世界消耗羊毛最多的國家當(dāng)屬我國，但羊毛自給率非常低，為了解決毛紡原料的不足，每年需要進(jìn)口大量羊毛，羊毛成為我國唯一依賴進(jìn)口的大宗畜產(chǎn)品。自20世紀(jì)90年代中期開始，人們對服飾的需求逐漸向自然、舒適、輕薄、柔軟的趨勢發(fā)展。舒適系數(shù)越高則織物舒適性越好。羊絨、羊毛所有的性狀特征和制成紡織產(chǎn)品的風(fēng)格性能幾乎都與纖維的細(xì)度和長度有關(guān)。這兩項(xiàng)指標(biāo)直接影響纖維的可紡性和加工的有效性，故為紡織原料、精紡加工質(zhì)量檢測的必測項(xiàng)目。在貿(mào)易中羊絨和羊毛的價(jià)格基本取決于纖維的細(xì)度和長度。因此,加強(qiáng)進(jìn)口羊毛質(zhì)量的檢驗(yàn),對維護(hù)我國的經(jīng)濟(jì)合法權(quán)益,提高毛紡企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益,都具有十分重要的意義。

1工作原理

毛絨纖維大容量檢測儀能準(zhǔn)確、高效地檢測毛絨纖維的質(zhì)量，評價(jià)產(chǎn)品品質(zhì)，對企業(yè)掌握毛絨纖維性能、確定工藝參數(shù)和科研機(jī)構(gòu)研究有重要作用。

毛絨纖維檢測儀的主要工作原理是基于圖像處理的方法，采用光學(xué)成像法對羊毛羊絨樣品進(jìn)行圖像采集，使用圖像處理軟件對采集到的圖像進(jìn)行分析處理，從而快速計(jì)算出毛絨纖維的長度、細(xì)度、數(shù)量和分布等參數(shù)。系統(tǒng)的整體組成見圖1，控制原理見圖2.。

系統(tǒng)的控制原理如圖2所示，采用4個(gè)電機(jī)對測試過程進(jìn)行控制，其中X軸電機(jī)控制毛條的拉伸，Y軸電機(jī)主要用來控制相機(jī)在掃描方向上的移動(dòng)。X軸電機(jī)的運(yùn)動(dòng)方向與Y軸電機(jī)的運(yùn)動(dòng)方向互相垂直。

由于遠(yuǎn)心鏡頭的景深范圍特別小，因此需要對焦距進(jìn)行精密調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)焦距就是通過Z軸電機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)。由Z軸電機(jī)帶動(dòng)凸輪進(jìn)行相機(jī)高度的調(diào)節(jié)，從而改變物距，實(shí)現(xiàn)精密調(diào)焦。

另外，系統(tǒng)通過采用高亮度LED光源，實(shí)現(xiàn)良好的成像效果。LED光源由專用LED光源控制器進(jìn)行控制，可以對光源的亮度進(jìn)行精準(zhǔn)的調(diào)節(jié)。

系統(tǒng)能夠進(jìn)行自動(dòng)測試和統(tǒng)計(jì)分析，輸出直徑、直徑CV值、根數(shù)長度、根數(shù)CV、豪特長度、巴布長度、短毛率等指標(biāo)?？蛇M(jìn)行毛條測量模式和載樣片測量模式。

2毛條測量模式和栽樣片測量模式

毛條模式用于對毛條的長度和細(xì)度進(jìn)行測量， 載樣片模式可用于測量散毛和毛條的細(xì)度。工作原理分別如下。

2.1 毛條測試模式

毛條經(jīng)過梳理機(jī)構(gòu)后，變成密度分布均勻的分散毛須，毛須在電機(jī)牽引下朝長度方向依據(jù)設(shè)定間距運(yùn)動(dòng)，同時(shí)相機(jī)在另一電機(jī)帶動(dòng)下，沿垂直長度的方向上掃描一次圖像進(jìn)行測量。一次掃描可獲得毛條的一行圖像，處理軟件對圖像進(jìn)行處理，即可獲得一次掃描的細(xì)度值和毛條根數(shù)。多次掃描完成后，就可獲得整個(gè)毛條的長度分布數(shù)據(jù)，同時(shí)會(huì)得到相應(yīng)纖維的細(xì)度和長度值，如圖3所示。

2.2 載樣片測試模式

載樣片模式下是對樣品載玻片進(jìn)行測量，這種模式方便進(jìn)行儀器之間的對比，另外在只需要測試?yán)w維細(xì)度的情況下，將比普通模式更節(jié)省測試時(shí)間。相機(jī)在電機(jī)的帶動(dòng)下，對位于載樣片中制備好的散毛樣品進(jìn)行測試，如圖4所示，在70mm*70mm的矩形范圍內(nèi)逐行進(jìn)行掃描，一行沿0mm處以2.4mm的間距獲取纖維段圖像25幅(纖維實(shí)際測試面積為1.128×0.72mm),后在垂直方向以2mm的間距移動(dòng)，第二行沿從1.2mm處以2.4mm的間距獲取纖維段圖像25幅，反復(fù)運(yùn)動(dòng)測試完整個(gè)載玻片,移動(dòng)30行，獲得750幅毛絨圖像，對圖像進(jìn)行處理,得毛絨的平均細(xì)度值。

