基于高速攝影技術(shù)的筒紗毛羽的研究

基于高速攝影技術(shù)的筒紗毛羽的研究摘要：利用高速攝像機(jī)拍下紗線經(jīng)過自動(dòng)絡(luò)筒機(jī)的幾個(gè)主要機(jī)械部件處的運(yùn)動(dòng)形態(tài)，通過i-SPEEDViewer軟件觀察各段紗線長毛羽增加的數(shù)量，分析得出筒紗毛羽產(chǎn)生的主要工序及其部件。結(jié)果表明：經(jīng)過各個(gè)裝置之后，紗線的有害毛羽數(shù)量大量增加；張力裝置和槽筒裝置對(duì)紗線毛羽的影響最大；紗線經(jīng)過張力裝置后有害毛羽數(shù)量增加了29.26%，占毛羽總增加量的19.72%，而經(jīng)過槽筒之后有害毛羽數(shù)增加了35.93%，占毛羽增長率總值的24.22%。關(guān)鍵詞：高速攝像機(jī)；自動(dòng)絡(luò)筒機(jī)；紗線毛羽ThestudyofyarnhairinessofwindingmachinebasedonhighspeedphotographyAbstract:Thedynamicformofyarnwascaughtbyhighspeedcameraonthemainmechanicalcomponentsofautomaticwindingmachine.Theincreasednumberoflongyarnhairinesswasobservedbythei-SPEEDViewersoftwareandthemainprocessesandcomponentscausingyarnhairinesswereanalyzed.Resultsshowthat,throughvariousdevices,thenumberofharmfulyarnhairinessgreatlyincreases;theinfluencesofwindingmachinetensiondeviceandgrooveddrumontheyarnhairinessaregreatest;thenumberofyarnhairiness

throughtensiondevice

increase29.26%,accountingfor19.72%ofthetotalnumberofyarnhairiness,whilethenumberofyarnhairiness

throughgrooveddrumincrease35.93%,accountingfor24.22%ofthetotalnumberofyarnhairiness.Keywords:highspeedcamera;automaticwindingmachine;yarnhairiness

