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紡織工業(yè)檢測(cè)技術(shù)與儀器的應(yīng)用分析

2010-08-24

前言

　　隨著科技的發(fā)展，各種高新技術(shù)不斷地注入到紡織工業(yè)中來(lái)，給紡織工業(yè)注入了新的活力。

     縱觀國(guó)際紡織工業(yè)的發(fā)展，新的紡織工藝、新的紡織機(jī)械和設(shè)備不斷涌現(xiàn)，紡織工業(yè)呈現(xiàn)出日新月異的變化。紡織檢測(cè)技術(shù)以及檢測(cè)儀器也隨之迅速發(fā)展。

　　1 高新技術(shù)在紡織檢測(cè)上的應(yīng)用

     1.1 紅外光譜在紡織纖維鑒別上的應(yīng)用

　　現(xiàn)在應(yīng)用于紡織纖維鑒別的紅外光譜儀——傅立葉變換紅外光譜儀是利用光的色散原理制成的。其鑒別原理是當(dāng)通過(guò)物體后的入射光經(jīng)棱鏡、光柵等單色器使光波色散，把復(fù)合光分為單色光，并按波長(zhǎng)順序排列到狹縫平面上并由檢測(cè)器接受其信號(hào)，依次對(duì)單色光的強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)定，即得到樣品的吸收光譜圖。以前使用的紅外光譜儀由于掃描的每一瞬間只有極窄的一段光波落在檢測(cè)器上，靈敏度和檢測(cè)速度均受到限制。而傅立葉變換紅外光譜儀利用邁克耳遜干涉儀使光譜信號(hào)做到多路傳輸，并將干涉信號(hào)經(jīng)傅立葉數(shù)學(xué)變換轉(zhuǎn)換成普通光譜信號(hào)，因此，能在同一時(shí)刻收集光譜中所有頻率的信息，在一分鐘內(nèi)能對(duì)全部光譜掃描近千次，因此大大提高了靈敏度和工作效率。通過(guò)對(duì)大量紡織纖維紅外光譜圖的分析，可以掌握它們的紅外光譜特征，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)混紡織物比例的定量分析。

　　1.2 激光檢測(cè)在紡織中的應(yīng)用

　　光電檢測(cè)裝置所采用的輻射源中，激光器有著特別重要的地位。激光的發(fā)光原理完全不同于普通光源，從根本上突破了普通光源的種種局限，具有區(qū)別于普通光源的優(yōu)異特性。激光檢測(cè)是激光在紡織工業(yè)中應(yīng)用的一個(gè)重要方面。它可用在驗(yàn)布，檢測(cè)織物起球、毛羽及其粗糙度，檢測(cè)織物緯斜，測(cè)定紗線(xiàn)直徑、條干不勻、紗疵與纖維性能，控制印染，檢驗(yàn)服裝等方面。

　　1.2.1 激光驗(yàn)布

　　用光電方法尋找織物表面疵點(diǎn)，主要是根據(jù)疵點(diǎn)部位的織物表面反射系數(shù)與沒(méi)有疵點(diǎn)的織物表面反射系數(shù)不同。當(dāng)激光輻射從織物表面沒(méi)有疵點(diǎn)的部位向有疵點(diǎn)的部位轉(zhuǎn)移時(shí)，從織物表面反射回來(lái)的反射光就會(huì)出現(xiàn)變化。因此，當(dāng)在光電接收器的視野范圍內(nèi)出現(xiàn)比較明顯的疵點(diǎn)時(shí)，就會(huì)引起光電接收器光照度無(wú)規(guī)律的變化，這時(shí)用圖像分析器進(jìn)行分析，再由計(jì)算機(jī)顯示結(jié)果即可。激光驗(yàn)布不但提高了勞動(dòng)效率，而且也提高了檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

　　1.2.2 激光檢測(cè)織物

　　用激光檢測(cè)法對(duì)起球織物進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)，是根據(jù)織物起球數(shù)目、球粒高度與單位面積上球?？偼队懊娣e來(lái)建立球粒分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的，將樣品與其進(jìn)行對(duì)比來(lái)評(píng)定織物起球等級(jí)。對(duì)于織物粗糙度則是由激光傳感器通過(guò)三角測(cè)量技術(shù)測(cè)量不同位置上的織物高度來(lái)評(píng)定的。以往檢測(cè)織物起球與粗糙度是由專(zhuān)家進(jìn)行主觀評(píng)估或用接觸式測(cè)量?jī)x，主管評(píng)價(jià)結(jié)果缺乏可靠性與一致性。利用激光檢測(cè)克服了上述弊病，實(shí)現(xiàn)了快速準(zhǔn)確的檢測(cè)。

　　1.2.3 激光檢測(cè)紗線(xiàn)

