[发明专利]一种非织造布纤维取向分布测量系统和方法

说明书

技术领域

本发明属纺织技术领域，特别是涉及一种非织造布纤维取向分布测量系统和方法。

背景技术

非织造布以其独特的加工手段和结构性能正在生产、生活的各个方面发挥着重要作用。在医疗卫生、土木工程、环境保护、农业等领域。由于非织造布是由纤维材料直接构成的纤维集合体，因此纤维材料的性能对非织造布的性能有直接的影响。纤维的取向分布对非织造布的物理机械性能有着密切联系，尤其是非织造布的力学各向性与纤维的取向分布有直接的关系。因此，测量和控制纤维的取向分布对于非织造布的产品设计和质量控制非常重要。

目前尚未出现专门的非织造布纤维取向分布测量方法及系统，常用的测量方法有力学性能各向异性法、激光衍射法和微波法等。

力学性能各向异性法也称张力法。其原理是，由于纤维排列的各向异性，非织造布的机械性能也表现为各向异性。在纤维占优势排列的方向上，由于承载外力的纤维根数较多，和垂直于该方向相比，非织造布具有较高的强度。但该方法在测量时要破坏被测物，测量结果建立在纤维取向也是决定产品各向强度主要因素的假设上，因此得到的纤维取向分布结果不够精确。

激光衍射法是假设纤维呈棒状，且长度相同，对这种固定长度的圆棒，若给定激光的方位角进行照射，其衍射强度与纤维的取向有关，测出激光照射下的纤维衍射强度就可求得纤维的取向。但推算时需已知纤维的晶角分布才行，所以要对纤维结晶进行测量。测试设备复杂，假设条件也与纤网实际出入太大。这些都会影响测量结果的准确性。

微波法是应用微波谐振腔产生的偏振化微波测量非织造布在两个不同方向上的相对介电常数，由于纤维内部大分子的取向排列，非织造布对平行和垂直于纤维轴向的偏振化电磁波呈现出不同的相对介电常数。因此，运用微波偏振化方向与非织造布机器方向平行和垂直时的相对介电常数表示其取向分布。该方法的不足之处是环境因素对纤维吸湿有影响，会引起介电常数改变，从而造成测量误差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种非织造布纤维取向分布测量系统和方法，有效解决测量非织造布纤维取向分布的技术问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种非织造布纤维取向分布测量系统，包括显微镜、光源、CCD摄像机、接口附件、图像采集卡和计算机，所述的光源置于显微镜载物台下方，所述的CCD摄像机通过接口附件置于显微镜上方；所述的CCD摄像机通过显微镜采集放大非织造布图像；所述的图像采集卡将非织造布图像转换成为数字图像并输入计算机中。

所述的CCD摄像机(3)采用(DASIA P2-42-06K40)高速摄像头的CCD摄像机，分辨率为640×480。

所述的图像采集卡(5)采用(Meteor-II/M)型图像采集卡。

一种非织造布纤维取向分布测量方法，包括下列步骤：

(1)进行非织造布取样：通过计算机中的非织造布取样模块在非织造布上随机抽取20个试样；所述的非织造布取样模块具体是在非织造布长度方向和宽度方向均进行10等分，在非织造布上划分了100个小格，然后按“之”字形顺序给每个小格编号，计算机会随机产生20个1至100之间的整数，让这20个随机数代表20个小格的号码，再把相应小格的非织造布试样抽取出来，从而在非织造布上实现了随机取样，样本量为20；

(2)采集非织造布图像：将非织造布纤维样品制成切片，放在显微镜下，通过光学显微系统放大图像，采用CCD摄像机采集经显微镜放大的非织造布图像；

(3)处理非织造布图像：将采集的非织造布图像经过图像采集卡转换成为数字图像并输入计算机中，并通过图像处理模块对图像进行处理；所述的图像处理模块对图像进行的处理包括中值滤波、二值化处理和形态学处理；

(4)测量非织造布纤维取向分布：利用纤维取向分布测量模块对非织造布图像中的孔洞进行标识，对孔洞边缘线的倾斜角度进行测量，从而得到构成孔洞的纤维的倾斜角度。

所述的非织造布取样模块、图像处理模块和纤维取向分布测量模块依次成数据流联结。