CN104819911A - 纤维线密度强伸度同机测试系统及其测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种纤维线密度强伸度同机测试系统及其测试方法。它包括线密度测试单元、强伸度测试单元和机械手；线密度测试单元具有上、下定位片；该强伸度测试单元具有上、下夹持器；机械手设置在线密度测试单元、强伸度测试单元之间，包括由电机驱动的转臂，转臂的前端具有夹持器，夹持器可以通过转臂的转动移动到线密度测试单元的上定位片上方和强伸度测试单元的上夹持器上方；在强伸度测试单元上具有可控制夹持器开合的电磁吸合器。在一次线密度强伸度测试时，无需两次用镊子夹取纤维试样，减少试验人员的劳动强度，提高试验效率，避免了用镊子在两台仪器间转移纤维使试样受到损伤，测试结果的准确性更高。本发明适用于纤维生产厂产品质量控制以及纤维检验质量监督检测机构对纤维材料强伸性能的检验。

Description

纤维线密度强伸度同机测试系统及其测试方法

技术领域

本发明属于纤维材料测量仪器领域，特别是一种纤维线密度强伸度同机测试系统及其测试方法。

背景技术

任何纤维材料都必须具有一定的强力才有使用价值，因此强力是纤维生产中最基本的测试项目。纤维在使用中受到拉伸、弯曲、压缩和扭转作用，产生不同的变形，但主要受到的外力是拉伸。纤维的弯曲性能也与它的拉伸性能有关。因此，纤维拉伸性能的研究受到充分的重视。

一般强力仪器的测量结果是纤维材料的绝对强力。对于单根纤维来说，纤维绝对强力除了与纤维本身强伸特性有关外，还受纤维粗细程度的影响。为了能对不同粗细纤维的强伸性能进行比较，采用单位线密度的纤维强力（即比强度，常简称为强度）来表示纤维的强伸特性。采用振动法测量单根纤维线密度后，用同一根纤维测量强力，由此计算该纤维强度，是国际化学纤维标准化局（BISFA）推荐的纤维线密度和强伸度的标准测试方法。单纤维强度细度测量仪器在国内主要以上海新纤仪器有限公司生产的XQ-1A型纤维强伸度仪和XD-1型纤维细度仪为代表，两仪器联机测试时由通讯线通过仪器接口连接，试验时先用镊子夹取单根纤维至纤维细度仪测量线密度，由通讯线将线密度测试数据转送至强伸度仪，再人工操作将该纤维试样夹送到强伸度仪测量其强力，由计算机自动计算后显示纤维强度、模量等指标。由于该项试验操作需要人工用镊子夹取同一根纤维先后在两台仪器测试，操作困难繁琐，试验效率低。操作困难繁琐、试验效率低主要体现在纤维试样一次线密度强伸度测试时，需两次用镊子夹取纤维试样，增加了试验人员的劳动强度，降低了试验效率。另外，用镊子在两台仪器间转移纤维使试样受到损伤，测试结果的准确性将受到严重影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纤维线密度强伸度同机测试系统及其测试方法，主要解决上述现有技术所存在的问题，在纤维试样一次线密度强伸度测试时，无需两次用镊子夹取纤维试样，减少试验人员的劳动强度，提高试验效率，同时避免了用镊子在两台仪器间转移纤维使试样受到损伤，测试结果的准确性更高。本发明系统和方法适用于纤维生产厂产品质量控制以及纤维检验质量监督检测机构对纤维材料强伸性能的检验。

为实现上述目的，本发明是这样实现的。

一种纤维线密度强伸度同机测试系统，其特征在于：它包括线密度测试单元、强伸度测试单元和机械手；其中：该线密度测试单元具有上定位片、下定位片；该强伸度测试单元具有上夹持器、下夹持器；该机械手设置在线密度测试单元、强伸度测试单元之间，包括由电机驱动的转臂，该转臂的前端具有夹持器，该夹持器可以通过转臂的转动移动到线密度测试单元的上定位片上方和强伸度测试单元的上夹持器上方；在强伸度测试单元上具有可控制夹持器开合的电磁吸合器。

