顯微鏡法快速測試織物線密度的研究

1 引言

機織物的密度是指，在織物平整、無褶皺、無張力條件下，單位長度的機織物所含有的經紗根數或緯紗根數。織物密度是用來描述紗線粗細和產品紗線數量的重要指標之一，紗線的密度決定了織物的規格、功能、風格等相關重要屬性。機織物密度測定一般采用GB/T 4668—1995《機織物密度的測定》，主要包括織物分解法、織物分析鏡法和移動式織物密度鏡法。這些均是由人工進行織物組織結構測定，幾種方法雖然準確度高，但是存在以下幾個缺點：一是拆分測量過程耗時太長、效率低下。二是對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；有時布樣涂層太厚，不經過前處理織物不透光，也不適合采用織物分析鏡法和移動式織物密度鏡法。三是高支高密織物紗線細，而且勞動強度大，容易因為用眼疲勞產生測試誤差。四是捻度不高的織物和紗線強力低的織物，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。五是對于紗支較粗的織物，使用鋼板尺測量試樣寬度誤差較大[1-2]。

為了解決上述問題，最大限度使用計算機軟件等減少人工，本文研究一種測試方法，即采用體視顯微鏡的軟件，將機織物投影放大100～200倍到顯示屏，在放大的條件下數單位長度內的紗線根數，由于纖維放大，畫面清晰直觀，整個過程不需要將紗線逐根拆下即可清晰地數出纖維根數，然后將測試織物中單位數量的紗線排列的寬度總和的平均值來換算成10cm長度內的機織物密度。然后編輯excel模板，自動計算測試密度以及標準偏差，將數據輸入后即可得出測試結果，同時將結果保存到數據庫，數據錄入時直接調用，避免需重復錄入。為了使這種測試方法所得的數值更加準確，本文還將測得的數據擬合，得到一元方程和二元方程。將測得的數據代入方程，分析結果得到兩種方程的適用范圍。將測試的數據進行方程轉換，即可降低測試誤差，得到比原始測試數據更加接近手工拆分值的數據，提高測試的準確性。

2 數據處理、試驗結果及討論

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

測試過程如圖1 所示，數出固定長度內的織物根數。設定excel計算轉換成10cm長度內的機織物密度，多次測試自動求取平均值、標準差。數據如表1所示。

圖1 顯微鏡法測試布樣圖

圖2 顯微鏡法測試結果擬合圖

經過多次測試，發現本方法雖然適用，但也存在一些樣品的值偏離得較大的問題。為了得到更加準確的數值，本文將測得的大量實測數據作為橫坐標，手工拆分值作為縱坐標，進行一元方程擬合。可得到趨勢方程：y=－11.87998+1.04634x，其中R=0.99101，R越接近1擬合得越好。繼續將所得的數值進行二元方程擬合，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，二元方程擬合得比較好。

表2 兩種方程數值擬合結果對比表

為了驗證擬合得到方程的準確性，將另外附加測得的數值分別代入一元方程和二元方程，得到各自的擬合值見表2。比較數據可知，當數值小于500時，二元方程擬合得比較好，而當數值繼續增加，或者原始測得的數據與手工拆分值差距較大時，一元方程比較適用。這是因為二元方程是指數增長，當數值過大時，二元方程的二次項值將呈指數增長過快，從而偏離手工拆分值。因此擬合方程的適用范圍為：

表1 顯微鏡法測試結果的示例

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

圖3 一元方程和二元方程擬合偏差圖

將所有測得的數據分別代入一元方程和二元方程，在excel計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，波動越小，值越接近0，擬合得到的值越準確。由圖3可知，兩種方法均可能產生個別壞點，除去這些點，曲線波動均可控制在一定范圍，表明測試準確性好。

3 結論

本文提出一種利用體視顯微鏡測量織物中單位數量紗線排列的長度，設定excel模板自動記錄和計算織物密度。通過顯微鏡放大織物結構和數字化測量單位數量纖維的排列的長度，數出單位長度內的纖維根數并進行轉化，可以快速地得到測試數據；最后將數據進行擬合可轉換成更加接近手工拆分值的結果，并確立了擬合方程的使用范圍，利用這種方法可以對部分難以拆解或者難以透光的涂層織物進行測試。本方法是取小樣面積轉化測試，適用于組織結構均勻的織物，不適用大循環織物、爛花布樣的測試。由于本次測試方法還在研究階段，因此尚有一些問題需要進一步探討。