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原文传递一种多功能智能化束纤维强力仪及其测量方法与用途

专利名称：	一种多功能智能化束纤维强力仪及其测量方法与用途
摘要：	本发明涉及一种多功能智能化束纤维强力仪及其测量方法与用途。该智能束强仪包括定夹测力机构，动夹移动机构、梳理机构、切割机构、气动机构、声测量装置，CCD成像系统，称量机构。采用该束强仪的测量方法是由定夹测力机构测量其拉伸力，由动夹移动机构测量其位移；由声测量装置测量其拉断过程的各纤维发出的断裂脉冲声谱曲线；由CCD成像系统观测其断裂过程及最终束纤维头谱像；由对切割机构分别切下断裂后的两段纤维束称重，可得该束纤维的应力—应变曲线；并由此给出拉伸性能的各指标。本发明是一种快速、精准、自动化、多指标的原位组合测量方法和智能束强仪，可用于纺织纤维的力学性能测量，也可用于纱线、织物和高聚物的拉伸性质测量。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	上海;31
申请人：	东华大学
发明人：	于伟东;卢笛;刘洪玲;毋戈
专利状态：	有效
申请日期：	2018-12-21T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-25T00:00:00+0800
申请号：	CN201811569068.6
公开号：	CN109932243A
代理机构：	上海申汇专利代理有限公司
代理人：	翁若莹;柏子雵
分类号：	G01N3/08(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	201600 上海市松江区人民北路2999号
主权项：	1.一种多功能智能化束纤维强力仪，其特征在于，包括执行实际测量的硬件系统、对硬件系统进行实测控制和数据采集的控制主机、向硬件系统提供指令与完成运算的计算机：所述硬件系统包括定夹测力机构(1)、动夹位移机构(2)、梳理机构(3)、切割机构(4)、气动系统(5)、声测量装置、CCD成像系统和称重机构，其中：定夹测力机构(1)及动夹位移机构(2)在气动系统(5)的驱动下将待测量的纤维束两端夹持住，梳理机构(3)用于将被定夹测力机构(1)及动夹位移机构(2)夹持住的纤维束梳理成平行伸直的纤维束，动夹位移机构(2)产生位移后，平行伸直的纤维束被夹持拉伸至断裂，在此过程中：由定夹测力机构(1)测量纤维束的拉伸力；由动夹位移机构(2)测量纤维束的位移；由声测量装置测量纤维束拉断过程的各纤维发出的断裂脉冲声谱曲线；由CCD成像系统观测纤维束的断裂过程及最终束纤维头谱像；由切割机构(4)分别将断裂后的两段纤维束切下，并由称重机构称重，从而得到该纤维束的比应力—应变曲线。 2.如权利要求1所述的一种多功能智能化束纤维强力仪，其特征在于，所述定夹测力机构(1)采用杠杆原理测量纤维束的拉伸力，包括简支梁(1-5)，简支梁(1-5)上部设有位置固定的左下夹(1-2)及可上下移动的左上夹(1-1)，带有左夹气门(1-4)的左气缸(1-3)控制左上夹(1-1)向下移动从而与左下夹(1-2)相配合将所述纤维束的一端加压夹持在左上夹(1-1)与左下夹(1-2)之间，简支梁(1-5)中部设有支架(1-6)，简支梁(1-5)可绕支架(1-6)转动，简支梁(1-5)下部设有连杆(1-8)，连杆(1-8)上设有力传感器(1-7)。 3.根据权利要求1所述的一种多功能智能化束纤维强力仪，其特征在于，所述动夹位移机构(2)包括移动支架(2-5)，移动支架(2-5)上部设有位置固定的右下夹(2-2)及可上下移动的右上夹(2-1)，带有右夹气门(2-4)的右气缸(2-3)控制右上夹(2-1)向下移动从而与右下夹(2-2)相配合将所述纤维束的另一端加压夹持在右上夹(2-1)与右下夹(2-2)之间，移动支架(2-5)下部与移动螺母(2-6)相连，移动螺母(2-6)套设在移动螺杆(2-7)上，由移动步进电机(2-8)驱动移动螺杆(2-7)转动。 4.