[發明專利]一種非織造布纖維取向分布測量系統和方法

無效

• 申請號: 200810034678.6
• 申請日: 2008-03-14
• 公開（公告）號: CN101241082A
• 公開（公告）日: 2008-08-13
• 發明（設計）人: 陳廷;陳霞;李立輕;王麗
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: G01N21/84
• 分類號: G01N21/84;G01N33/36
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所
• 代理人: 黃志達;謝文凱

技術領域

本發明屬紡織技術領域，特別是涉及一種非織造布纖維取向分布測量系統和方法。

背景技術

非織造布以其獨特的加工手段和結構性能正在生產、生活的各個方面發揮著重要作用。在醫療衛生、土木工程、環境保護、農業等領域。由于非織造布是由纖維材料直接構成的纖維集合體，因此纖維材料的性能對非織造布的性能有直接的影響。纖維的取向分布對非織造布的物理機械性能有著密切聯系，尤其是非織造布的力學各向性與纖維的取向分布有直接的關系。因此，測量和控制纖維的取向分布對于非織造布的產品設計和質量控制非常重要。

目前尚未出現專門的非織造布纖維取向分布測量方法及系統，常用的測量方法有力學性能各向異性法、激光衍射法和微波法等。

力學性能各向異性法也稱張力法。其原理是，由于纖維排列的各向異性，非織造布的機械性能也表現為各向異性。在纖維占優勢排列的方向上，由于承載外力的纖維根數較多，和垂直于該方向相比，非織造布具有較高的強度。但該方法在測量時要破壞被測物，測量結果建立在纖維取向也是決定產品各向強度主要因素的假設上，因此得到的纖維取向分布結果不夠精確。

激光衍射法是假設纖維呈棒狀，且長度相同，對這種固定長度的圓棒，若給定激光的方位角進行照射，其衍射強度與纖維的取向有關，測出激光照射下的纖維衍射強度就可求得纖維的取向。但推算時需已知纖維的晶角分布才行，所以要對纖維結晶進行測量。測試設備復雜，假設條件也與纖網實際出入太大。這些都會影響測量結果的準確性。

微波法是應用微波諧振腔產生的偏振化微波測量非織造布在兩個不同方向上的相對介電常數，由于纖維內部大分子的取向排列，非織造布對平行和垂直于纖維軸向的偏振化電磁波呈現出不同的相對介電常數。因此，運用微波偏振化方向與非織造布機器方向平行和垂直時的相對介電常數表示其取向分布。該方法的不足之處是環境因素對纖維吸濕有影響，會引起介電常數改變，從而造成測量誤差。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種非織造布纖維取向分布測量系統和方法，有效解決測量非織造布纖維取向分布的技術問題。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：提供一種非織造布纖維取向分布測量系統，包括顯微鏡、光源、CCD攝像機、接口附件、圖像采集卡和計算機，所述的光源置于顯微鏡載物臺下方，所述的CCD攝像機通過接口附件置于顯微鏡上方；所述的CCD攝像機通過顯微鏡采集放大非織造布圖像；所述的圖像采集卡將非織造布圖像轉換成為數字圖像并輸入計算機中。

所述的CCD攝像機(3)采用(DASIA?P2-42-06K40)高速攝像頭的CCD攝像機，分辨率為640×480。

所述的圖像采集卡(5)采用(Meteor-II/M)型圖像采集卡。

一種非織造布纖維取向分布測量方法，包括下列步驟：

(1)進行非織造布取樣：通過計算機中的非織造布取樣模塊在非織造布上隨機抽取20個試樣；所述的非織造布取樣模塊具體是在非織造布長度方向和寬度方向均進行10等分，在非織造布上劃分了100個小格，然后按“之”字形順序給每個小格編號，計算機會隨機產生20個1至100之間的整數，讓這20個隨機數代表20個小格的號碼，再把相應小格的非織造布試樣抽取出來，從而在非織造布上實現了隨機取樣，樣本量為20；

(2)采集非織造布圖像：將非織造布纖維樣品制成切片，放在顯微鏡下，通過光學顯微系統放大圖像，采用CCD攝像機采集經顯微鏡放大的非織造布圖像；

(3)處理非織造布圖像：將采集的非織造布圖像經過圖像采集卡轉換成為數字圖像并輸入計算機中，并通過圖像處理模塊對圖像進行處理；所述的圖像處理模塊對圖像進行的處理包括中值濾波、二值化處理和形態學處理；

(4)測量非織造布纖維取向分布：利用纖維取向分布測量模塊對非織造布圖像中的孔洞進行標識，對孔洞邊緣線的傾斜角度進行測量，從而得到構成孔洞的纖維的傾斜角度。

所述的非織造布取樣模塊、圖像處理模塊和纖維取向分布測量模塊依次成數據流聯結。