[发明专利]一种筒子纱卷绕密度测量方法和装置

说明书

本发明涉及一种筒子纱卷绕密度测量方法，筒子纱由纱筒以及缠绕在纱筒上的纱线组成，通过模拟计算得到筒子纱中纱线的体积，同时通过测量计算得到筒子纱中纱线的重量后，利用重量除以体积得到筒子纱的卷绕密度；本发明还提供一种筒子纱卷绕密度测量装置，由纱筒固定装置、两个或三个距离测量装置以及固定/驱动装置组成；纱筒固定装置用于固定纱筒；距离测量装置与固定/驱动装置连接，用于采集纱线上多点的坐标；固定/驱动装置用于固定和驱动各距离测量装置。本发明的方法和装置能够安全、简便且精确测量筒子纱卷绕密度，极具推广价值。

技术领域

本发明属于纺织技术领域，涉及一种筒子纱卷绕密度测量方法和装置。

背景技术

筒子纱在同一浓度的染液中进行染色时，会因卷绕密度的不同而产生不同的染色效果，造成质量差异，因此根据筒子纱的卷绕密度，将其放到对应的浓度的染液中进行染色，对筒子纱的染色质量非常关键。

目前常见的筒子纱卷绕密度的测量方法如下：

(1)在生产现场使用邵氏硬度计进行估测，该方法快速简便，但准确性稍差，且对试验人员的熟练程度要求较高；

(2)采用计算公式计算，具体是将筒子纱理想化成纱线表面为平整无凹凸，且测量筒子纱全部的尺寸数据之后，代入公式进行计算得出卷绕密度，过程较为繁琐，误差较大。

为了更加简便地测量，部分研究人员利用机器视觉技术对筒子纱卷绕密度进行测量计算，该方法虽然简便，机器视觉由于其自身的特性，会把筒子纱凹凸不平的表面视为平整的平面，也会产生凸处将凹处遮挡的情况，因此精度较差，例如，现有技术公开了一种使用Y射线计算机断层扫描(YRCT)测试卷绕密度的方法，该方法是通过筒子纱的质量间接估算密度值，精度较差，此外，其还会对人体造成不可逆的损伤，安全性存在问题。

因此，研究一种如何安全、简便且精确测量筒子纱卷绕密度的方法非常重要。

发明内容

本发明提供一种筒子纱卷绕密度测量方法和装置，目的是解决如何安全、简便且精确测量筒子纱卷绕密度的问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种筒子纱卷绕密度测量方法，筒子纱由纱筒以及缠绕在纱筒上的纱线组成，通过模拟计算得到筒子纱中纱线的体积，同时通过测量计算得到筒子纱中纱线的重量后，利用重量除以体积得到筒子纱的卷绕密度；

模拟计算的步骤如下：

(1)以纱筒的中心轴为坐标轴建立一直角坐标系；

(2)采集线a、b、c上多点的坐标(由于纱线围成的表面凹凸不平，因此线a、b、c为曲线)，纱线绕成一中空的旋转体，旋转体为圆柱或圆台，线a、b、c分别对应为旋转体的上端面、侧面、下端面与半剖面Q的交线，半剖面Q的一条边与纱筒的中心轴重合，同时位于所述直角坐标系所在的平面上；

(3)对线a、b、c上的多点进行拟合，得到各自对应的拟合曲线a*、b*、c*和拟合曲线公式a^、b^、c^，同时对线a上距离线b最远的点a1以及线c上距离线b最远的点c1进行拟合，得到拟合直线d*和拟合直线公式d^；其中，拟合的算法多种平台都可实现，如C++，python，matlab等，只要能完成算法设计的计算机语言都可以。

(4)使用a^和d^计算出交点A的坐标，使用a^和b^计算出交点B的坐标，使用b^和c^计算出交点C的坐标，使用c^和d^计算出交点D的坐标；

(5)将a*、b*、c*、d*绕纱筒的中心轴旋转，应用旋转面方程将a^、b^、c^、d^转化为曲面公式a'、b'、c'、d'；

(6)对曲面公式a'、b'、c'、d'使用坐标转换，将其从直角坐标系转化为柱坐标系，采用积分公式计算筒子纱中纱线的体积，具体如下：