎo)體激光器，激光器發(fā)光的時間作為線陣CCD的電子曝光時間，該時間可以根據(jù)測量效果智能調(diào)整。5、覆蓋于線陣C⑶上的濾光片只透過與激光器頻率相同的經(jīng)生絲樣品反射過來的光能，這將抑制環(huán)境雜光的干擾，進而提高系統(tǒng)測量的信噪比采用窄帶濾光器過濾環(huán)境雜光，提高原始測量信息的信號比。6、通過本實用新型可避免生絲(纖維)顫動引起的誤差，實現(xiàn)工業(yè)場合的動態(tài)實時測量，提高測量值的準確率和穩(wěn)定性。本系統(tǒng)適應(yīng)于生絲、羊毛、紡織纖維等，能夠準確地得出平均直徑，標準差等生絲細度的統(tǒng)計測量值，應(yīng)用范圍、測量參數(shù)多、結(jié)果準確可靠，能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場自動的連續(xù)測量。

圖I本實用新型實施例提供的一種生絲細度實時測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；其中，I、標準細絲；2、待測生絲；3、標準粗絲；4、平行光束；5、光學(xué)透鏡；6、發(fā)散形線光束；7、圓柱面透鏡；8、點光束；9、半導(dǎo)體激光器；10、成像透鏡；11、濾光元件；12、線陣CXD感光元件；13、標準細絲成像曲線；14、待測生絲成像曲線；15、標準粗絲成像曲線；16、反射光束。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型的技術(shù)方案作進一步詳細的闡述。實施例I參見附圖1，它是本實施例提供的一種生絲細度實時測量裝置光學(xué)測量部分的結(jié)構(gòu)示意圖；如圖中所示半導(dǎo)體激光器9發(fā)射的點光束8，經(jīng)圓柱面透鏡7形成發(fā)散發(fā)散形線光束6，經(jīng)光學(xué)透鏡5形成平行光束4，光束形成的光場為一個光強均勻的平行光場。將標準細絲I、待測生絲2和標準粗絲3置于平行光場中，它們的反射光束16經(jīng)成像透鏡10，透過窄帶濾光器11到達線陣CXD感光元件12并接收。線陣CXD在驅(qū)動時序信號的控制下，輸出一幀含有標準細絲13、待測生絲14及標準粗絲15的圖象信號。在本實施例中，用一只5mW的半導(dǎo)體激光器為發(fā)射光源，其發(fā)光頻率為635nm，將發(fā)射的點光束的光斑直徑調(diào)至I. 2_，經(jīng)直徑為3. Omm柱形透鏡，形成33. 08°發(fā)散角的線形光束，直徑與發(fā)散角成反比，將直徑為IOmm的光學(xué)透鏡的焦距(f=25. 88mm)調(diào)至線形光束的發(fā)散點，根據(jù)光學(xué)成像原理經(jīng)焦點的光在透鏡的另一側(cè)形成平行光束，且仍為線形光束，形成的光場約14mm寬度，且為一均勻的平行光場。將直徑d2為45um的標準細絲、待測生絲及直徑Cl1為75um的標準粗絲置于平行光場中，三根細絲相鄰間距為2mm。受激光的照射，它們的反射光經(jīng)直徑為25mm的成像透鏡，該成像透鏡的焦距F=16mm異側(cè)的8. 5倍處，放置HML1213線陣(XD，像元個數(shù)為2048，每個像元14*14um2，并在C⑶感光窗口覆蓋帶通濾光器，其中心頻率為635nm，帶寬30 nm。在驅(qū)動時序信號的控制下，線陣CCD接收感光信號，輸出一幀成像曲線其中含有標準細絲、待測生絲及標準粗絲的信息波形。[0020]從CXD輸出的一幀模擬量的圖像信號，由視頻ADC轉(zhuǎn)換成一幀2048個12bit的一組與位置相關(guān)聯(lián)的數(shù)組，其中包含了二根已知直徑的標準絲樣，通過光場中二根標準細絲所對應(yīng)的4(7511!!!)、d2 (45um)直徑的實測值，根據(jù)它們之間的相關(guān)性，計算待測絲樣的dx值。即為該裝置的最終測量結(jié)果。具體的計算方法為在CCD上的成像寬度為^、W2，待測絲樣的成像寬度為w3。由于三根絲樣為同一質(zhì)地，又在同一光場中，因此他們具有相同的邊緣特征，即相同的斜率，所以將相同斜率處的寬度作比對。