一种基于纺织品光谱反射的异性纤维检测方法与流程

1.本发明涉及纺织行业自动化检测的技术领域，尤其涉及一种基于纺织品光谱反射的异性纤维检测方法。


背景技术：

2.近年来，棉花、羊毛等纺织原料中混杂异性杂质的问题异常突出。混杂在纺织原料中的异性杂质不仅影响纺织原料的品质等级，而且也给后续纺织加工带来严重问题。例如，当异性杂质进入纺织品印染工序时，纺织品表面会出现不能染色的疵点、断点等诸多缺陷，严重影响纺织品的质量等级：又如，混杂有异性杂质的纺织原料在纺纱过程中会造成纱线断裂、打结，影响其生产效率。
3.混杂在纺织原料中的杂质主要分为两大类：一类为颜色和形态上与纺织原料差异明显的有色异性杂质，如麻丝、有色塑料薄膜和有色化学纤维等，称为显性杂质；另外一类是近年来出现较多而且难以识别的白色和无色异性杂质，如无色农用地膜、无色塑料薄膜、白色丙纶丝和白色毛发(如猪毛)等，称为隐性杂质，显性杂质和隐性杂质混杂在纺织原料中，经过后续纺纱工序的加工，纵向断裂，横向分开，数量成倍增加，成为细小的纤维状杂质(俗称“异性纤维”)，难以识别。目前识别异性杂质的方法主要有以下几种：x光成像分析法，红外热成像法、超声波成像法、光敏二极管阵列探测法和彩色相机扫描成像法。
4.现有技术中对于面料中杂质的检测存在以下问题：1、部分含有增白剂的白色丙纶丝可以通过彩色相机扫描成像法测得，但是对不含增白剂或增白剂含量较低的白色丙纶丝以及无色农用地膜、无色塑料薄膜、动物性白色蛋白质纤维(如猪毛)等隐性杂质却无法检测；2、面料混纺过程中可能夹杂灰尘或者因面料材质及生产工艺的原因，还会导致面料表面带有毛絮毛屑等杂质，在检测异性纤维时，可能会对遮挡面料中的纤维，影响检测结果。