3 國內(nèi)外現(xiàn)狀分析

在國外，計(jì)算機(jī)輔助羊毛纖維的直徑測量儀起始于1970年左右，有較多早期的商業(yè)應(yīng)用和改進(jìn)。目前主要是USTER公司開發(fā)的OFDA2000、OFDA4000 以及OFDA5000系列的機(jī)型。OFDA 光學(xué)纖維直徑分析儀的原理是通過專門的圖像分析軟件，對CCD 攝像的纖維照片進(jìn)行追蹤分析，提取纖維直徑的特征值。另外OFDA儀器結(jié)構(gòu)輕巧、便于攜帶，可以在農(nóng)場進(jìn)行現(xiàn)場測試。目前在毛紡檢測機(jī)構(gòu)得到了廣泛的應(yīng)用。

在國內(nèi)，毛絨類產(chǎn)品的測量根據(jù)《特種動(dòng)物纖維與綿羊毛混合物含量的測定》標(biāo)準(zhǔn)，測定羊毛、絨類的直徑和根數(shù)。清華大學(xué)和北京華誼卓科技有限公司研制的纖維顯微圖像分析儀，主要是對纖維進(jìn)行細(xì)度、成份、橫截面形態(tài)面積、中空率及異形度進(jìn)行檢測的儀器。上海北昂科技有限公司研制的BERON F10全自動(dòng)細(xì)度儀，率先使用了全自動(dòng)聚焦平面檢測，通過圖像處理識(shí)別軟件，可準(zhǔn)確分析各種復(fù)雜纖維的并列、交叉、計(jì)算纖維根數(shù)，并通過對每根待檢測纖維在不同部位測試150次以上取平均值，具有比較高的細(xì)度準(zhǔn)確性。長嶺紡電的WF1毛絨纖維測試儀不僅能測試毛絨的細(xì)度，同時(shí)可測試其加權(quán)長度、豪特長度、巴布長度等指標(biāo)，其一體化的設(shè)計(jì)允許快速進(jìn)行大容量毛條的測試，測試結(jié)果能更精確的衡量毛絨的品質(zhì)。

4 數(shù)據(jù)比較

4.1 精度

根據(jù)IWTO-47：2009標(biāo)準(zhǔn)要求，毛纖維長度測試精度要求為: ±3mm,羊毛纖維直徑測試精度要求如表1所示。

表 1 毛條測試細(xì)度允差

4.2 功能與數(shù)據(jù)對比

WF1毛絨纖維大容量檢測儀可以同時(shí)對長度和細(xì)度進(jìn)行測量，在功能方面和國內(nèi)外產(chǎn)品相對比，都有很大的優(yōu)勢。下面做詳細(xì)說明。

表2 WF1同類產(chǎn)品性能對比

表3 WF1與OFDA測試數(shù)據(jù)對比（此值均為測試5次的平均值）

目前羊毛羊絨各項(xiàng)性能指標(biāo)的全自動(dòng)測試儀器廠商僅有USTER研發(fā)的OFDA2000型和OFDA4000型的毛絨纖維大容量檢測儀，國內(nèi)基本沒有同類的自動(dòng)測量儀器。長嶺紡電公司產(chǎn)品和OFDA4000型產(chǎn)品功能基本相同。但是在這兩家公司中，論市場占有率，論技術(shù)都首推USTER。從以上對比中可以看出，WF1毛絨纖維大容量檢測儀在技術(shù)水平上與OFDA測試數(shù)據(jù)基本相當(dāng)，在功能方面如數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、中文菜單等方面優(yōu)于OFDA機(jī)型，且售價(jià)適中。性能價(jià)格比方面優(yōu)于OFDA機(jī)型，市場潛力較大。

5 結(jié)語

目前國產(chǎn)毛絨檢測儀在市場占有率、品牌知名度上與國外相比都有一定的差距。主要是由于技術(shù)上早期的不成熟以及對毛絨檢測理解和認(rèn)識(shí)不足，使得在技術(shù)上和可靠性上都難以滿足用戶的要求。但是隨著WF1毛絨檢測儀在技術(shù)水平、可靠性、生產(chǎn)工藝等方面的日趨成熟，如能廣泛應(yīng)用于毛紡企業(yè)中，將為毛紡企業(yè)節(jié)省采購成本和降低維護(hù)成本，且測試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、性能穩(wěn)定，具有廣闊的市場前景。