在數(shù)據(jù)處理時，可按如下方法計算標準粗絲直徑/待測絲樣直徑=W1A3 ；或標準細絲直徑/待測絲樣直徑=w2/w3 ；依據(jù)二種標準生絲實時成像，求解出待測絲樣的直徑，標定得到待測生絲細度。數(shù) 據(jù)處理方法可采用多次采樣，獲選取多組值原始數(shù)據(jù)，然后求其平均值。本實施例中，取粗、細不同的二根標準絲樣，是為了實現(xiàn)測量的更精準。本實施方案選取標準樣絲與待測生絲為同一材質(zhì)，且待測生絲和標準樣絲同處一個光場，所以，在任意時刻，即使照明光強度有變化，它們的反射光強為同比例的，標準樣絲和待測生絲具有相同的透射率和反射率，故可忽略光強的不穩(wěn)定性、生絲的透明度以及生產(chǎn)場所嘈雜環(huán)境等帶來誤差，不會影響計算、標定的測量結(jié)果。依據(jù)二根標準生絲的反射光能量數(shù)據(jù)，進而推算出待測生絲的直徑dx。其中，微距成像方式既放大樣品的圖像，同時又克服了樣品輕微抖動可能引起的失真。由于CCD采集的是生絲的反射光，圖像捕獲采用暗背景CCD成像模式，避免了亮背景模式易引起CCD像元飽和現(xiàn)象，增強了測量物感光信號的信噪比，從而提高了整個系統(tǒng)的測量精度，同時，由于CCD采集的是生絲的反射光，在工廠里生絲即使發(fā)生抖動，也不影響CCD的輸出結(jié)果，故是一種實現(xiàn)非接觸式實時動態(tài)的生絲細度智能檢測系統(tǒng)。本系統(tǒng)適應(yīng)于生絲、羊毛、紡織纖維等，能夠準確地得出平均直徑，標準差等生絲細度的統(tǒng)計測量值，應(yīng)用范圍、測量參數(shù)多、結(jié)果準確可靠，能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場自動的連續(xù)測量。
權(quán)利要求1.一種實時測量生絲細度的裝置，其特征在于它包括一個光強均勻的平行光場、微距成像系統(tǒng)、光電傳感器和圖像處理系統(tǒng)；所述的平行光場，由半導(dǎo)體激光器發(fā)射的點光束經(jīng)圓柱面透鏡發(fā)散，再經(jīng)光學(xué)透鏡形成；所述的微距成像系統(tǒng)包括成像透鏡，所述的成像透鏡將置于平行光場中的標準樣絲與待測生絲的反射光進行傅立葉變換，經(jīng)光電傳感器輸出一幀標準樣絲和待測生絲的圖像信號；所述的光電傳感器為線陣CCD ;線陣CCD的信號輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換連接，將接收到的圖像信號輸入到圖像處理系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種實時測量生絲細度的裝置，其特征在于線陣CCD的成像面位于成像透鏡的二倍焦距之外，窄帶濾光器置于線陣CXD的感光元件前。
專利摘要本實用新型公開了一種實時測量生絲細度的裝置。由半導(dǎo)體激光器發(fā)射的點光束經(jīng)圓柱面透鏡發(fā)散，再經(jīng)光學(xué)透鏡形成平行光場；以線陣CCD為光電傳感器，它的成像面位于成像透鏡的二倍焦距之外，窄帶濾光器置于感光元件前,線陣CCD的信號輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換連接，將接收到的圖像信號輸入到圖像處理系統(tǒng)。測量時，將標準樣絲與待測生絲置于同平行光場中，它們的反射光經(jīng)傅立葉變換后，由光電傳感器得到一幀標準樣絲和待測生絲的圖像信號，再經(jīng)數(shù)據(jù)處理得到待測生絲細度的測量結(jié)果。由于測量中采集的是生絲的反射光，有效避免了感光元的飽和現(xiàn)象；且待測生絲和標準樣絲同處一個光場，有效提高了測量值的準確率和穩(wěn)定性，適應(yīng)于紡織纖維等的纖度測量。
文檔編號G01B11/08GK202372151SQ20112053313
公開日2012年8月8日 申請日期2011年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月19日
發(fā)明者劉鳳嬌, 周望, 李丹, 李燁, 裔宏根, 費萬春 申請人:周望, 蘇州大學(xué)