技术实现要素：

5.本发明克服了现有技术的不足，提供了一种基于纺织品光谱反射的异性纤维检测方法，旨在解决现有技术中如何减小灰尘毛屑等因素对面料成分检测结果的影响，以及如何检测部分隐形杂质。
6.为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种基于纺织品光谱反射的异性纤维检测方法，包括以下步骤：
7.s1、去除杂质：弹压辊对纺织品表面进行周期性掸动，纺织品表面产生的灰尘随着空气向下运动，经过不同电场强度的静电除尘后粉尘获得电荷并沉积在收集板上；
8.s2、显性区分：使用彩色相机扫描成像法对显性杂质进行检测，并标定显性杂质含量；
9.s3、光谱反射：根据不同材质的特征波段选择不同的入射光频率范围，对纺织品进行多次光谱反射并得到多条光谱反射曲线；
10.s4、含量测定：将获得的光谱反射曲线与已知含量的标准样品进行比较，建立关于
反射率和含量之间的数学模型，推断出纺织品中不同成分的含量，并取均值得最终含量。
11.本发明一个较佳实施例中，所述弹压辊掸动的频率为15-25次/min，且所述弹压辊与面料接触0.5-0.7s后收回。
12.优选地，弹压辊掸动的频率为20次/min，弹压辊与面料接触0.5s后收回。
13.本发明一个较佳实施例中，所述s1中空气向下流动的速度1-2.5cm/s,所述纺织品的移动速度为1-1.5cm/s。
14.优选地，空气向下流动的速度为1.5cm/s，纺织品的移动速度为1cm/s。
15.本发明一个较佳实施例中，所述s1中静电除尘器的电压大小为30-90kv，且分为三段电压。
16.优选地，第一段电压为35kv，第二段电压为60kv，第三段电压为85kv。
17.本发明一个较佳实施例中，所述s2中的入射光频率为1
×
10
13
hz-11
×
10
13
hz。
18.本发明一个较佳实施例中，所述s3中曲线进行比较的方法为峰高比法或多元回归分析法。
19.本发明中还提供了一种杂志去除装置，包括壳体以及设置在所述壳体内部的气流部件、弹压辊和静电单元，
20.所述弹压辊设置在所述气流部件和所述静电单元之间，所述气流部件的出风口朝向所述气流部件；
21.所述弹压辊与所述壳体转动连接，且所述弹压辊设有辊头的一端与所述壳体通过弹簧连接，另一端与顶出气缸连接；
22.所述静电单元包括若干阴极板、阳极板和高压电源。
23.本发明一个较佳实施例中，面料去除杂质时，依次与所述静电单元、所述弹压辊和所述气流部件接触。
24.本发明一个较佳实施例中，若干所述阴极板和所述阳极板之间的间距为5mm-10mm。
25.优选地，阴极板和阳极板之间的间距为6mm。
26.本发明一个较佳实施例中，所述弹压辊的所述辊头表面设有防静电涂层，在掸动纺织品面料时，防止其中的灰尘毛屑等粘连在辊头上。
27.本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：
28.(1)本发明在光谱反射前对纺织品面料进行了去杂质处理，通过设置三段不同的电场强度，对面料中被掸出的灰尘毛屑等异物进行分段式收集，先对较小的灰尘进行收集，再对较大的毛屑进行收集，提高了面料的洁净度，减少面料中的灰尘异物在光谱反射检测时，对目标纤维进行遮挡或覆盖，导致目标纤维测定的反射率减小，进而使得纤维含量变小，对实际面料的生产和使用造成影响。
29.(2)本发明中将对面料中异性纤维含量的测定分为两部分，分别为显性杂质和隐性杂质的测定，先通过彩色相机扫描成像法检测出颜色和形态上具有明显特性的显性杂质，并先标定其含量比例，再对隐性杂质进行含量测定，根据隐性杂质中基团种类不同，而不同的基团的振动方向和振动频率也不相同的特性，利用不同频率的入射光对面料表面进行照射，使得入射光频率和某一基团的振动频率相一致，对入射光进行吸收导致经过吸收后的反射光明显减少，反射光中仅包含一小部分与特征波段相对应的入射光，以此获得波
长-反射率曲线，并将此曲线与已知含量的样本曲线进行比对，建立数学模型比较后获得目标纤维的最终含量。
30.(3)本发明中根据常见的隐形杂质种类，选择其具有特异性的基团，挑选出具有单一性的特征波段并调整入射光频率与其一致，在照射后所得的光谱反射曲线中其对应反射率明显降低，根据此时的反射率与标准样品中对应特征波段基团的反射率关系，推出此时隐形杂质在纺织品面料中的含量。
附图说明
31.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；
32.图1是本发明的优选实施例的检测方法流程示意图。
具体实施方式
33.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
34.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
35.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
36.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
37.如图1所示，一种基于纺织品光谱反射的异性纤维检测方法的流程示意图，包括以下步骤：
38.s1、去除杂质：使用掸动频率为15-25次/min的弹压辊对纺织品表面进行周期性掸动，并与面料接触0.5-0.7s后收回，纺织品表面产生的灰尘随着空气以1-2.5cm/s的速度向
下运动，同时纺织品以1-1.5cm/s的移动速度移动，经过电压为30-90kv的三段电场除尘后，粉尘获得电荷并沉积在收集板上；
39.通过设置三段不同的电场强度，对面料中被掸出的灰尘毛屑等异物进行分段式收集，先对较小的灰尘进行收集，再对较大的毛屑进行收集，提高了面料的洁净度，减少面料中的灰尘异物在光谱反射检测时，对目标纤维进行遮挡或覆盖，导致目标纤维测定的反射率减小。
