[發明專利]纖維束排列均勻性和斷裂形態的反射式測量裝置與方法

有效

• 申請號: 201811568842.1
• 申請日: 2018-12-21
• 公開（公告）號: CN109540797B
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: 于偉東;盧笛;劉洪玲;尤玲玲
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: G01N21/01
• 分類號: G01N21/01;G01N21/84
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩;柏子雵

1.一種纖維束排列均勻性和斷裂形態的反射式測量裝置，其特征在于，包括：

高放大倍率和分辨率的大視野的廣角鏡(1)；

能保證在清晰圖像的高放大倍數下成像的CCD攝像頭(2)，CCD攝像頭(2)利用廣角鏡(1)拍攝纖維束(13)的圖像；

可實現反光成像的均勻照明的LED光源機構，LED光源機構包括設于CCD攝像頭(2)兩側且可上下擺動的LED光源(3-1)及位于LED光源(3-1)下方的用于反射LED光源(3-1)發出光線的反光部(3-2)，LED光源(3-1)及反光部(3-2)分別位于纖維束(13)的下方及上方，LED光源(3-1)位于CCD攝像頭(2)的同側；

平移機構(4)，帶動攝像臺(5)及其上的CCD攝像頭(2)左、右、前、后精準移動，從而實現CCD攝像頭(2)對纖維束(13)軸向各截面的觀察；

攝像臺(5)，帶動CCD攝像頭(2)上下精準移動定位，從而實現CCD攝像頭(2)的聚焦和放大功能；

束纖維拉伸機構(6)，用于夾持并拉伸纖維束(13),包括夾持在所述纖維束(13)兩端的定夾頭(10)及動夾頭(11)，通過移動動夾頭(11)拉伸所述纖維束(13)；

防震底座(7)，用于確保纖維束(13)在拉伸過程中無顯見振動；

數據采集與機構運行模塊(8)，用于控制CCD攝像頭(2)、LED光源(3)、平移機構(4)、攝像臺(5)及束纖維拉伸機構(6)，并采集相應的數據；

計算機及數據分析系統(9)，用于向數據采集與機構運行模塊(8)發送控制指令，并接收由數據采集與機構運行模塊(8)采集的數據；

所述CCD攝像頭(2)在所述平移機構(4)帶動下采用兩種模式之一進行移動：模式一)進行關于所述纖維束(13)對稱中心的同步平移；模式二)從所述定夾頭(10)內側到所述動夾頭(11)內側的掃描平移；

所述CCD攝像頭(2)通過模式一)的移動實現對所述纖維束(13)的斷裂過程及其最終斷裂形態的變化及最終纖維束的斷裂形態的整體監測，所述CCD攝像頭(2)的平移速度為所述動夾頭(11)移動速度的1/2；

所述CCD攝像頭(2)通過模式二)的移動實現斷裂成兩束的所述纖維束(13)的斷裂形態的放大微觀測量，所述CCD攝像頭(2)做平穩掃描觀測，所述纖維束(13)斷裂端的輪廓測量或定位區域的x軸平行于所述纖維束(13)長度方向和y軸平行于所述纖維束(13)寬度方向，兩側區纖維取向的觀察。

2.如權利要求1所述的一種纖維束排列均勻性和斷裂形態的反射式測量裝置，其特征在于，所述LED光源(3-1)圍繞在所述廣角鏡(1)的周圍，且呈矩形點陣排列，矩形點陣排列中間有一圓孔，所述LED光源(3-1)兩側可上下擺動以實現無影照明。

3.如權利要求1所述的一種纖維束排列均勻性和斷裂形態的反射式測量裝置，其特征在于，所述CCD攝像頭(2)上下精準移動定位是指所述CCD攝像頭(2)沿z軸聚焦精確移動定位，以實現聚焦微調。

4.如權利要求1所述的一種纖維束排列均勻性和斷裂形態的反射式測量裝置，其特征在于，所述平移機構(4)利用x軸移動電機帶動所述攝像臺(5)及其上的CCD攝像頭(2)左、右精準移動；所述平移機構4利用y軸移動電機帶動所述攝像臺(5)及其上的CCD攝像頭(2)前、后精準移動；所述攝像臺(5)利用z軸移動電機帶動所述CCD攝像頭(2)上、下精準移動；

x軸移動電機、y軸移動電機、z軸移動電機與所述束纖維拉伸機構(6)的驅動電機相連，實現所述CCD攝像頭(2)三軸向的平移和聚焦移動以及拉伸移動。

5.如權利要求1所述的一種纖維束排列均勻性和斷裂形態的反射式測量裝置，其特征在于，所述廣角鏡(1)自帶微調整功能。

6.一種如權利要求1所述的纖維束排列均勻性和斷裂形態的反射式測量裝置的應用，其特征在于，如權利要求1所述的測量裝置用于對纖維束進行單側多指標、變形與性質多口令的分析，適用于紡織纖維的束強測量中，纖維束排列均勻性、拉伸斷裂端形態一致及弱節特征評價。

7.一種纖維束排列均勻性和斷裂形態的反射式測量方法，其特征在于，采用如權利要求1所述的裝置，包括以下步驟：

將平行排列的纖維束(13)夾持在束纖維拉伸機構(6)上，并由束纖維拉伸機構(6)將纖維束(13)拉伸直至纖維束(13)拉斷，記錄纖維的斷裂根數，纖維束(13)的取向度圖像，纖維束(13)拉斷后的斷裂輪廓，由此，計算得到纖維束(13)斷裂輪廓平均長度和平整度，及纖維的拉伸取向度，用于束纖維強伸弱節成因和強伸性與輪廓高度、平整度和取向度之間關系的表征。