Способ определения ворсистости текстильных материалов и устройство для его осуществления Советский патент 1980 года по МПК G01N33/36 

Изобретение относится к области текстильного материаловедения и может быть использовано для определения ворсистости пряжи и других текстильных материалов, имеющих ворс в виде выступающих из изделия волокон. Известен способ определения ворсистости текстильных материалов , заключагатцийся в закреплении образца материала, его просвечивании и выделении рассеянного и нерассеягшого излучений с последующей оценкой ворсистости 1. Способ осуществляется устройством, содержа щим источник светового излучения и расположенную перед ним оптическую систему, выполненную из собирающей линзы, приемника излучения и регистратора излучения. Недостатком известного способа и устройства является то, что определение внешнего диаметра пряжи по увеличенному изображению сопряжено с субъективными ощибками. Определяемый этим методом показатель дает неполную информаплю о ворсистости пряжи - он характеризует лишь относительную длину ворсинок независимо от густоты ворса. Целью изобретения является уменьшение погрешности при анализе ворсистости. Цель достигается тем, что дополнительно просвечивают по крайней мере ощту ворсинку образца и измеряют интенсивность светового потока рассеянного излучения одной ворсинки и целого образца, а оценку ворсистости производят по отношению интенсивности рассеяного светового потока образца и ворсинки. Такой способ может быть осуществлен устройством, отличающимся тем, что оптическая система имеет последовательно расположенные перед собирающей Л1шзой диафрагму, поляроид, расширитель пучка, квадратную даафрагму, а приемник излучения снабжен световыми ловушками, выполненными из светонепроницаемого материала, одна из которых размещена в центре светочувствитеиьнбй поверхности приелшика излучений, а две другие - по обе стороны, причем центр первой ловушки совпадает с фокусом собирающей линзы, а две другие расположены диаметрально противоположно по обе стороны от ее фокуса.

На фиг. 1 представлена принцштальная схема устройства для осуществления способа; на фиг. 2 - вид световых ловушек и прием1шка излучения со стороны источника излучения; на фиг. 3 - вид световых боковых ловушек.

Устройство состоит из источника излучешю (гелий-неонового лазера 1), оптической системы, выполненной в виде последовательно расположенных ирисовой диафрагмы 2, поляроида 3, расширителя 4 пучка, выполненного в виде двух последовательно расположенных линз, квадратной диафрагмы 5. За последней устанавливается держатель 6 образцов исследуемого материала 7. Излучение, рассеянное волокнами, а также нерассеянное излучение, щзойдя через линзу 8, направляется к приемнику 9 излучения. Для предотвращения попадания на приемник излучения постороннего света предусмотрена цилиндрическая насадка 10. Непосредственно перед светочувствительной поверхностью .11 приемника 9 излучения установлены центральная круглая ловушка 12, задерживающая нерассеянное излучение, л две симметричные боковые ловушки 13, выполненные в виде полос или секторов, задерживаю1дих излучение, рассеянное поверхностными волокнами остова пряжи. Создаваемый приемником излучения электрический сигнал поступает на регистрирующий прибор 14.

Устройство работает следующим образом. Лазер 1 формирует узкий, плоскопараллельный njf4OK когерентных лучей, ирисовая диафрагма 2 отсекает вредное фоновое излуче1ше лазера, поляроид 3 служит для плавной регулировки интенсивности пучка и градуировки приемника 9 излучения совместно с электроизмерительным прибором 14.

, Расишритель 4 пучка представляет собой афокальную оптическую систему, предназиаченнута для расширени-я пучка лазера. При большой ширине пучка за одгго измерение охватывается более длинный участок исследуемого материала, а следовательно и более число ворсинок. Это позволяет сократить число измерений, необходамых для получения заданной погрешности.

За расширителем 4 перед держателем 6 образца материала располагается диафрагма 5 с прямоугольным или квадратным отверстием. При такой форме отверстия становится необязательным строгая центровка образца относительно оптической оси системы. Держатель 6 образцов снабжен электроприводом и может перемещаться в вертикальном и горизонтальном направлениях.

Несколько исследуе с 1Х образцов материалапряжи закрепляются в держателе вертикально, параллельно один другому. Перемещая держатель 6 в вертикальном нагфавлении, исследуют ворсистость на различных участках какого-либо образца пряжи. Переместив держатель 6 в горизонтальном направлении, переходят к измерению на другом образце пряжи. Особенности установки образцов материала - ткани состоят в том, что вырезается полоска ткани постоя1шой ширины и закрепляется в держателе 6 вертикально так, чтобы поверхность ткани была параплельна оптической оси установки.

Излучение, попавшее на выступаюгцие из материала волокна - ворс, рассеиваются ими. Сечение рассеяния для таких больитах по сравнению с длиной световой волны объектов, как волокна равна dl, где d - диаметр поперечника волокна; - его длина. Вследствие этого поток светового А, рассеянный всеми выступающими волокнами исследуемого участка материала 7 пропорционален суммарной длине ворсинок на этом участке и, зарегистрировав эт излучение, можно получить информацию о ворсистости. Излучение, не взаимодействующее с выступающими волокнами материала, проходит нерассеянным. Величина светового потока рассеянного излучегшя А довольно мала по сравнению со световым потоком нерассеяиного излучения В. Для того, чтобы обеспечить достаточно уверенную и точную регистрацию рассеянного потока излучения А, необходамо предотвратить попадание нерассеянного излучения В на светочувствительную поверхность приемника 9 излучения.

