纤维长度是表征纤维性质的最重要物理指标之一,直接影响纤维的加工性能和使用性能。在羊毛精梳系统和粗梳系统中,羊毛纤维长度分布信息是确定纺织加工工艺参数的先决条件,是纺纱加工质量和羊毛纤维进出口贸易的必检项目。羊毛纤维长度及分布的测量方法有很多。包括传统方法和大容量自动测量法,其中,传统方法有:单根法、手排法及梳片法。这些方法能够获得准确的长度信息,但对操作人员的手工技能要求高,操作过程繁杂。大容量自动测量方法主要有:Almeter和OFDA 4000两种。这两种方法都实现了自动化,操作简单,结果准确且稳定,但都是大型精密仪器,昂贵且维护费用高。为此,课题组在研发一种快速、准确、低成本的测量方法—随机须丛影像法。本课题主要聚焦研究随机须丛影像法测量羊毛长度分布和长度特征指标的标准化制样方法及其测量结果的准确度,主要内容包括四部分:第一部分,基于Wu-Wang新算法的须丛曲线与现行标准方法测试结果换算的标准须丛曲线对比,验证须丛曲线新算法的准确度。Wu-Wang算法是课题组综合考虑光平行垂直入射纺织纤维材料时纤维束对光线的反射、吸收和散射特性,推导出纤维层相对面密度的计算公式,随机须丛影像法基于Wu-Wang算法获取随机须丛的线密度曲线,简称须丛曲线。为验证须丛曲线准确度,采用5种澳大利亚细羊毛进行试验,一方面用基于Wu-Wang算法的随机须丛影像法获取须丛曲线;另一方面采用标准试验法单根法和Almeter法测量纤维长度分布,并将结果换算得到标准须丛曲线。通过两者比较分析,证明了基于Wu-Wang算法的随机须丛影像法可以获得准确的须丛曲线,比至今的光吸收算法明显提高了数据分析精度。第二部分,研究随机须丛影像法测量羊毛长度时的制样标准化,使试样更具代表性。制样是整个测试的基础,基本操作包括取样、夹持及梳理。首先确定试验次数,根据50%跨距长度指标的波动性,利用统计公式计算出测量单端须丛个数应为5。接着采用控制变量法,从取样开始,在其它变量相同条件下,改变取样方法,分别进行试验。每种方法进行5次试验,取平均须丛曲线与Almeter测试结果换算得到的标准须丛曲线进行比较,最后总结出单端随机须丛的如下最佳取样和制样方法:毛条取样长度大于40 cm,从毛条轴向分出二个线密度一样约为8.5 g/m-12.5 g/m的细毛条,将一细毛条的头端与另一细毛条的尾端对齐合并为一个新毛条(包含毛条长度两个方向的纤维信息);采用专用夹钳夹紧新毛条的任一横截面,夹钳边缘距新毛条任一端的距离都要大于最长纤维长度;选取齿密为9齿/cm、齿直径为0.70 mm的排式钢针梳,以7次/min的适宜速度上下梳理夹钳一端须丛,去除须丛中的浮游纤维和毛粒,直到梳子能从夹钳边缘顺利梳到须丛尾端为止;沿夹钳边缘剪去未被梳理的毛条一端,用光学玻璃从梳理好的须丛下端接住须丛,松开夹钳,将光学玻璃和须丛一同移入光电检测器,单端随机须丛质量应在0.36 g-0.55 g范围。第三部分,基于逐步分解模型求取羊毛长度分布曲线,并考查其精度。利用8种毛条的试验,尝试逐步分解模型中不同的分解次数及不同的纤维长度组距得到不同的纤维长度分布图,与标准测量方法Almeter得到的纤维长度分布图进行比较,试验证明分解次数及组距的最佳值分别为5次和5 mm。第四部分,考查随机须丛影像法测试系统的稳定性及长度指标的准确度。前几章从理论及操作上优化了随机须丛影像法羊毛长度测试系统,使其能够获得准确的须丛曲线和纤维长度分布曲线,根据长度分布曲线可计算羊毛长度指标包括豪特长度(H)、豪特长度变异系数(CVH)、巴布长度(B)及巴布长度变异系数(CVB)。为考查仪器的稳定性及测量指标的准确度,首先通过多次测量同一试样的透光图像,计算指标的波动性来考查随机须丛影像法测试系统的稳定性。然后在一定误差允许范围内,根据指标的波动性计算随机须丛影像法所需的试验次数,并且从正确度和重复性两方面来考查随机须丛影像法的准确度,其中正确度的考查是以国际认可的羊毛长度标准测量方法Almeter法为基准,利用偏倚及相关性进行分析;重复性是通过在同一试验条件下,两种方法多次测量同一种试样进行分析。最后得出随机须丛影像法所需测试的单端须丛个数为5,具有很高的稳定性和准确度。