　　激光器反射的光束經(jīng)擴(kuò)束后投射到被測(cè)紗線(xiàn)上，被測(cè)紗線(xiàn)擋住一部分光通量，其余部分由后面配置的光電池接收，轉(zhuǎn)換成光電流與光電壓。紗線(xiàn)條干粗細(xì)不同，遮擋的光通量不同，光電壓與光電流的大小就不同。這樣，紗線(xiàn)條干粗細(xì)的變化就轉(zhuǎn)換成光電流與光電壓大小的變化，這種光電信號(hào)是一種弱信號(hào)，需經(jīng)放大濾波后使其成為與條干不勻?qū)?yīng)的模擬電壓信號(hào)，然后由計(jì)算機(jī)以數(shù)字或圖形的形式輸出結(jié)果。

　　1.3 圖像處理技術(shù)在紡織中的應(yīng)用

　　目前計(jì)算機(jī)圖像信息處理技術(shù)應(yīng)用在紡織行業(yè)的多個(gè)方面。一方面用在紡織檢測(cè)技術(shù)與紡織儀器開(kāi)發(fā)。圖像信息處理技術(shù)在紡織檢測(cè)技術(shù)上的應(yīng)用范圍很廣，包括：纖維細(xì)度的測(cè)定、紗線(xiàn)條干不勻、毛羽、疵點(diǎn)、驗(yàn)布等。因此深入、系統(tǒng)地研究圖像信息處理技術(shù)在紡織技術(shù)檢測(cè)方面的應(yīng)用，將會(huì)促進(jìn)相當(dāng)大的一批紡織儀器的更新?lián)Q代；另一方面用在織物仿真CAD系統(tǒng)中，利用織物仿真模擬技術(shù)開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品。中國(guó)紡織科學(xué)研究院開(kāi)發(fā)的織物仿真CAD系統(tǒng)就是一種利用仿真模擬的方法開(kāi)發(fā)織物面料產(chǎn)品的軟件。目前投放市場(chǎng)的織物仿真CAD系統(tǒng)，其技術(shù)水平已達(dá)到世界先進(jìn)水平，某些方面還領(lǐng)先于國(guó)際水平，如雙層表里換層的織物的模擬、起毛織物的表面模擬方法等。實(shí)際上圖像信息處理技術(shù)在紡織業(yè)中的應(yīng)用還大有潛力。比如，在現(xiàn)有的織物仿真CAD系統(tǒng)基礎(chǔ)上，與紡織檢測(cè)技術(shù)結(jié)合起來(lái)，可以實(shí)現(xiàn)從對(duì)紗線(xiàn)實(shí)物的檢測(cè)到織物的模擬仿真，不僅可以評(píng)定紗線(xiàn)質(zhì)量，為指導(dǎo)生產(chǎn)提供依據(jù)，而且可以預(yù)測(cè)用該紗線(xiàn)織成的織物外觀質(zhì)量。

　　2 檢測(cè)技術(shù)與儀器的發(fā)展?fàn)顩r與趨勢(shì)

　　我國(guó)常規(guī)紡織儀器的發(fā)展已經(jīng)基本能滿(mǎn)足紡織工業(yè)對(duì)紡織材料性能測(cè)試的要求，一批高科技含量的測(cè)試儀器紛紛上市，如：電容式條干儀、電容式纖維長(zhǎng)度儀、全自動(dòng)單紗強(qiáng)力儀等。有的儀器已經(jīng)或者基本接近國(guó)際先進(jìn)水平，為我國(guó)紡織品的技術(shù)檢測(cè)提供了較大的選擇空間。檢測(cè)儀器的發(fā)展集中體現(xiàn)在以下一些方面：檢測(cè)儀器向多功能化、自動(dòng)化方向發(fā)展；儀器控制和數(shù)據(jù)處理已計(jì)算機(jī)化；光電轉(zhuǎn)換技術(shù)的應(yīng)用日益廣泛；仍由手工操作的檢測(cè)逐漸實(shí)現(xiàn)儀器化等。

　　目前，國(guó)內(nèi)外紡織測(cè)試儀器在測(cè)試性能和高新技術(shù)應(yīng)用等方面都有不同程度的改進(jìn)和提高，主要表現(xiàn)在以下一些方面：測(cè)試品種適應(yīng)性更加廣泛；測(cè)試技術(shù)特別注重環(huán)境模擬和精確度；工藝參數(shù)測(cè)定更趨向于實(shí)時(shí)檢測(cè)和在機(jī)檢測(cè)；電腦控制數(shù)字式處理更加普及；檢測(cè)操作更加智能化、自動(dòng)化和低技能化等。我們可以真實(shí)的感受到現(xiàn)代科技的進(jìn)步、電子信息技術(shù)的普及和機(jī)電一體化進(jìn)展給紡織檢測(cè)技術(shù)帶來(lái)的重大變化。