所述的纤维线密度强伸度同机测试系统，其特征在于：该线密度测试单元还包括LED发光管、光电三极管、上定位片、下定位片、振荡器、放大电路和第一数据处理器；该LED发光管、光电三极管分别设置在上定位片和下定位片之间纤维试样的两侧；该振荡器与上定位片连接，该振荡器由第一数据处理器连接控制；该光电三极管通过放大电路与第一数据处理器连接。

所述的纤维线密度强伸度同机测试系统，其特征在于：该线密度测试单元的第一数据处理器通过多芯电缆连接计算机，该计算机进一步连接显示器、打印机、键盘和鼠标。

所述的纤维线密度强伸度同机测试系统，其特征在于：该强伸度测试单元还包括称重传感器、气动控制器和第二数据处理器；该上夹持器分别连接称重传感器、气动控制器，该下夹持器连接气动控制器；该称重传感器、气动控制器分别连接第二数据处理器。

所述的纤维线密度强伸度同机测试系统，其特征在于：该强伸度测试单元的第二数据处理器通过多芯电缆连接计算机，该计算机进一步连接显示器、打印机、键盘和鼠标。

一种纤维线密度强伸度同机测试方法，其特征在于：它采用如上所述的纤维线密度强伸度同机测试系统进行测试，具体包括如下步骤：

将纤维试样挂入位于仪器线密度测试单元内转臂的夹持器钳口中，纤维试样靠在上定位片和下定位片上，纤维试样在LED发光管、光电三极管、放大电路、数据处理器和振荡器共同作用下起振并振动在纤维材料固有频率上，线密度测试单元测量振动频率后计算出被测纤维材料的线密度，再通过多芯电缆把该数值传送至计算机，并在显示器显示线密度值；

当纤维线密度试验完成后，转臂以轴承为支点，自动转至纤维强伸度测试单元的上夹持器的上方，并将纤维试样引入上夹持器和下夹持器（202）的钳口之中，气动控制器驱使上夹持器闭合，电磁吸合器打开夹持器，然后气动控制器驱使下夹持器闭合后自动下降拉伸纤维试样至断裂，在拉伸纤维试样过程中，称重传感器始终测试拉力并将测试信号通过多芯电缆传送至计算机，并在显示器屏幕上显示纤维强力、伸长、线密度、强度、模量、定伸长负荷和断裂比功等各项性能指标及力－伸长曲线；

当强伸度试验完成后，上夹持器和下夹持器打开，下夹持器自动回升至原位，为下次测试作好准备。

与现有技术相比本发明的优点如下：

1、本发明的测试方法，由计算机监控纤维线密度强伸度测试整个过程。纤维试样一次线密度强伸度测试时，无需两次用镊子夹取纤维试样，减少试验人员的劳动强度，提高试验效率，同时避免了用镊子在两台仪器间转移纤维使试样受到损伤，测试结果的准确性更高。

2、本发明系统多种测试选项供选择。仪器可进行单项纤维线密度测试、单项纤维强伸度测试或纤维线密度强伸度同机测试。根据纤维试样的试验目的，选择相应的测试选项，满足不同试样的测试要求。

附图说明

图1是本发明的纤维线密度强伸度同机测量的测试系统一较佳实施例的结构示意图。

图1中：1—线密度测试单元，101—LED发光管，102—光电三极管，103—上定位片，104—下定位片，2—强伸度测试单元，201—上夹持器，202—下夹持器，3—纤维试样，4—转臂，5—夹持器，6—轴承，7—电机，8—电磁吸合器，9—启动按钮，10—下夹按钮，11—上夹按钮，12—升按钮，13—降按钮，14—停按钮，15—多芯电缆，16—计算机，17—显示器，18—打印机，19—键盘，20—鼠标。

图2是本发明系统中的自激振动测试单元的结构示意图。

图2中：101—LED发光管，102—光电三极管，103—上定位片，104—下定位片，105—振荡器，106—放大电路，107—第一数据处理器，3—试样，16—计算机。