40.s2、显性区分：使用彩色相机扫描成像法对显性杂质进行检测，并标定显性杂质含量；
41.先通过彩色相机扫描成像法检测出颜色和形态上具有明显特性的显性杂质，并先标定其含量比例，再对隐性杂质进行含量测定，可以有效区分出隐形杂质和显性杂质，同时避免显性杂质对隐形杂质测定的干扰。
42.s3、光谱反射：根据不同材质的特征波段选择频率为1
×
10
13
hz-11
×
10
13
hz的入射光，对纺织品进行多次光谱反射并得到多条光谱反射曲线；
43.根据隐形杂质种类，选择其具有特异性的基团，挑选出具有单一性的特征波段并调整入射光频率与其一致，使得实验具有准确性和唯一性。
44.s4、含量测定：将获得的光谱反射曲线与已知含量的标准样品进行比较，通过峰高比法或多元回归分析法建立关于反射率和含量之间的数学模型，推断出纺织品中不同成分的含量，并取均值得最终含量。
45.本发明中还提供了一种杂质去除装置，包括壳体以及设置在壳体内部的气流部件、弹压辊和静电单元，
46.弹压辊设置在气流部件和静电单元之间，气流部件的出风口朝向气流部件；
47.弹压辊与壳体转动连接，且弹压辊设有辊头的一端与壳体通过弹簧连接，另一端与顶出气缸连接，辊头表面设有防静电涂层；
48.静电单元包括若干阴极板、阳极板和高压电源。
49.需要说明的是，面料去除杂质时，依次与静电单元、弹压辊和气流部件接触；若干阴极板和阳极板之间的间距为5mm-10mm。
50.标准组：标准样品面料中的棉含量为85％，聚乙烯2％，塑料薄膜3％，丙纶丝7％，蛋白质纤维3％，将标准组样品切割成相同的若干分，用于实验。
51.实施例一
52.s1、去除杂质：使用掸动频率为20次/min的弹压辊对纺织品表面进行周期性掸动，并与面料接触0.5s后收回，纺织品表面产生的灰尘随着空气以1.5cm/s的速度向下运动，同时纺织品以1cm/s的移动速度移动，依次经过电压为30kv、65kv和90kv的三段电场除尘后，粉尘获得电荷并沉积在收集板上；
53.s2、显性区分：使用彩色相机扫描成像法对显性杂质进行检测，并标定显性杂质含量；
54.s3、光谱反射：由于聚苯乙烯中芳香环的c-h振动在690-720cm-1
的范围内，分别使用频率为2.07
×
10
13
hz、2.09
×
10
13
hz、2.10
×
10
13
hz的入射光，对纺织品进行多次光谱反射并得到多条光谱反射曲线；
55.s4、含量测定：将获得的光谱反射曲线与已知含量的标准样品进行比较。
56.测定的结果为，聚苯乙烯中芳香族(c-h)的吸收峰的峰高为标准组峰高的99.1％、99.9％和98.9％，推得塑料薄膜的含量为2.97％、3.00％和2.97％，综合得塑料薄膜的含量为2.98％，与标准样本的误差率为0.67％。
57.实施例二
58.s1、去除杂质：使用掸动频率为20次/min的弹压辊对纺织品表面进行周期性掸动，并与面料接触0.5s后收回，纺织品表面产生的灰尘随着空气以1.5cm/s的速度向下运动，同时纺织品以1cm/s的移动速度移动，依次经过电压为30kv、65kv和90kv的三段电场除尘后，粉尘获得电荷并沉积在收集板上；
59.s2、显性区分：使用彩色相机扫描成像法对显性杂质进行检测，并标定显性杂质含量；
60.s3、光谱反射：由于聚氯乙烯中c-cl振动在620-670cm-1
的范围内，分别使用频率为1.87
×
10
13
hz、1.93
×
10
13
hz、2.00
×
10
13
hz的入射光，对纺织品进行多次光谱反射并得到多条光谱反射曲线；
61.s4、含量测定：将获得的光谱反射曲线与已知含量的标准样品进行比较。
62.测定的结果为，聚氯乙烯(c-cl)的吸收峰的峰高为标准组峰高的99.5％、99.4％和99.8％，推得塑料薄膜的含量为2.99％、2.98％和2.99％，综合得塑料薄膜的含量为2.987％，与标准样本的误差率为0.43％。
63.结合实施例一和实施例二可知，塑料薄膜测得的含量为2.984％，与标准样本的误差率为0.53％。
64.对比例一
65.s1、显性区分：使用彩色相机扫描成像法对显性杂质进行检测，并标定显性杂质含量；
66.s2、光谱反射：由于聚苯乙烯中芳香环的c-h振动在690-720cm-1
的范围内，分别使用频率为2.07
×
10
13
hz、2.09
×
10
13
hz、2.10
×
10
13
hz的入射光，对纺织品进行多次光谱反射并得到多条光谱反射曲线；
67.s3、含量测定：将获得的光谱反射曲线与已知含量的标准样品进行比较。
68.测定的结果为，聚苯乙烯中芳香族(c-h)的吸收峰的峰高为标准组峰高的90.1％、85.3％和88.9％，推得塑料薄膜的含量为2.70％、2.56％和2.67％，综合得塑料薄膜的含量为2.64％，与标准样本的误差率为12％。
69.对比例二
70.s1、显性区分：使用彩色相机扫描成像法对显性杂质进行检测，并标定显性杂质含量；
71.s2、光谱反射：由于聚氯乙烯中c-cl振动在620-670cm-1
的范围内，分别使用频率为1.87
×
10
13
hz、1.93
×
10
13
hz、2.00
×
10
13
hz的入射光，对纺织品进行多次光谱反射并得到多条光谱反射曲线；
72.s3、含量测定：将获得的光谱反射曲线与已知含量的标准样品进行比较。
73.测定的结果为，聚氯乙烯中c-cl的吸收峰的峰高为标准组峰高的89.1％、88.6％和90.9％，推得塑料薄膜的含量为2.67％、2.66％和2.73％，综合得塑料薄膜的含量为2.69％，与标准样本的误差率为10.3％。
74.结合实施例一、实施例二、对比例一和对比例二可知，去除纺织面料中的杂质可以有效提高含量测定的准确性，减小误差率。
75.以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。