根据权利要求1所述的一种多功能智能化束纤维强力仪，其特征在于，所述梳理机构(3)包括用于梳理束纤维的上下梳片(3-1)，上下梳片(3-1)分别与上下夹片(3-2)相连，上下梳片(3-1)固定在梳片架(3-3)上，梳片握持步进电机(3-4)通过梳片螺杆(3-5)控制上下梳片(3-1)开启闭合，梳片进出步进电机(3-8)通过进出螺杆(3-9)控制上下梳片(3-1)进出，梳理步进电机(3-6)通过梳理螺杆(3-7)控制梳片架(3-3)移动从而进行梳理运动。 5.根据权利要求1所述的一种多功能智能化束纤维强力仪，其特征在于，所述切割机构(4)有两套，两套切割机构(4)分别用于将断裂后的纤维束的左右两端纤维切割下来，每套切割机构(4)包括动夹块(4-2)及位于动夹块(4-2)下方的定夹块(4-3)，定夹块(4-3)固定在左下夹(1-2)或右下夹(2-2)上，由带有切割气门(4-7)的切割气缸(4-1)通过推杆推动动夹块(4-2)上下运动，推杆外套有弹簧(4-4)，切刀(4-5)通过固刀螺杆(4-6)与推杆相连，切刀(4-5)位于动夹块(4-2)的侧边。 6.根据权利要求1所述的一种多功能智能化束纤维强力仪，其特征在于，所述气动系统(5)包括气压泵(5-1)，气压泵(5-1)经由调节输送气压大小的压力调节器(5-2)与可手动控制输送气压以使夹具运动的左夹电磁阀(5-3)、右夹电磁阀(5-4)相连，同时，包括气压泵(5-1)经由减压阀(5-5)与可手动控制输送气压以使切刀运动的左切割电磁阀(5-6)、右切割电磁阀(5-7)相连。 7.根据权利要求1所述的一种多功能智能化束纤维强力仪，其特征在于，所述声测量装置包括单向电容式微麦克风(6-1)、安装在纤维拉伸区和微麦克风(6-1)外面的上隔音罩(6-2)和下隔音罩(6-3)；所述CCD成像机构包括自带光源的CCD摄像头(7-1)，CCD摄像头(7-1)设于可做三轴移动的移动架(7-3)上，且CCD摄像头(7-1)通过输出线(7-2)与所述控制主机相连；所述称重机构包括放置在位于左侧的所述切割机构(4)下方的左吸槽(8-1)及放置在位于右侧的所述切割机构(4)下方的右吸槽(8-4)，左吸槽(8-1)及右吸槽(8-4)分别经由左输送管(8-2)及右输送管(8-5)与称重盘(8-3)相连通，称重传感器(8-6)连接称重盘(8-3)，称重盘(8-3)还与清洁吸管(8-7)相连通。 8.根据权利要求1所述的一种多功能智能化束纤维强力仪，其特征在于,所述控制主机包括力采集模块(9-1)、成像模块(9-2)、声测量模块(9-3)、称重模块(9-4)、驱动模块(9-5)、气动模块(9-6)、控制模块(9-7)，力采集模块(9-1)、成像模块(9-2)、声测量模块(9-3)、称重模块(9-4)、驱动模块(9-5)、气动模块(9-6)、控制模块(9-7)与带有计算程序、显示程序、信息存储、管理程序的控制主机相连。 9.一种束纤维测量方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的多功能智能化束纤维强力仪，包括以下步骤：待测量的纤维束两端分别被定夹测力机构(1)及动夹位移机构(2)夹持住，梳理机构(3)用于将被定夹测力机构(1)及动夹位移机构(2)夹持住的纤维束梳理成平行伸直的纤维束，动夹位移机构(2)产生位移后，平行伸直的纤维束被夹持拉伸至断裂，在此过程中：由定夹测力机构(1)测量纤维束的拉伸力；由动夹位移机构(2)测量纤维束的位移；由声测量装置测量纤维束拉断过程的各纤维发出的断裂脉冲声谱曲线；由CCD成像系统观测纤维束的断裂过程及最终束纤维头谱像；由切割机构(4)分别将断裂后的两段纤维束切下，并由称重机构称重，从而得到该纤维束的比应力—应变曲线，计算机由此给出拉伸性能的各指标，然后通过计算机的运算，得到单纤性维断裂应力应变分布曲线；或与声测量结果结合求出断裂应力分布曲线；或与CCD成像结果结合得到力值与纤维断裂回缩形态的关系；或与称量结果和脉冲数结合得到纤维的平均线密度值。 10.如权利要求1所述的多功能智能化束纤维强力仪的应用，其特征在于，所述多功能智能化束纤维强力仪用于纺织纤维的拉伸力学性质的快速、精准、多指标测量，或用于纱线、织物或高聚物膜的拉伸性质测量。
所属类别：	发明专利