1前言紗線毛羽是指伸出紗體表面的纖維端或圈，主要產(chǎn)生于紡紗工序，增長于絡(luò)筒工序。有研究表明，細(xì)紗毛羽經(jīng)過絡(luò)筒工序之后可增加50%～250%，有的可高達(dá)500%,并且增加的主要是3mm以上的有害毛羽數(shù)量。過多的毛羽不僅直接影響著后道工序的加工，還與織物的外觀、手感、風(fēng)格和使用等有著密切的關(guān)系。因此，控制絡(luò)紗毛羽的增長是提高紗線及織物產(chǎn)、質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，也是提高織造生產(chǎn)效率的關(guān)鍵[1-6]。要實(shí)現(xiàn)有效控制絡(luò)筒紗線毛羽，首先要了解產(chǎn)生毛羽的主要原因及其主要機(jī)械部件。以往的研究表明，筒紗毛羽主要是紗線在絡(luò)紗過程中與絡(luò)筒機(jī)各機(jī)件的摩擦和碰撞形成的,但是毛羽主要是產(chǎn)生于絡(luò)筒的哪道工序、哪個(gè)機(jī)件仍是亟需解決的問題。為此，本試驗(yàn)利用高速攝像機(jī)拍下自動(dòng)絡(luò)筒機(jī)幾個(gè)主要工序的紗線動(dòng)態(tài)形態(tài)，對(duì)毛羽產(chǎn)生的主要工序及其部件進(jìn)行探討，得出毛羽主要產(chǎn)生的原因，以便為有效控制絡(luò)紗毛羽提供一定的依據(jù)。2試驗(yàn)2.1試驗(yàn)設(shè)備及條件本次試驗(yàn)所使用的儀器主要是Olympusi-Speed3型高速攝像機(jī)和ESPERO-M型自動(dòng)絡(luò)筒機(jī)。本實(shí)驗(yàn)采用的Olympusi-Speed3型高速攝像機(jī)主要由主機(jī)、攝像頭和監(jiān)視器組成，采用的拍攝速度為7500fps，拍攝過程中使用電壓220V、功率600W的鎂碘鎢燈作為光源；自動(dòng)絡(luò)筒機(jī)車速設(shè)為800m/min，張力器氣壓為50mbar,紗線選用JC40S2.2試驗(yàn)方法在自動(dòng)絡(luò)筒機(jī)上，用高速攝像機(jī)分別拍攝紗線經(jīng)過下剪刀、第一個(gè)張力盤、第二個(gè)張力盤以及電子清紗器之后的形態(tài)。拍攝之前，在紗線某一段上做上標(biāo)記，在拍攝出的片段中截取有標(biāo)記的一段，然后將圖像存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)上，在i-SPEEDViewer軟件上以低幀數(shù)放映，目測(cè)其各個(gè)部分3mm及以上毛羽的數(shù)量，再進(jìn)行比較分析。本次試驗(yàn)主要研究同一管紗的絡(luò)紗毛羽情況，每一紗段重復(fù)拍攝3次[7]。為了較準(zhǔn)確觀察3mm及以上的毛羽，在試驗(yàn)之前先用高速攝影機(jī)拍攝一組靜態(tài)紗線毛羽形態(tài)，用鋼尺作為基準(zhǔn)，觀察3mm毛羽的相對(duì)長度，如圖2-1。試驗(yàn)后，在i-SPEEDViewer軟件上觀察統(tǒng)計(jì)3mm及以上毛羽數(shù)量時(shí)要以此相對(duì)長度為標(biāo)準(zhǔn)。圖2-1靜態(tài)紗線3mm毛羽的形態(tài)3結(jié)果與分析討論3.1紗線經(jīng)過各工序后的毛羽3.1.1管紗毛羽的形態(tài)管紗毛羽拍攝前,從管紗上取出三段紗線用黑水筆做上標(biāo)記,長度為20cm,高速攝像機(jī)鏡頭架在紗線的正前方，拍攝幾組靜態(tài)紗線毛羽形態(tài)，圖3-1顯示的是拍攝過程中的紗線形態(tài)。其中，圖(a)(d)分別為這段紗線起點(diǎn)和終點(diǎn)的紗線形態(tài)，(c)(b)為這段紗線中間兩段的紗線形態(tài)。在i-SPEEDViewer軟件上目測(cè)出標(biāo)記的三段紗線3mm及以上長毛羽的數(shù)量分別為11根、10根和10根。（a）(b)(c)(d)圖3-1高速攝像機(jī)下管紗紗線毛羽形態(tài)3.1.2紗線經(jīng)過下剪刀之后的形態(tài)第一段拍攝前分別在下剪刀和管紗之間用黑水筆做標(biāo)記，高速攝像機(jī)鏡頭架在下剪刀和預(yù)清紗器之間的位置，圖3-2顯示的是拍攝過程中的紗線形態(tài)。其中，圖(a)(d)分別為這段紗線起點(diǎn)和終點(diǎn)的紗線形態(tài)，(c)(b)為這段紗線中間兩段的紗線形態(tài)。在i-SPEEDViewer軟件上以低幀數(shù)放映,目測(cè)出標(biāo)記的三段紗線3mm及以上長毛羽的數(shù)量分別為14根、15根和13根,標(biāo)記的紗線長度分別為23.1cm、23.7cm和23.2cm。(a)(b)(c)(d)圖3-2高速攝像機(jī)下紗線通過下剪刀之后的形態(tài)3.1.第二段拍攝前分別在第一個(gè)張力盤與管紗之間用黑水筆做標(biāo)記，高速攝像機(jī)鏡頭架在兩個(gè)張力盤之間的位置，圖3-3顯示的是拍攝過程中的紗線形態(tài)。其中，圖(a)(d)分別為這段紗線起點(diǎn)和終點(diǎn)的紗線形態(tài)，(c)(b)為這段紗線中間兩段的紗線形態(tài)。在i-SPEEDViewer軟件上以低幀數(shù)放映,目測(cè)出標(biāo)記的三段紗線3mm及以上長毛羽的數(shù)量分別為26根、26根和27根,標(biāo)記的紗線長度分別為34.7cm、35cm和(a)(b)(c)(d)圖3-3高速攝像機(jī)下紗線通過第一個(gè)張力盤之后的形態(tài)3.1.第三段拍攝前分別在第二個(gè)張力盤和管紗之間用黑水筆做標(biāo)記，高速攝像機(jī)鏡頭架張力盤與捻接器之間的位置，圖3-4顯示的是拍攝過程中的紗線形態(tài)。