图3是本发明系统中的强伸度测试单元的结构示意图。

图3中：201—上夹持器，202—下夹持器，203—称重传感器，204—气动控制器，205—第二数据处理器，3—纤维试样，16—计算机。

具体实施方式

以下结合附图和实施例来进一步介绍本发明。

请参阅图1-3，本发明公开了一种纤维线密度强伸度同机测试系统。如图所示：它包括线密度测试单元1、强伸度测试单元2和机械手；其中：该线密度测试单元1具有上定位片103、下定位片104；该强伸度测试单元2具有上夹持器201、下夹持器202；该机械手设置在线密度测试单元1、强伸度测试单元2之间，包括由电机7驱动的转臂4，该转臂4的前端具有夹持器5，该夹持器5可以通过转臂4的转动移动到线密度测试单元1的上定位片103上方和强伸度测试单元2的上夹持器201上方；在强伸度测试单元2上具有可控制夹持器5开合的电磁吸合器8。

如图2，该线密度测试单元1还包括LED发光管101、光电三极管102、上定位片103、下定位片104、振荡器105、放大电路（106）和第一数据处理器107；该LED发光管101、光电三极管102分别设置在上定位片103和下定位片104之间纤维试样3的两侧；该振荡器105与上定位片103连接，该振荡器105由第一数据处理器107连接控制；该光电三极管102通过放大电路106与第一数据处理器107连接。

请结合图2参阅图1，该线密度测试单元1的第一数据处理器107通过多芯电缆15连接计算机16，该计算机16进一步连接显示器17、打印机18、键盘19和鼠标20。

作为优选，线密度测试单元1可采用上海新纤仪器有限公司生产的XD-1型纤维细度仪结构。

如图3，该强伸度测试单元2还包括称重传感器203、气动控制器204和第二数据处理器205；该上夹持器201分别连接称重传感器203、气动控制器204，该下夹持器202连接气动控制器204；该称重传感器203、气动控制器204分别连接第二数据处理器205。

请结合图3参阅图1，该强伸度测试单元2的第二数据处理器205通过多芯电缆15连接计算机16，该计算机16进一步连接显示器17、打印机18、键盘19和鼠标20。

作为优选，强伸度测试单元2可采用上海新纤仪器有限公司生产的XQ-1A型纤维强伸度仪结构。

如上所述的采用机械手计算机测控实现自激振动式线密度测试单元和气动自动夹持纤维强伸度测试单元同机测试系统，实现纤维线密度和强伸度同机自动测量方法是按如下步骤实现的：

1、打开纤维线密度强伸度同机测试装置和计算机的电源，预热半小时。

2、将纤维试样3挂入位于仪器左方自激振动式线密度测试单元1内转臂4的夹持器5钳口中，试样3靠在上定位片103和下定位片104上，按下仪器自动按钮9，通过多芯电缆15把操作信号传送至计算机16，计算机16通过多芯电缆15传送测试信号至线密度测试单元1，纤维试样3在LED发光管101、光电三极管102、放大电路106、第一数据处理器107和振荡器105共同作用下起振并振动在纤维材料固有频率上，由于纤维在一定长度和张力下的固有振动频率与纤维试样的线密度存在一定的数学关系，线密度测试单元1测量振动频率后计算出被测纤维材料的线密度，再通过多芯电缆15把该数值传送至计算机16，并在显示器17显示线密度值。

3、当纤维线密度试验完成后，转臂4以轴承6为支点，自动转至位于仪器右方纤维强伸度测试单元2的上夹持器201的上方，并将纤维试样3引入上夹持器201和下夹持器202的钳口之中，气动控制器204驱使上夹持器201闭合，电磁吸合器8打开转臂夹持器5，然后气动控制器204驱使下夹持器202闭合后自动下降拉伸纤维试样至断裂，在拉伸纤维试样过程中，显示器17屏幕上显示纤维强力、伸长、线密度、强度、模量、定伸长负荷和断裂比功等各项性能指标及力－伸长曲线。

4、当强伸度试验完成后，上夹持器201和下夹持器202打开，下夹持器202自动回升至原位，为下次测试作好准备。

如果只需测试纤维线密度，可在计算机16中设置单项纤维细度测试选项，按步骤2，测量纤维试样线密度的单值、平均值和变异系数。

如果只需测试纤维强伸度，可在计算机16中设置单项纤维强伸度测试选项，用镊子夹取纤维试样至上夹持器201和下夹持器202的钳口之中，按步骤3，测得纤维强伸度各指标的单值、平均值和变异系数。

