基于透射光栅的棉纤维直径测量装置制造方法及图纸

基于透射光栅的棉纤维直径测量装置，设计利用基于透射光栅的棉纤维直径测量装置，属于光学检测领域。本实用新型专利技术为解决现有棉纤维直径测量精度低，速度较慢，去噪麻烦等问题。本实用新型专利技术包括激光光源、扩束镜、准直镜、光栅模组、光阑、棉纤维、会聚透镜、CCD、计算机。本实用新型专利技术用于实时动态精确测量棉纤维的直径。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种基于透射光栅的棉纤维直径测量装置，属于光学检测领域。
技术介绍
棉纤维作为生活、生产中都必不可少的纺织纤维，它的产量、使用量无疑是非常巨大，2015年全球棉花总产量为2534.8万吨，全球棉花消耗总量为2424.1万吨。棉纤维的质量影响到供、产、需等多方面的利益，其中棉纤维的细度参量是影响棉纤维质量的重要指标。棉纤维的细度即棉纤维的直径或横截面积的大小。直径测量在现代工业生产制造过程中应用非常广泛，快速高精度的直径测量对工业生产有着不言而喻的重要价值，相比于其他机械或接触式测量，利用夫琅和费衍射测量细丝直径具有快速、非接触、精确等优点，同样也适合测量直径5um到30um的棉纤维。透射光栅是对光束的振幅和相位进行空间周期调制的光学元件，因其具有强大的分光功能而在测量场合被广泛应用，高密度的光栅具有很好的分光性，对光束放大和细分的功能也越来越强，因此在高精度的测量场合中也被广泛使用。本技术利用光栅具有细分放大的特性，对激光光束进行细化以精确棉纤维测量直径的结果。
技术实现思路
本技术目的是为了提高测量棉纤维直径的精度和速度的装置。具有动态、快速、精确的优点，提供了一种基于透射光栅的棉纤维直径测量装置。本技术所述基于透射光栅的棉纤维直径测量装置，该装置包括He-Ne激光器（1）、扩束镜（2）、准直镜（3）、光栅模组（4）、光阑（5）、棉纤维（6）、会聚透镜（7）、CCD（8）、计算机（9）；He-Ne激光器（1）发出光束入射至扩束镜（2），通过扩束镜（2）扩束的光束入射至准直镜（3）被准直，准直镜（3）发出准直光束到光栅模组（4），光栅模组（4）产生一次衍射通过光阑（5），调节光阑（5）产生二次衍射，二次衍射零级光照射棉纤维（6），棉纤维（6）产生衍射光斑经过会聚透镜（7），会聚透镜（7）把衍射光斑会聚进CCD（8），CCD（8）把图像采集传输至计算机（9）。所述光栅模组由两个不同光栅常数的光栅组成，可以单个光栅放置，也可组合一起放置，改变光栅常数，调节细分光束功能。本技术的优点：本技术是利用基于透射光栅的棉纤维直径测量装置，是一种精确、快速、动态的测量装置，能够对棉纤维实时动态在线测量处理、分析、对比结果。对影响测量结果的杂散光也进行了去除屏蔽，避免后期利用计算机进行二次去噪。附图说明图1是本技术所述基于透射光栅的棉纤维直径测量装置示意图。图2是本技术所述基于透射光栅的棉纤维直径测量原理示意图。具体实施方式具体实施方式：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述基于透射光栅的棉纤维直径测量装置，该测量装置包括He-Ne激光器（1）、扩束镜（2）、准直镜（3）、光栅模组（4）、光阑（5）、棉纤维（6）、会聚透镜（7）、CCD（8）、计算机（9）；He-Ne激光器（1）发出光束入射至扩束镜（2），通过扩束镜（2）扩束的光束入射至准直镜（3）被准直，准直镜（3）发出准直光束到光栅模组（4），光栅模组（4）产生一次衍射通过光阑（5），调节光阑（5）产生二次衍射，二次衍射零级光照射棉纤维（6），棉纤维（6）产生衍射光斑经过会聚透镜（7），会聚透镜（7）把衍射光斑会聚进CCD（8），CCD（8）把图像采集传输至计算机（9）。光栅模组由两个不同光栅常数的光栅组成，可以单个光栅放置，也可组合一起放置，改变光栅常数，调节细分光束功能。棉纤维和CCD之间的距离L满足夫琅和费衍射条件，即，其中d是棉纤维直径。基于透射光栅的棉纤维直径测量装置的棉纤维检测方法，包括如下步骤：测量棉纤维之前，取下图1装置中的棉纤维（6）、会聚透镜（7），将标准狭缝放置在棉纤维（6）位置上，打开He-Ne激光器（1）使其通过标准狭缝产生衍射条纹，利用CCD（8）和计算机（9）测得对应衍射条纹级次间距，最后得到标准狭缝与CCD（8）的距离，也就是棉纤维（6）与CCD（8）的距离L。其中标准狭缝衍射公式为，其中d为狭缝宽度，为激光波长，，为第k级暗条纹到零级中心的距离，根据d、k、和计算标准狭缝到CCD之间距离L。计算衍射条纹的暗条纹间距，用面阵CCD采集图像，利用计算机先对衍射条纹图像二值化处理，然后提取光强分布，再用小波滤波分析得到衍射条纹各个暗条纹的坐标点，从而得到暗条纹间距像素距离，再利用k计算得到暗条纹间距实际距离S。最后利用得到棉纤维的直径d。本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于透射光栅的棉纤维直径测量装置，其特征在于，装置包括He‑Ne激光器（1）、扩束镜（2）、准直镜（3）、光栅模组（4）、光阑（5）、棉纤维（6）、会聚透镜（7）、CCD（8）、计算机（9）；He‑Ne激光器（1）发出光束入射至扩束镜（2），通过扩束镜（2）扩束的光束入射至准直镜（3）被准直，准直镜（3）发出准直光束到光栅模组（4），光栅模组（4）产生一次衍射通过光阑（5），调节光阑（5）产生二次衍射，二次衍射零级光照射棉纤维（6），棉纤维（6）产生衍射光斑经过会聚透镜（7），会聚透镜（7）把衍射光斑会聚进CCD（8），CCD（8）把图像采集传输至计算机（9）。

【技术特征摘要】
1.基于透射光栅的棉纤维直径测量装置，其特征在于，装置包括He-Ne激光器（1）、扩束镜（2）、准直镜（3）、光栅模组（4）、光阑（5）、棉纤维（6）、会聚透镜（7）、CCD（8）、计算机（9）；He-Ne激光器（1）发出光束入射至扩束镜（2），通过扩束镜（2）扩束的光束入射至准直镜（3）被准直，准直镜（3）发出准直光束到光栅模组（4），光栅模组（4）产生一次衍射通过光阑（5），调节光阑（5）产生二次衍射，二次衍射零级光照射棉纤维（6），棉纤维（6）产生衍射光斑经过会聚透镜（7），会聚透镜（7）把衍射光斑会聚进CCD（...

【专利技术属性】
技术研发人员：于雪莲，王琦，王少怀，周坤，赵文彬，徐强，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：新型
国别省市：黑龙江;23