　　2.1 檢測(cè)功能自動(dòng)化、電腦化

　　實(shí)踐證明，采用計(jì)算機(jī)和電測(cè)技術(shù)改造傳統(tǒng)落后的檢測(cè)方式對(duì)簡(jiǎn)化儀器結(jié)構(gòu)、提高檢測(cè)精確度、工作穩(wěn)定性和可靠性等有著明顯的優(yōu)越性。微電腦和新型傳感器已經(jīng)成為紡織檢測(cè)儀器中重要的組成部分，應(yīng)加快普及與推廣。在微機(jī)的控制下，檢測(cè)儀器實(shí)現(xiàn)了取樣、整理、測(cè)試、讀取數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)計(jì)算、信息存儲(chǔ)、打印結(jié)果的自動(dòng)化過(guò)程，一改往日人工讀取數(shù)據(jù)、記錄數(shù)據(jù)、目測(cè)評(píng)定樣本的落后檢驗(yàn)方法，避免了手工操作和主觀評(píng)價(jià)帶來(lái)的誤差，縮短了測(cè)試時(shí)間而且使操作更為簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確。由于微機(jī)的自動(dòng)控制功能代替了許多機(jī)械部件的功能，從而使儀器體積減小，微機(jī)功能越強(qiáng)，體積就越小，顯得更加輕巧精致。微機(jī)還有高速、大容量處理數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì)，不但提高了檢測(cè)速度還可以存儲(chǔ)所有相關(guān)數(shù)據(jù)以備分析整理，使檢測(cè)更加準(zhǔn)確可信。

　　2.2 實(shí)時(shí)檢測(cè)與在機(jī)檢測(cè)

　　在傳統(tǒng)的靜態(tài)檢測(cè)基礎(chǔ)上，許多儀器制造商創(chuàng)建了與實(shí)際生產(chǎn)和應(yīng)用相近的動(dòng)態(tài)測(cè)試模式，從而獲得更真實(shí)的紗線(xiàn)生產(chǎn)和應(yīng)用狀態(tài)指標(biāo)，使檢測(cè)結(jié)果更接近于實(shí)際值，使得紗線(xiàn)的生產(chǎn)者和使用者更有效地調(diào)整生產(chǎn)工藝和預(yù)測(cè)產(chǎn)品的耐用性能等。在機(jī)檢測(cè)可以全面地檢測(cè)紗條質(zhì)量，比在實(shí)驗(yàn)室靜態(tài)抽取數(shù)據(jù)更全面、準(zhǔn)確。還可相對(duì)地減少破壞性實(shí)驗(yàn)，減少資源浪費(fèi)，對(duì)于原料昂貴的生產(chǎn)廠家來(lái)說(shuō)更是有著重要的意義。

　　2.3 測(cè)試技術(shù)注重環(huán)境模擬預(yù)測(cè)

　　充分利用電腦的圖像處理功能，新型紡織檢測(cè)儀器能以直觀的圖形信息輸出和存儲(chǔ)，直接顯示紗條外觀質(zhì)量及結(jié)構(gòu)性能，還可以模擬預(yù)測(cè)織物的外觀效果，既節(jié)省實(shí)驗(yàn)性的小樣織造過(guò)程，又對(duì)紗線(xiàn)在產(chǎn)品中的應(yīng)用效果做出精確客觀的判斷，使產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝的優(yōu)化有了直觀高效的捷徑。操作自動(dòng)化，測(cè)試結(jié)果的數(shù)字化、圖像化以及檢測(cè)數(shù)據(jù)的隨機(jī)自動(dòng)處理，已經(jīng)逐步取代手感目測(cè)的傳統(tǒng)檢測(cè)方法，形成了現(xiàn)代紡織檢測(cè)技術(shù)的鮮明特點(diǎn)。

　　3 結(jié)束語(yǔ)

　　新技術(shù)、新工藝、新材料的不斷涌現(xiàn)，對(duì)紡織檢測(cè)的內(nèi)容和方法提出了更新、更高的要求；現(xiàn)代科技的發(fā)展，促進(jìn)了電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和新型傳感器技術(shù)的不斷提高。我們要不斷發(fā)展新型的、更高水平的檢測(cè)儀器，大力加強(qiáng)紡織檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，瞄準(zhǔn)國(guó)際先進(jìn)水平，拓寬思路，注重創(chuàng)新，引進(jìn)與開(kāi)發(fā)并舉，檢測(cè)與生產(chǎn)技術(shù)并重，以應(yīng)對(duì)日益激烈的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)。