技术特征：
1.一种基于纺织品光谱反射的异性纤维检测方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、去除杂质：弹压辊对纺织品表面进行周期性掸动，纺织品表面产生的灰尘随着空气向下运动，经过不同电场强度的静电除尘后粉尘获得电荷并沉积在收集板上；s2、显性区分：使用彩色相机扫描成像法对显性杂质进行检测，并标定显性杂质含量；s3、光谱反射：根据不同材质的特征波段选择不同的入射光频率范围，对纺织品进行多次光谱反射并得到多条光谱反射曲线；s4、含量测定：将获得的光谱反射曲线与已知含量的标准样品进行比较，建立关于反射率和含量之间的数学模型，推断出纺织品中不同成分的含量，并取均值得最终含量。2.根据权利要求1所述的一种基于纺织品光谱反射的异性纤维检测方法，其特征在于：所述弹压辊掸动的频率为15-25次/min，且所述弹压辊与面料接触0.5-0.7s后收回。3.根据权利要求1所述的一种基于纺织品光谱反射的异性纤维检测方法，其特征在于：所述s1中空气向下流动的速度1-2.5cm/s,所述纺织品的移动速度为1-1.5cm/s。4.根据权利要求1所述的一种基于纺织品光谱反射的异性纤维检测方法，其特征在于：所述s1中静电除尘器的电压大小为30-90kv，且分为三段电压。5.根据权利要求1所述的一种基于纺织品光谱反射的异性纤维检测方法，其特征在于：所述s2中的入射光频率为1
×
10
13
hz-11
×
10
13
hz。6.根据权利要求1所述的一种基于纺织品光谱反射的异性纤维检测方法，其特征在于：所述s3中曲线进行比较的方法为峰高比法或多元回归分析法。7.一种杂质去除装置，基于权利要求1-6任一所述的一种基于纺织品光谱反射的异性纤维检测方法，包括壳体以及设置在所述壳体内部的气流部件、弹压辊和静电单元，其特征在于，所述弹压辊设置在所述气流部件和所述静电单元之间，所述气流部件的出风口朝向所述气流部件；所述弹压辊与所述壳体转动连接，且所述弹压辊设有辊头的一端与所述壳体通过弹簧连接，另一端与顶出气缸连接；所述静电单元包括若干阴极板、阳极板和高压电源。8.根据权利要求7所述的一种杂质去除装置，其特征在于：面料去除杂质时，依次与所述静电单元、所述弹压辊和所述气流部件接触。9.根据权利要求7所述的一种杂质去除装置，其特征在于：若干所述阴极板和所述阳极板之间的间距为5mm-10mm。10.根据权利要求7所述的一种杂质去除装置，其特征在于：所述弹压辊的所述辊头表面设有防静电涂层。

技术总结
本发明公开了一种基于纺织品光谱反射的异性纤维检测方法，包括以下步骤：S1去除杂质：对纺织品表面进行周期性掸动，产生的灰尘随着空气向下运动，经过不同电场强度的静电除尘后粉尘获得电荷并沉积在收集板上；S2显性区分：使用彩色相机扫描成像法对显性杂质进行检测，并标定含量；S3光谱反射：根据不同材质的特征波段选择不同的入射光频率，进行多次光谱反射并得到多条光谱反射曲线；S4含量测定：将获得的光谱反射曲线与已知含量的标准样品进行比较，建立关于反射率和含量之间的数学模型，推断出纺织品中不同成分的含量，通过在光谱反射前，对面料表面进行去杂质处理，防止杂质对待测纤维进行遮挡，降低反射率进而降低测得的纤维含量。维含量。维含量。


技术研发人员：谢凡 亓兴华 任刚 王一萌 贺志鹏 吕海燕 李培玲 高宇 王昊 王惠 石若星
受保护的技术使用者：中国纺织信息中心 中联品检（北京）技术集团有限公司 中纺协（北京）检验技术服务有限公司
技术研发日：2023.06.30
技术公布日：2023/8/24