综上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。

Claims (6)

1.一种纤维线密度强伸度同机测试系统，其特征在于：它包括线密度测试单元（1）、强伸度测试单元（2）和机械手；其中：该线密度测试单元（1）具有上定位片（103）、下定位片（104）；该强伸度测试单元（2）具有上夹持器（201）、下夹持器（202）；该机械手设置在线密度测试单元（1）、强伸度测试单元（2）之间，包括由电机（7）驱动的转臂（4），该转臂（4）的前端具有夹持器（5），该夹持器（5）可以通过转臂（4）的转动移动到线密度测试单元（1）的上定位片（103）上方和强伸度测试单元（2）的上夹持器（201）上方；在强伸度测试单元（2）上具有可控制夹持器（5）开合的电磁吸合器（8）。

2.根据权利要求1所述的纤维线密度强伸度同机测试系统，其特征在于：该线密度测试单元（1）还包括LED发光管（101）、光电三极管（102）、上定位片（103）、下定位片（104）、振荡器（105）、放大电路（106）和第一数据处理器（107）；该LED发光管（101）、光电三极管（102）分别设置在上定位片（103）和下定位片（104）之间纤维试样（3）的两侧；该振荡器（105）与上定位片（103）连接，该振荡器（105）由第一数据处理器（107）连接控制；该光电三极管（102）通过放大电路（106）与第一数据处理器（107）连接。

3.根据权利要求2所述的纤维线密度强伸度同机测试系统，其特征在于：该线密度测试单元（1）的第一数据处理器（107）通过多芯电缆（15）连接计算机（16），该计算机（16）进一步连接显示器（17）、打印机（18）、键盘（19）和鼠标（20）。

4.根据权利要求1所述的纤维线密度强伸度同机测试系统，其特征在于：该强伸度测试单元（2）还包括称重传感器（203）、气动控制器（204）和第二数据处理器（205）；该上夹持器（201）分别连接称重传感器（203）、气动控制器（204），该下夹持器（202）连接气动控制器（204）；该称重传感器（203）、气动控制器（204）分别连接第二数据处理器（205）。

5.根据权利要求4所述的纤维线密度强伸度同机测试系统，其特征在于：该强伸度测试单元（2）的第二数据处理器（205）通过多芯电缆（15）连接计算机（16），该计算机（16）进一步连接显示器（17）、打印机（18）、键盘（19）和鼠标（20）。

6.一种纤维线密度强伸度同机测试方法，其特征在于：它采用如权利要求1或2或3或4或5所述的纤维线密度强伸度同机测试系统进行测试，具体包括如下步骤：

将纤维试样（3）挂入位于仪器线密度测试单元（1）内转臂（4）的夹持器（5）钳口中，纤维试样（3）靠在上定位片（103）和下定位片（104）上，纤维试样（3）在LED发光管（101）、光电三极管（102）、放大电路（106）、数据处理器（107）和振荡器（105）共同作用下起振并振动在纤维材料固有频率上，线密度测试单元（1）测量振动频率后计算出被测纤维材料的线密度，再通过多芯电缆（15）把该数值传送至计算机（16），并在显示器（17）显示线密度值；

当纤维线密度试验完成后，转臂（4）以轴承（6）为支点，自动转至纤维强伸度测试单元（2）的上夹持器（201）的上方，并将纤维试样（3）引入上夹持器（201）和下夹持器（202）的钳口之中，气动控制器（204）驱使上夹持器（201）闭合，电磁吸合器（8）打开夹持器（5），然后气动控制器（204）驱使下夹持器（202）闭合后自动下降拉伸纤维试样（3）至断裂，在拉伸纤维试样过程中，称重传感器（203）始终测试拉力并将测试信号通过多芯电缆（15）传送至计算机（16），并在显示器（17）屏幕上显示纤维强力、伸长、线密度、强度、模量、定伸长负荷和断裂比功等各项性能指标及力－伸长曲线；

当强伸度试验完成后，上夹持器（201）和下夹持器（202）打开，下夹持器（202）自动回升至原位，为下次测试作好准备。