阅读说明：本技术 一种熔喷布的纤维分析装置 (Fiber analysis device of melt-blown fabric ) 是由 李锡放 于 2020-06-15 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种熔喷布的纤维分析装置包括：第一采样系统、第二采样系统、试样台和控制所述第一、二采样系统在两个正交的对焦平面上进行同步逐行扫描的线性位移系统,所述试样台设置在所述线性位移系统上；所述第一采样系统包括第一数码图像处理装置和第一光学显微镜头；所述第二采样系统包括第二数码图像处理装置和第二光学显微镜头。本发明的技术方案实现了对熔喷布纤维的整体分析,通过高分辨率显微采样系统在互相正交的二个对焦平面的同步逐行扫描的方式,解决了超细纤维的亚微米尺度及熔喷布整体厘米尺度的大跨度观察难题；同时可进一步分析熔喷布中的纤维分布及相互屈曲粘结而成的特殊的毛细结构。(The invention discloses a fiber analysis device of melt-blown fabric, which comprises: the system comprises a first sampling system, a second sampling system, a sample table and a linear displacement system for controlling the first sampling system and the second sampling system to synchronously scan line by line on two orthogonal focusing planes, wherein the sample table is arranged on the linear displacement system; the first sampling system comprises a first digital image processing device and a first optical micro lens; the second sampling system comprises a second digital image processing device and a second optical microscope lens. The technical scheme of the invention realizes the integral analysis of the melt-blown fabric fiber, and solves the problems of submicron scale of superfine fiber and large-span observation of integral centimeter scale of the melt-blown fabric in a mode of synchronous line-by-line scanning of a high-resolution micro-sampling system on two mutually orthogonal focusing planes; meanwhile, the fiber distribution in the melt-blown fabric and the special capillary structure formed by mutually buckling and bonding can be further analyzed.)

一种熔喷布的纤维分析装置

技术领域

本发明属于纺织机械领域，具体而言设涉及一种熔喷布的纤维分析装置。

背景技术

熔喷布是口罩最核心的材料，熔喷布以聚丙烯为主要原料，纤维直径可以达到1～5微米。空隙多、结构蓬松、抗褶皱能力好，具有独特毛细结构的超细纤维增加了单位面积纤维的数量和表面积，从而使熔喷布具有很好的过滤性、屏蔽性、绝热性和吸油性。可用于空气、液体过滤材料、隔离材料、吸纳材料、口罩材料、保暖材料、吸油材料及擦拭布等领域。

熔喷布是采用高速热空气流对模头喷丝孔挤出的聚合物熔体细流进行牵伸，由此形成超细纤维并收集在凝网帘或滚筒上，同时自身粘合而成为熔喷法非织造布。熔喷布的性能完全取决于其组成的纤维及其分布，因此分析熔喷布势必要分析熔喷布中的纤维，分析的内容包括纤维的粗细及纤维互相屈曲粘结形成的三维立体结构。

目前的纤维分析仪器都是针对纤维丝束进行的，例如棉纤维、毛纤维、麻纤维、化纤长丝、蚕丝等等。熔喷布的纤维互相粘合成布，无法分离成独立的纤维丝束，因而现有的纤维分析仪器装置对于熔喷布的纤维分析不适用。

熔喷布的纤维属于超细纤维，大量纤维直径为微米级，可能有少量纤维直径为亚微米级，因此用于观察的显微镜要有足够大的放大倍率；熔喷布的纤维长度大约为分米量级，纤维互相屈曲粘结成为特殊的毛细结构，要分析这种毛细结构，观察视野要达到厘米量级；这样就必须采用扫描的方式获得较大视场。熔喷布的纤维互相屈曲粘结而成的特殊的毛细结构是一种三维立体结构，单一方向的平面观察难以获得三维立体信息，因此需要多个方向的同步扫描观察，以获得尽量多的纤维立体结构的信息。

发明内容

为克服现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种熔喷布的纤维分析装置，该装置可实现对熔喷布纤维的整体分析。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种熔喷布的纤维分析装置，其包括：第一采样系统、第二采样系统、试样台和控制所述第一、二采样系统在两个正交的对焦平面上进行同步逐行扫描的线性位移系统，所述试样台设置在所述线性位移系统上，被观察的熔喷布试样放置在所述试样台上并随之移动；所述第一采样系统、第二采样系统为显微图像采集系统，所述第一采样系统包括第一数码图像处理装置和设置在所述第一数码图像处理装置上的第一光学显微镜头；所述第二采样系统包括第二数码图像处理装置和设置在所述第二数码图像处理装置上的第二光学显微镜头。

进一步的，所述第一、二、三、四、五线性滑台分别主要由依次连接的驱动电机、滚珠丝杠、线性滑轨、滑台及防尘外壳组成。

进一步的，所述纤维分析装置还包括一电脑控制系统，所述驱动电机连接到所述电脑控制系统，所述线性位移系统的同步逐行扫描运动由所述电脑控制系统控制，所述第一、二数码图像处理装置也连接到所述电脑控制系统进行图像信息处理，可输出多帧图像合成的大场景静止图像，也可输出扫描过程的动态视频图像。

优选的，所述第一、二数码图像处理装置可为工业数码图像处理装置或电子目镜，包括CCD/CMOS图像传感器、DSP图像信息处理器、计算机接口；所述计算机接口为有线接口或无线接口。

优选的，所述试样台包括一本体框架，所述本体框架的试样承载面为透光板，所述本体框架内设置有一反光板。光源对于显微镜的观察关系极大，光源所发射出的光照通过反光板反射到所述透光板上照射在所述熔喷布试样的底部。多角度的多光源照射对于熔喷布试样的纤维分析更有利。光源也不限于普通可见光，波长更短的光有利于提高观察分辨率。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下:

