世界消耗羊毛最多的國家當屬我國，但羊毛自給率非常低，為了解決毛紡原料的不足，每年需要進口大量羊毛，羊毛成為我國唯一依賴進口的大宗畜產(chǎn)品。自20世紀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)品的風格性能幾乎都與纖維的細度和長度有關。這兩項指標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)量檢測的必測項目。在貿(mào)易中羊絨和羊毛的價格基本取決于纖維的細度和長度。因此,加強進口羊毛質(zhì)量的檢驗,對維護我國的經(jīng)濟合法權(quán)益,提高毛紡企業(yè)的經(jīng)濟效益,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確、高效地檢測毛絨纖維的質(zhì)量，評價產(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，采用光學成像法對羊毛羊絨樣品進行圖像采集，使用圖像處理軟件對采集到的圖像進行分析處理，從而快速計算出毛絨纖維的長度、細度、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個電機對測試過程進行控制，其中X軸電機控制毛條的拉伸，Y軸電機主要用來控制相機在掃描方向上的移動。X軸電機的運動方向與Y軸電機的運動方向互相垂直。
由于遠心鏡頭的景深范圍特別小，因此需要對焦距進行精密調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)焦距就是通過Z軸電機進行調(diào)節(jié)。由Z軸電機帶動凸輪進行相機高度的調(diào)節(jié)，從而改變物距，實現(xiàn)精密調(diào)焦。
另外，系統(tǒng)通過采用高亮度LED光源，實現(xiàn)良好的成像效果。LED光源由專用LED光源控制器進行控制，可以對光源的亮度進行精準的調(diào)節(jié)。
系統(tǒng)能夠進行自動測試和統(tǒng)計分析，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?？蛇M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度進行測量， 載樣片模式可用于測量散毛和毛條的細度。工作原理分別如下。
2.1 毛條測試模式
毛條經(jīng)過梳理機構(gòu)后，變成密度分布均勻的分散毛須，毛須在電機牽引下朝長度方向依據(jù)設定間距運動，同時相機在另一電機帶動下，沿垂直長度的方向上掃描一次圖像進行測量。一次掃描可獲得毛條的一行圖像，處理軟件對圖像進行處理，即可獲得一次掃描的細度值和毛條根數(shù)。多次掃描完成后，就可獲得整個毛條的長度分布數(shù)據(jù)，同時會得到相應纖維的細度和長度值，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行測量，這種模式方便進行儀器之間的對比，另外在只需要測試纖維細度的情況下，將比普通模式更節(jié)省測試時間。相機在電機的帶動下，對位于載樣片中制備好的散毛樣品進行測試，如圖4所示，在70mm*70mm的矩形范圍內(nèi)逐行進行掃描，一行沿0mm處以2.4mm的間距獲取纖維段圖像25幅(纖維實際測試面積為1.128×0.72mm),后在垂直方向以2mm的間距移動，第二行沿從1.2mm處以2.4mm的間距獲取纖維段圖像25幅，反復運動測試完整個載玻片,移動30行，獲得750幅毛絨圖像，對圖像進行處理,得毛絨的平均細度值。
3 國內(nèi)外現(xiàn)狀分析
在國外，計算機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)應用和改進。目前主要是USTER公司開發(fā)的OFDA2000、OFDA4000 以及OFDA5000系列的機型。OFDA 光學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)場進行現(xiàn)場測試。目前在毛紡檢測機構(gòu)得到了廣泛的應用。
在國內(nèi)，毛絨類產(chǎn)品的測量根據(jù)《特種動物纖維與綿羊毛混合物含量的測定》標準，測定羊毛、絨類的直徑和根數(shù)。清華大學和北京華誼卓科技有限公司研制的纖維顯微圖像分析儀，主要是對纖維進行細度、成份、橫截面形態(tài)面積、中空率及異形度進行檢測的儀器。上海北昂科技有限公司研制的BERON F10全自動細度儀，率先使用了全自動聚焦平面檢測，通過圖像處理識別軟件，可準確分析各種復雜纖維的并列、交叉、計算纖維根數(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，具有比較高的細度準確性。長嶺紡電的WF1毛絨纖維測試儀不僅能測試毛絨的細度，同時可測試其加權(quán)長度、豪特長度、巴布長度等指標，其一體化的設計允許快速進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標準要求，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 毛條測試細度允差
毛條纖維平均細度MFD（μm） | 允差（μm） |
≤15.0 | ±0.3 |
15.1-20.0 | ±0.6 |
20.1-25.0 | ±0.8 |
25.1-30.0 | ±1.0 |
30.1-35.0 | ±1.2 |
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對長度和細度進行測量，在功能方面和國內(nèi)外產(chǎn)品相對比，都有很大的優(yōu)勢。下面做詳細說明。
表2 WF1同類產(chǎn)品性能對比
本產(chǎn)品 | 國外產(chǎn)品 | 國內(nèi)產(chǎn)品 | |
功能 | 細度與長度同時測量 | 細度與長度同時測量 | 只能測量細度 |
測量精度 | 高 | 高 | 低 |
測試效率 | 高 | 高 | 低 |
外觀結(jié)構(gòu) | 緊湊 | 松散 | 一般 |
粗毛率 | 有 | 無 | 無 |
溫濕度校正 | 有 | 無 | 無 |
軟件操作 | 中英文界面，操作簡單 | 英文界面，操作復雜 | 中文界面，功能簡單 |
數(shù)據(jù)存儲 | 數(shù)據(jù)庫 | 文件 | 文件 |
價格 | 適中 | 高 | 低 |
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）
SampleID | Mean(um) | Barbe(B) | Hauteur(H) | Length(mm) | Company |
15.5 | 16.08 | 52.84 | 44.20 | 40.05 | OFDA |
16.17 | 51.36 | 45.39 | 41.26 | 長嶺 | |
16.0 | 15.93 | 50.24 | 41.15 | 36.28 | OFDA |
15.93 | 50.60 | 40.89 | 35.56 | 長嶺 | |
16.5 | 16.64 | 49.48 | 41.78 | 37.55 | OFDA |
16.65 | 48.56 | 42.09 | 38.46 | 長嶺 | |
80支 | 18.70 | 88.28 | 74.73 | 70.22 | OFDA |
18.76 | 89.28 | 73.19 | 69.56 | 長嶺 | |
66支 | 22.43 | 88.93 | 82.36 | 69.57 | OFDA |
21.55 | 87.56 | 83.25 | 72.56 | 長嶺 | |
58支 | 27.81 | 108.16 | 85.67 | 80.58 | OFDA |
27.91 | 106.85 | 86.93 | 72.36 | 長嶺 |
目前羊毛羊絨各項性能指標的全自動測試儀器廠商僅有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水平上與OFDA測試數(shù)據(jù)基本相當，在功能方面如數(shù)據(jù)存儲、中文菜單等方面優(yōu)于OFDA機型，且售價適中。性能價格比方面優(yōu)于OFDA機型，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。主要是由于技術上早期的不成熟以及對毛絨檢測理解和認識不足，使得在技術上和可靠性上都難以滿足用戶的要求。但是隨著WF1毛絨檢測儀在技術水平、可靠性、生產(chǎn)工藝等方面的日趨成熟，如能廣泛應用于毛紡企業(yè)中，將為毛紡企業(yè)節(jié)省采購成本和降低維護成本，且測試數(shù)據(jù)準確、性能穩(wěn)定，具有廣闊的市場前景。