Для зтого в фокальной плоскости длиннофокусной линзы 8 располагается светочувствительная поверхность 11 приемника 9 излучения так, чтобы ее центр совпадал с положением фокуса линзы. Непосредственно перед светочувствительной поверхностью 11 в фокусе линзы установлена центральная ловушка 12. Параллельный пучок нерассеянного излучения В собирается линзой 8 в ее фокусе и таким образом задерживается ловушкой 12. Ход нерассеянных лучей за исследуемым образцом материала 7 схематически показан прямыми линиями (фиг. 1), ход лучей рассеянного излучения - щтриховыми линиями. Эти лучи попадают на светочувствительную поверхность II приемника 9 кзпучекня что позволяет проводить их уверенную регистрацию.

Кроме рассеяния излучения выступающими волокнами происходит рассеяние излучения поверхностными невыступаюшими волокнами материала. При вертикальном расположении материала это излучение собирается в фокальной плоскости в виде горизонтальной полоски, проходящей через фокус .Регистрация этого излуче- ния привела бы к систематической ошибке в определении показателя ворсистости. В связи с зтим для задержания излучения, рассеянного поверхностными невыступающими волокнами, используются две боковые ловущки 13, вьшол57ненные в виде узких полос или секторов и располагающихся перед светочувствительной поверх ностью 11 в горизонтальном направлении диаметрально противоположно относительно центральной ловушки 12. Все ловушки выполняются из светонепроницаемого материала с зачерне1шой матовой поверхностью. В качестве приемника 9 излучения можно использовать фотоэлемент, фо тосопротивлсние или фотоумножитель. Для оценки ворсистости пряжи предлагается характеристика, называемая удельной ворсистостью h. Удельная ворсистость представляет собой суммарную длину ворса на единицу длины пряжи h Ц/Ln.(1) где Lg - суммарная длина ворсинок на участке пряжи длиной Lj. Для определения величины h с помощью данного устройства помимо основного опыта, в котором регистрируется световой поток - в создаваемый излучением, рассеянным ворсинкаЛ1И пряжи, проводится градуировочшзш опыт. В этих опытах определяется средний световой поток Фрр, создаваемый участками волокон длиной Lj.p, извлеченных из пряжи. При вертикальном расположении пряжи волокна в градуировочном опыте располагаются горизонтально. Значение h рассчитывается на основании полученных дантлх по формуле K e-Wp гр L. п При одинаковых длинах исследуемых участков пряжи и волокон, что обеспечивается квадратной диафрагмой 5, формула для расчета h принимает вид Ь Фв/Фгр(3) При линейной световой характеристике регистрирующего прибора вместо Ф и Фрр можн подставить в формулы (2) и (3) непосредствен но соответствуюии1е показатели прибора, скорректировав их предварительно на величину фона Для характеристики ворсистости тканей целе сообразно использовать показатель, называемый удельной поверхностной ворсистостью Н. Измерения для тканей проводятся так же, как и для пряжи, затем по формулам (2) и (3) определяется величина h, которая используется дл нахождения поверхностной ворсистости - Н H h., ,(4) где п - число нитей по основе и утку по ширине исследуемой полоски ткани, п - плотность тех же нитей в ткани. Описанный способ измерения ворсистости и устройство для его осуществления позволяют определить показатели ворсистости h и Н, значения которых могут быть найдены на основании объективных показаний электроизмерительного прибора с достаточно высокой точностью . 6 Показатели ворсистост1{ h и Н пропорциональны суммарной длине ворстюк. Вследствие этого значения этих показателей зависят как от длины ворса, так и от густоты, и, тем . более полно характергоуют свойства материалов, чем показатели, определенные по известному способу. Использование в отттической системе первой дазфрагмы, отсекающей вредное фоновое излучение, гтоляроида для регулирования йнтенс1тности излучения источ П1ка, расширителя светового пучка и второй диафрагмы для гфидания лучу определенной формы, позволяет определить за одно измерение ворсистость на более длинном участке исследуемого материала. Использование в устройстве ловушек позволяет определить нерассеянное излучение и точнее рассеянное. Это приводит к уменьшетсю числа измерений, необходимых для по.лучения заданной погрешности, и тем самым к повышению производ ггельности устройства. Формула изобретения 1.Способ определения ворсистости текстильных материалов и устройство для его осуществления, заключающийся в закреплении образца материала, его просвеч$тании к выделений рассеянного и нерассеянного излучений с последующей оценкой ворсистости, отличающийся тем, что, с целью умет.шения погрешности при анализе ворсистости, дополнительно просвечивают по крайней мере одну ворсинку образца и измеряют интенсивность светового потока рассеянного Ч1злу1геняя одной ворсинки, и целого образца, а оценку ворсистости производят по отношению интенсивности рассеянного светового истока o6pa3tia и ворсижси. 2.Усфойство для осуществлеш1я способа по п. i, содержащее источник светового излучения и расположенную перед ним оттгическую систему, выполненную нз собнраю цей линзы, приемгшка излучения и регистратора изл че1шя, отличающееся тсм,что оптическая система . имеет последовательно расположеннз11е перед собирающей линзой диафрагму, поляроид, расширитель пучка, квадратную диафрагму, а приемник снабжен световыми ловушками, выполненными из светонепроницаемого материала, одна из которых размещена в центре светочувствительной поверхности приемника излучения, а две другие - по обе его стороны, причем центр первой ловушки совпадает с фокусом собираемой линзы, а две другие расположены днаметральрго противоположно по обе стороны ее фокуса. Источники информации, принятые во BHHMairae при экспертизе 1. Франция Mesure de la pilosite des fals. L Industrie textile № 842, 1957, ill. 123.

X

.1

Фиг.2

Фиг.5