Способ оценки средней длины короткоштапельного лубяного волокна
Владельцы патента RU 2737033:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Костромская государственная сельскохозяйственная академия" (RU)
Изобретение относится к области агропромышленной переработки лубяных волокон как сырья для текстильной и иных областей промышленности, а именно для оценки их качества. Способ оценки средней длины короткоштапельного лубяного волокна включает отбор пробы волокна, подготовку из него ленты и ее механическое испытание посредством постепенного ввода за счет вращения пары валков в один из концов патрубка, из которого со стороны второго конца отсасывают воздух для удаления волокнистой массы, отделенной от ленты, при испытании производят периодический с остановом ввод ленты в виде широкого слоя в прозрачный патрубок, который снизу освещают белым светом, перемещение ленты осуществляют посредством пары прижатых друг к другу и периодически вращающихся рифленых валков при одновременном знакопеременном смещении ленты по отношению к их осям, причем после каждого останова ленты формируют сверху патрубка цифровое изображение с расположенными в нем волокнами и подсвечиваемыми снизу, преобразуют изображение в черно-белый вид с последующим определением на нем доли черных пикселей, а среднюю длину волокон оценивают в зависимости от совокупности результатов определения указанных долей. Техническим результатом является автоматизирование процесса испытаний при обеспечении точности получаемых результатов. 1 ил.
Изобретение относится к области агропромышленной переработки лубяных волокон, как сырья для текстильной и иных областей промышленности, а именно для оценки их качества. Оно может быть использовано для определения средней длины штаперированного льняного волокна, в том числе в ленте. При производстве такого волокна добиваются сходства его свойств с хлопком, что позволяет получение хлопко-льняных материалов.
Известны способы определения средней длины короткоштапельного льняного волокна [1, с. 106; 2], включающие отбор пробы волокна, подготовку из него ленты, механическое испытание волокон и определение средней длины.
Этот способ является достаточно трудоемким, а процесс испытания трудно автоматизировать.
Известен также способ определения средней длины короткоштапельного льняного волокна [3], включающий отбор пробы волокна, подготовку из него ленты и ее механическое испытание посредством постепенного ввода за счет вращения пары валков в один из концов патрубка, из которого со стороны второго конца отсасывают воздух для удаления волокнистой массы, отделенной от ленты.
Однако этот способ также не обеспечивает требуемой точности оценки, так как наряду с массой волокна, которая отделена потоком воздуха от ленты, в самой ленте при постепенном вводе ее в патрубок содержится значительное количество не фиксированных волокон, что вносит погрешность при определении длины волокна.
Указанный способ [3] по своей технической сущности и достигаемому эффекту наиболее близок к предлагаемому и поэтому может быть выбран в качестве прототипа.
Технической задачей изобретения является обеспечение точности оценки средней длины волокон в условиях их перемещения в потоке для возможностей автоматизации процесса испытания и анализа полученных результатов.
Поставленная техническая задача достигается тем, что в способе определения средней длины короткоштапельно голубяного волокна, включающем отбор пробы волокна, подготовку из него ленты и ее механическое испытание посредством постепенного ввода за счет вращения пары валков в один из концов патрубка, из которого со стороны второго конца отсасывают воздух для удаления волокнистой массы, отделенной от ленты, согласно изобретению при испытании производят периодический с остановом ввод ленты в виде широкого слоя в прозрачный патрубок, который снизу освещают белым светом, перемещение ленты осуществляют посредством пары прижатых друг к другу и периодически вращающихся рифленых валков при одновременном знакопеременном смещении ленты по отношению к их осям, причем после каждого останова ленты, формируют сверху патрубка цифровое изображение с расположенными в нем волокнами и подсвечиваемыми снизу, преобразуют изображение в черно-белый вид с последующим определением на нем доли черных пикселей, а среднюю длину волокон оценивают в зависимости от совокупности результатов определения указанных долей.
Периодический с остановом ввод ленты в виде широкого слоя в прозрачный патрубок, из которого со стороны второго конца удаляют воздух для удаления волокнистой массы, отделенной от ленты, позволяет сформировать определенную массу волокон, одни из концов которых зажаты, а также обеспечить условия для распрямления свободных, колеблющихся из-за взаимодействия с рифлями валков участков волокон за счет потока воздуха.
Перемещение ленты посредством пары прижатых друг к другу и периодически вращающихся рифленых валков при одновременном знакопеременном смещении ленты по отношению к их осям обеспечивает возникновение колебаний волокон в потоке воздуха. Вследствие колебаний и взаимоперемещений волокон в патрубке под действием воздуха между волокнами по их длине снижаются взаимосвязи. Данное обстоятельство при остановке ленты улучшает условия для образования просветов между волокнами, а также обеспечивая удаление не зажатых волокон.
