顯微鏡法快速測(cè)試織物線密度的研究

1 引言

機(jī)織物的密度是指，在織物平整、無(wú)褶皺、無(wú)張力條件下，單位長(zhǎng)度的機(jī)織物所含有的經(jīng)紗根數(shù)或緯紗根數(shù)?？椢锩芏仁怯脕?lái)描述紗線粗細(xì)和產(chǎn)品紗線數(shù)量的重要指標(biāo)之一，紗線的密度決定了織物的規(guī)格、功能、風(fēng)格等相關(guān)重要屬性。機(jī)織物密度測(cè)定一般采用GB/T 4668—1995《機(jī)織物密度的測(cè)定》，主要包括織物分解法、織物分析鏡法和移動(dòng)式織物密度鏡法。這些均是由人工進(jìn)行織物組織結(jié)構(gòu)測(cè)定，幾種方法雖然準(zhǔn)確度高，但是存在以下幾個(gè)缺點(diǎn)：一是拆分測(cè)量過(guò)程耗時(shí)太長(zhǎng)、效率低下。二是對(duì)于涂層織物紗線難以完全拆分，這種情況下織物分解法不適用；有時(shí)布樣涂層太厚，不經(jīng)過(guò)前處理織物不透光，也不適合采用織物分析鏡法和移動(dòng)式織物密度鏡法。三是高支高密織物紗線細(xì)，而且勞動(dòng)強(qiáng)度大，容易因?yàn)橛醚燮诋a(chǎn)生測(cè)試誤差。四是捻度不高的織物和紗線強(qiáng)力低的織物，紗線松散容易斷裂拆分困難；密度鏡下有些織物的邊界不明顯，存在不可避免的誤差和方法局限。五是對(duì)于紗支較粗的織物，使用鋼板尺測(cè)量試樣寬度誤差較大[1-2]。

為了解決上述問(wèn)題，最大限度使用計(jì)算機(jī)軟件等減少人工，本文研究一種測(cè)試方法，即采用體視顯微鏡的軟件，將機(jī)織物投影放大100～200倍到顯示屏，在放大的條件下數(shù)單位長(zhǎng)度內(nèi)的紗線根數(shù)，由于纖維放大，畫面清晰直觀，整個(gè)過(guò)程不需要將紗線逐根拆下即可清晰地?cái)?shù)出纖維根數(shù)，然后將測(cè)試織物中單位數(shù)量的紗線排列的寬度總和的平均值來(lái)?yè)Q算成10cm長(zhǎng)度內(nèi)的機(jī)織物密度。然后編輯excel模板，自動(dòng)計(jì)算測(cè)試密度以及標(biāo)準(zhǔn)偏差，將數(shù)據(jù)輸入后即可得出測(cè)試結(jié)果，同時(shí)將結(jié)果保存到數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)錄入時(shí)直接調(diào)用，避免需重復(fù)錄入。為了使這種測(cè)試方法所得的數(shù)值更加準(zhǔn)確，本文還將測(cè)得的數(shù)據(jù)擬合，得到一元方程和二元方程。將測(cè)得的數(shù)據(jù)代入方程，分析結(jié)果得到兩種方程的適用范圍。將測(cè)試的數(shù)據(jù)進(jìn)行方程轉(zhuǎn)換，即可降低測(cè)試誤差，得到比原始測(cè)試數(shù)據(jù)更加接近手工拆分值的數(shù)據(jù)，提高測(cè)試的準(zhǔn)確性。

2 數(shù)據(jù)處理、試驗(yàn)結(jié)果及討論

試驗(yàn)所需儀器為有圖像采集的體視顯微鏡及自帶測(cè)量軟件，excel和origin軟件。

測(cè)試過(guò)程如圖1 所示，數(shù)出固定長(zhǎng)度內(nèi)的織物根數(shù)。設(shè)定excel計(jì)算轉(zhuǎn)換成10cm長(zhǎng)度內(nèi)的機(jī)織物密度，多次測(cè)試自動(dòng)求取平均值、標(biāo)準(zhǔn)差。數(shù)據(jù)如表1所示。