其中，圖(a)(d)分別為這段紗線起點(diǎn)和終點(diǎn)的紗線形態(tài)，(c)(b)為這段紗線中間兩段的紗線形態(tài)。在i-SPEEDViewer軟件上以低幀數(shù)放映,目測(cè)出標(biāo)記的三段紗線3mm及以上長毛羽的數(shù)量分別為41根、39根和40根,標(biāo)記的紗線長度分別為46.2cm、46cm和46cm(a)(b)(c)(d)圖3-4高速攝像機(jī)下紗線通過第二個(gè)張力盤之后的形態(tài)3.1.第四段拍攝前分別在電子清紗器和管紗之間用黑水筆做標(biāo)記，高速攝像機(jī)鏡頭架在電子清紗器出口位置，圖3-5顯示的是拍攝過程中的紗線形態(tài)。其中，圖(a)(d)分別為這段紗線起點(diǎn)和終點(diǎn)的紗線形態(tài)，(c)(b)為這段紗線中間兩段的紗線形態(tài)。在i-SPEEDViewer軟件上以低幀數(shù)放映,目測(cè)出標(biāo)記的三段紗線3mm及以上長毛羽的數(shù)量分別為25根、26根和25根,標(biāo)記的紗線長度分別為27cm、27cm和26.5cm(a)(b)(c)(d)圖3-5高速攝像機(jī)下紗線通過電子清紗器之后的形態(tài)3.1.6筒紗紗線毛羽的形態(tài)筒紗毛羽拍攝前,從筒管上取出三段紗線用黑水筆做上標(biāo)記,長度為20cm,高速攝像機(jī)鏡頭架在紗線的正前方，拍攝幾組靜態(tài)紗線毛羽形態(tài)，圖3-6顯示的是拍攝過程中的紗線形態(tài)。其中，圖(a)(d)分別為這段紗線起點(diǎn)和終點(diǎn)的紗線形態(tài)，(c)(b)為這段紗線中間兩段的紗線形態(tài)。在i-SPEEDViewer軟件上目測(cè)出標(biāo)記的三段紗線3mm及以上長毛羽的數(shù)量分別為24根、26根和27根。（a）(b)(c)(d)圖3-6高速攝像機(jī)下筒紗紗線毛羽形態(tài)3.2各道工序毛羽的比較將高速攝影機(jī)拍攝的紗段分為經(jīng)過氣圈限位器和下剪刀之后的紗段Ⅰ、經(jīng)過預(yù)清紗器和第一個(gè)張力盤之后的紗段Ⅱ、經(jīng)過第二個(gè)張力盤之后的紗段Ⅲ和經(jīng)過空氣捻接器和電子清紗器之后的紗段Ⅳ[3],則經(jīng)過這四段之后的3mm以上毛羽數(shù)見表3-1。表3-1紗線經(jīng)過各道工序后的毛羽數(shù)比較（單位：根/m）次數(shù)管紗紗段Ⅰ紗段Ⅱ紗段Ⅲ紗段Ⅳ筒紗155.0060.6174.9388.7492.59120.00250.0059.0774.2884.7896.29130.00350.0056.0378.0386.9694.34135.00平均值51.6758.5775.7586.8394.41128.33毛羽增長率（%）13.3529.3314.638.7335.93從表3-1可以看出，絡(luò)紗時(shí)紗線經(jīng)過各個(gè)絡(luò)筒裝置后有害毛羽數(shù)量大量增加。通過高速攝影機(jī)觀察到管紗有害毛羽數(shù)為51.67根/m，經(jīng)過氣圈限位器、下剪刀、預(yù)清紗器、張力裝置、空氣捻接器、電子清紗器以及槽筒之后筒紗有害毛羽數(shù)增加到128.33根/m，毛羽增長率達(dá)148.36%。其中，管紗經(jīng)過氣圈限位器，從下剪刀出來后，紗線有害毛羽數(shù)為58.57根/m，相對(duì)于管紗毛羽數(shù)增加了13.35%，占了毛羽增長率總值的9.0%。紗線經(jīng)過預(yù)清紗器和第一個(gè)張力盤之后，毛羽數(shù)增加到75.75根/m，相對(duì)于下剪刀時(shí)增加了29.33%，占了毛羽增長率總值的19.77%。紗線經(jīng)過第二個(gè)張力盤之后，毛羽數(shù)相對(duì)于經(jīng)過第一個(gè)張力盤又增加了14.63%，也就是說經(jīng)過兩個(gè)張力盤之后有害毛羽數(shù)增加了29.26%，占了毛羽增長率總值的19.72%。紗線經(jīng)過空氣捻接器和電子清紗器之后有害毛羽數(shù)只增加了8.73%，占了毛羽增長率總值的5.88%；而經(jīng)過槽筒之后有害毛羽數(shù)增加了35.93%，占了毛羽增長率總值的24.22%。從這些數(shù)據(jù)表明，經(jīng)過絡(luò)筒工序后紗線有害毛羽數(shù)大量增加，并且張力裝置和槽筒裝置是絡(luò)筒紗線毛羽產(chǎn)生的主要部件,這與以往對(duì)絡(luò)筒紗線毛羽的研究是一致的。ESPERO-M型自動(dòng)絡(luò)筒機(jī)對(duì)紗線的加壓采用雙張力盤,紗線被夾在張力盤的兩個(gè)圓盤之間，加上絡(luò)筒時(shí)速度較快，導(dǎo)致紗線與圓盤之間摩擦較大，毛羽大量增加。此外，當(dāng)紗線經(jīng)過槽筒裝置時(shí)，由于槽筒的摩擦傳動(dòng)，使筒紗不斷受到槽筒的摩擦作用，因此導(dǎo)致紗線毛羽急劇增加[8]。

4結(jié)論通過高速攝影機(jī)的觀察可以得出，紗線在絡(luò)筒過程中與機(jī)件發(fā)生摩擦和碰撞，經(jīng)過各個(gè)裝置之后，有害毛羽數(shù)量大量增加；管紗經(jīng)過絡(luò)筒工序后，毛羽增加率達(dá)148.36%。其中經(jīng)過雙張力盤張力裝置后，毛羽數(shù)增加了29.26%，占了毛羽增長率總值的19.72%；經(jīng)過槽筒裝置后毛羽數(shù)增加了35.93%，占了毛羽增長率總值的24.22%。我們可以得出，在高速絡(luò)筒的情況下，紗線經(jīng)過雙張力盤裝置和槽筒裝置時(shí)摩擦較大，對(duì)紗線毛羽的影響最大。此外，紗線與氣圈限位器和預(yù)清紗器的摩擦也是影響紗線毛羽的重要因素。

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