[发明专利]一种棉纤维的颜色测试装置及方法

说明书

本发明涉及一种棉纤维的颜色测试装置，其特征在于，包括底部设有光学玻璃、顶部开口的试样框，试样设于试样框内，试样上方依次设有海绵垫及上盖，上盖及海绵垫在试样框内上、下滑动。本发明的另一个技术方案是提供了一种棉纤维的颜色测试方法。本发明给出了一种新的棉纤维颜色测试分析方法和装置，与现有棉纤维测色设备相比，颜色指标取得了3方面突出进步：去除了杂质对棉纤维测色的影响；增加了一个新的颜色指标a，真正实现了在三维色空间表征纤维的颜色；增加了R_d、+b、a各颜色值的变异系数，有利于表征每批棉花成熟度等色特征的不均匀情况。

技术领域

本发明涉及一种测试纤维颜色的装置及采用该装置的测试方法，尤其是涉及基于棉纤维的彩色反射图像来分析棉花(包括棉花轧去种子后的皮棉和籽棉)颜色的装置及方法。

背景技术

我国于2013年颁布的“GB1103.1-2012锯齿加工细绒棉标准”中最突出的变化是取消了棉花的品级(评级依据为成熟度、颜色特征、轧工质量)的感官检验内容，改为可仪器化测试的颜色级。该标准促进了棉花的颜色级检验由人工到仪器的过渡，也逐步实现了与国际的接轨。

美国农业部从1946年开始根据反射率R_d和黄色深度+b评价棉花的颜色，此后这两指标逐渐被各产棉大国采纳。目前被纺织业广泛认可的仪器是棉花大容量测试仪——HVI系统。2000年，美国农业部决定陆地棉的色特征级不再进行感官检验，全部由HVI仪器检验。仪器化检验不仅有利于质量的客观评价，完善棉花加工与纺织技术进步、产业升级，更重要的为政府的宏观调控提供依据，保障市场交易的有序进行。

HVI系统色杂模块测试时，试样被压缩，压强不小于4.47Kpa(压力44.7N)，白光光束以45°入射角射向被压实的纤维集合体，在垂直方向接收反射光信息，基于两个宽频滤色器获取试样反射光中的CIE(国际照明委员会)三刺激值的Y和Z，进而根据亨特公式换算得到反射率R_d和黄色深度+b，并对照色征图进行分级。该仪器仅能测得一定面积内的颜色平均值，无法给出样品内部颜色的分布情况。此外，资料报道HVI系统的两个宽频滤色器未覆盖整个可见光谱，与人工分级结果必然有一定的差异。杂质测试基于CCD摄像技术，以反射率的高低来区别杂质与棉纤维，所有比临界阈值较暗的部分都被视为杂质，这使得结果较依赖光源，且不能区分杂质的种类。除此之外，HVI系统价格过于昂贵，占地面积太大、要求处于恒温恒湿环境等也限制了部分棉纺织厂的应用。

物体的颜色特征一般采用三维色空间定量描述。评价棉花颜色的Hunter色空间原本是三维色空间，但是HVI系统只测试R_d和+b两个指标，认为第三个指标红绿色值a是常数，依据是他们实测的20世纪40年代的多种美棉颜色的a值差异不大。早期测色技术落后、需要简化仪器硬件也是一个原因。由于生长环境、气候关系，我国与美棉的颜色并不完全一致。实验证明不同地区采摘的原棉的a值存在一定的差异，不同年份采摘的原棉色特征也存在一定差异，在三维色空间中考核原棉颜色更加合理。

专利CN 106996914“一种籽棉品质检测装置及其检测方法”采用放置为田字框架形的LED光源照射籽棉样品，放置于田字空白位置的RGB颜色传感器接收籽棉表面的漫反射光，再由单片机组成的系统对RGB颜色值进行分析处理，输出R_d、+b，与系统中保存的仪器测色值与人工分级结果的对应关系对比给出籽棉颜色分级结果。专利CN103398956B“一种棉花测色的方法”通过色彩色差计测量棉花的CIE(国际照明委员会)三刺激值XYZ，得到了CIELab色空间的参数值L*(亮度)与B*(黄蓝色)，采用更加通用的CIE颜色空间的L*与B*值表征棉纤维的颜色，并建立了Hunter色空间R_d、+b值与L*、B*值之间的多元线性回归模型。

近几年有学者将棉花测色范围拓展到彩棉领域，专利CN107727581“一种天然棉花颜色分类的方法”和CN107703064“一种天然棉花颜色分级的方法”，采用分光光度计测量彩棉的色度信息，分别建立了色度值和彩棉类型、色度差值与彩棉等级的对应换算关系式。