圖1 顯微鏡法測(cè)試布樣圖

圖2 顯微鏡法測(cè)試結(jié)果擬合圖

經(jīng)過(guò)多次測(cè)試，發(fā)現(xiàn)本方法雖然適用，但也存在一些樣品的值偏離得較大的問(wèn)題。為了得到更加準(zhǔn)確的數(shù)值，本文將測(cè)得的大量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)作為橫坐標(biāo)，手工拆分值作為縱坐標(biāo)，進(jìn)行一元方程擬合。可得到趨勢(shì)方程：y=－11.87998+1.04634x，其中R=0.99101，R越接近1擬合得越好。繼續(xù)將所得的數(shù)值進(jìn)行二元方程擬合，可得到方程y=5.70834+0.95779x+9.8914×10-5x2，R=0.99116，僅僅從R值的角度出發(fā)，二元方程擬合得比較好。

表2 兩種方程數(shù)值擬合結(jié)果對(duì)比表

為了驗(yàn)證擬合得到方程的準(zhǔn)確性，將另外附加測(cè)得的數(shù)值分別代入一元方程和二元方程，得到各自的擬合值見(jiàn)表2。比較數(shù)據(jù)可知，當(dāng)數(shù)值小于500時(shí)，二元方程擬合得比較好，而當(dāng)數(shù)值繼續(xù)增加，或者原始測(cè)得的數(shù)據(jù)與手工拆分值差距較大時(shí)，一元方程比較適用。這是因?yàn)槎匠淌侵笖?shù)增長(zhǎng)，當(dāng)數(shù)值過(guò)大時(shí)，二元方程的二次項(xiàng)值將呈指數(shù)增長(zhǎng)過(guò)快，從而偏離手工拆分值。因此擬合方程的適用范圍為：

表1 顯微鏡法測(cè)試結(jié)果的示例

x＞500，y=-11.87998+1.04634×x；x＜=500，y=5.70834+0.95779×x+9.8914×10-5×x2，x為顯微鏡法測(cè)試平均值，y為最終結(jié)果。

圖3 一元方程和二元方程擬合偏差圖

將所有測(cè)得的數(shù)據(jù)分別代入一元方程和二元方程，在excel計(jì)算出各種與手工拆分值的偏差，畫出偏差圖3。圖中曲線越平穩(wěn)，波動(dòng)越小，值越接近0，擬合得到的值越準(zhǔn)確。由圖3可知，兩種方法均可能產(chǎn)生個(gè)別壞點(diǎn)，除去這些點(diǎn)，曲線波動(dòng)均可控制在一定范圍，表明測(cè)試準(zhǔn)確性好。

3 結(jié)論

本文提出一種利用體視顯微鏡測(cè)量織物中單位數(shù)量紗線排列的長(zhǎng)度，設(shè)定excel模板自動(dòng)記錄和計(jì)算織物密度。通過(guò)顯微鏡放大織物結(jié)構(gòu)和數(shù)字化測(cè)量單位數(shù)量纖維的排列的長(zhǎng)度，數(shù)出單位長(zhǎng)度內(nèi)的纖維根數(shù)并進(jìn)行轉(zhuǎn)化，可以快速地得到測(cè)試數(shù)據(jù)；最后將數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合可轉(zhuǎn)換成更加接近手工拆分值的結(jié)果，并確立了擬合方程的使用范圍，利用這種方法可以對(duì)部分難以拆解或者難以透光的涂層織物進(jìn)行測(cè)試。本方法是取小樣面積轉(zhuǎn)化測(cè)試，適用于組織結(jié)構(gòu)均勻的織物，不適用大循環(huán)織物、爛花布樣的測(cè)試。由于本次測(cè)試方法還在研究階段，因此尚有一些問(wèn)題需要進(jìn)一步探討。