Формирование сверху патрубка цифрового изображения с расположенными в нем волокнами и подсвечиваемыми снизу его белым светом, позволяет выявить просветы между волокнами во время останова ленты, что обеспечивает примерное выделение половины распределения волокон по их длине, сходного со статистическим законом нормального распределения. В условиях получения нескольких цифровых изображений, сформированных при каждом останове ленты, повышается вероятность более точного выявления распределения волокон по их длине, а значит и выявление среднего значения длины волокон.
Получение цифрового изображения, его преобразование в черно-белый вид позволяет более контрастно обнаруживать просветы между волокнами и сами волокна.
Определение на черно-белом изображении доли черных пикселей, позволяет по величине этой доли, а именно по их совокупности (вследствие многократных измерений) оценивать среднюю длину волокон, например, на основе регрессионной зависимости между усредненным значением этих долей и фактической длиной волокон.
Таким образом, процесс оценки средней длины можно автоматизировать.
Это позволяет обеспечить точность оценки средней длины короткоштапельного лубяного волокна и достигнуть возможности автоматизации процесса испытания и анализа полученных результатов. Сущность изобретения поясняется чертежом.
На фиг.1 изображена схема реализации способа оценки средней длины короткоштапельного лубяного волокна. На схеме изображены: лента 1, пара вращающихся рифленых валков 2, участок ленты в виде слоя 3 в прозрачном и широком патрубке 4, фотокамера 5, светящаяся подложка 6, вентилятор 7 для отсоса воздуха и удаления оторванных от ленты волокон 8. Для обработки цифровых изображений и оценки средней длины волокон имеется системы обработки изображения СОИ 9.
Способ реализуется следующим образом. Из массы непараллелизованного короткоштапельного лубяного волокна формируют широкую ленту 1. Пропускают ее между парой вращающихся рифленых валков 2. Далее участок ленты 3 попадает в прозрачный входной патрубок 4, который расположен над светящейся подложкой 6. Над этим патрубком расположена фотокамера 5. Лента после останова вращения валков выдерживается в зажатом в виде слоя между валками состоянии в течении некоторого времени. За этот период зафиксированные в валках волокна распрямляются, а свободные не зажатые волокна 8 удаляются посредством вентилятора 7, который отсасывает из патрубка воздух. Во время останова ленты с помощью фотокамеры фиксируют изображение прозрачного патрубка с волокнами 3, расположенных в слое. Далее с помощью системы обработки изображения СОИ 9 определяют долю черных пикселей на изображении, а среднюю длину волокон определяют по этой величине, используя, например, регрессионную зависимость между этой величиной и истиной длиной волокон.
Пример конкретного выполнения.
В результате проведения испытаний со временем выдержки ленты во время останова валков в течении 1 секунды получена серия из десяти повторностей цифровых изображений ленты короткоштапельного льняного волокна на выходе из зажимных валков. После обработки изображений с использованием СОИ установлены десять значений доли черных пикселей на изображениях: 23,87; 22,93; 22,94; 18,83; 25,63; 19,23; 25,3; 19,75; 27,11; 20,51. Среднее значение: 22,61.
При расчете средней длины волокон L использовали уравнение регрессии: L=2,419+0,074 X, где X - доля черных пикселей на изображении.
Тогда средняя длина испытываемых волокон L равна:
2,419+0,074⋅22,61=4,09 см
Предложенный способ позволяет автоматизировать процесс испытаний при оценке средней длины короткоштапельного лубяного волокна при обеспечении точности получаемых результатов и не требует значительных затрат при его реализации.
Источники информации
1. В.В. Городов, С.Е. Лазарева, И.Я. Лунев. Испытание лубоволокнистых материалов. М.: Легкая индустрия. 1969.
2. ГОСТ Р 53483-2009 Волокно льняное модифицированное суровое. Методы испытаний. М.: Стандартинформ, 2010.
3. Патент РФ №2433371, МПК G01D 5/02. Способ определения средней длины непараллелизованного льняного волокна / А.В. Куликов, Е.Л. Пашин, Е.В. Соболева, В.К. Разумеев - Опубл. 10.11.2011, Бюл. №31.
Способ оценки средней длины короткоштапельного лубяного волокна, включающий отбор пробы волокна, подготовку из него ленты и ее механическое испытание посредством постепенного ввода за счет вращения пары валков в один из концов патрубка, из которого со стороны второго конца отсасывают воздух для удаления волокнистой массы, отделенной от ленты, согласно изобретению при испытании производят периодический с остановом ввод ленты в виде широкого слоя в прозрачный патрубок, который снизу освещают белым светом, перемещение ленты осуществляют посредством пары прижатых друг к другу и периодически вращающихся рифленых валков при одновременном знакопеременном смещении ленты по отношению к их осям, причем после каждого останова ленты формируют сверху патрубка цифровое изображение с расположенными в нем волокнами и подсвечиваемыми снизу, преобразуют изображение в черно-белый вид с последующим определением на нем доли черных пикселей, а среднюю длину волокон оценивают в зависимости от совокупности результатов определения указанных долей.