本发明的技术方案实现了对熔喷布纤维的整体分析，通过高分辨率显微采样系统在互相正交的二个对焦平面的同步逐行扫描的方式，解决了超细纤维的亚微米尺度及熔喷布整体厘米尺度的大跨度观察难题；同时可进一步分析熔喷布中的纤维分布及相互屈曲粘结而成的特殊的毛细结构。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的

具体实施方式

由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明纤维分析装置实施例一的结构示意图。

图2为本发明纤维分析装置实施例二的结构示意图。

图3为本发明纤维分析装置中可接受底部光源的试样台示意图。

图中标号说明：1、第一数码图像处理装置，2、第一光学显微镜头，3、第一线性滑台，4、第二光学显微镜头，5、第二数码图像处理装置，6、第二线性滑台，7、试样台，8、第三线性滑台，9、第四线性滑台，10、第五线性滑台，11、试样承载面，12、反光板，13、熔喷布试样。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。

实施例一：

参见图1所示，一种熔喷布的纤维分析装置，其包括：第一采样系统、第二采样系统、试样台7和控制所述第一、二采样系统在两个正交的对焦平面上进行同步逐行扫描的线性位移系统，所述试样台7设置在所述线性位移系统上，被观察的熔喷布试样13放置在所述试样台7上并随之移动；所述第一采样系统包括第一数码图像处理装置1和设置在所述第一数码图像处理装置1上的第一光学显微镜头2；所述第二采样系统包括第二数码图像处理装置5和设置在所述第二数码图像处理装置5上的第二光学显微镜头4。

优选的，所述线性位移系统包括两个搭载采样系统的一轴线性位移系统和一个搭载试样台的三轴线性位移系统；所述的两个一轴线性位移系统分别包括第一线性滑台3和第二线性滑台6，所述三轴线性位移系统包括第三线性滑台8、第四线性滑台9和第五线性滑台10；所述第一采样系统固定在所述第一线性滑台3上，其平移直线与所述第一光学显微镜头2的光轴垂直；所述第二采样系统固定在所述第二线性滑轨6上，其平移直线与所述第二光学显微镜头4的光轴垂直；所述第三、四、五线性滑台8，9，10组成三轴正交平移系统，所述试样台7安装在第四线性滑台9的滑台上，所述试样台7有在三维空间平移的能力。

进一步的，所述第一、二、三、四、五线性滑台3,6,8,9,10分别主要由依次连接的驱动电机、滚珠丝杠、线性滑轨、滑台及防尘外壳组成。

进一步的，本实施例的纤维分析装置还包括一电脑控制系统，所述驱动电机连接到所述电脑控制系统，所述线性位移系统的同步逐行扫描运动由所述电脑控制系统控制，所述第一、二数码图像处理装置1,5也连接到所述电脑控制系统进行图像信息处理，可输出多帧图像合成的大场景静止图像，也可输出扫描过程的动态视频图像。

优选的，所述第一、二数码图像处理装置1，5为工业数码图像处理装置或电子目镜，包括CCD/CMOS图像传感器、DSP图像信息处理器、计算机接口；所述计算机接口为有线接口或无线接口。

优选的，参见图3所示，所述试样台7包括一本体框架，所述本体框架的试样承载面11为透光板11，所述本体框架内设置有一反光板12。光源对于显微镜的观察关系极大，光源所发射出的光照通过反光板反射到所述透光板11上照射在所述熔喷布试样13的底部。多角度的多光源照射对于熔喷布试样的纤维分析更有利。光源也不限于普通可见光，波长更短的光有利于提高观察分辨率。

本实施例的工作原理：

调节第五线性滑台10可调节试样台7与第一采样系统的物距，即可对焦；调节第四线性滑台9可调节试样台7与第二采样系统的物距，即可对焦；驱动第三线性滑台8则可驱动试样台7沿第三线性滑台8的滑台直线平移，此时第一采样系统与第二采样系统的对焦平面均不变化，此即实现对二个正交平面的同步扫描中的一行采样；调节第一线性滑台3可移动第一采样系统到下一个行距，调节第二线性滑台6可移动第二采样系统到下一个行距，再驱动第三线性滑台8即可实现第二行的采样，如此可实现对二个正交对焦平面的同步逐行扫描。

实施例二：

参见图2所示，一种熔喷布的纤维分析装置，其包括：第一采样系统、第二采样系统、试样台7和控制所述第一、二采样系统在两个正交的对焦平面上进行同步逐行扫描的线性位移系统，所述试样台7设置在所述线性位移系统上，被观察的熔喷布试样13放置在所述试样台7上并随之移动；所述第一采样系统包括第一数码图像处理装置1和设置在所述第一数码图像处理装置1上的第一光学显微镜头2；所述第二采样系统包括第二数码图像处理装置5和设置在所述第二数码图像处理装置5上的第二光学显微镜头4。

优选的，所述线性位移系统包括两个搭载采样系统的两轴线性位移系统和一个搭载试样台的一轴线性位移系统；所述的两个搭载采样系统的两轴线性位移系统中，其一包括第二线性滑台6和第三线性滑台8，其二包括第四线性滑台9和第五线性滑台10，所述搭载试样台的一轴线性位移系统包括第一线性滑台3；所述第二线性滑台6和所述第三线性滑台8组成一两轴正交平移系统，所述第一采样系统固定在所述第三线性滑台8上，其平移直线与所述第一光学显微镜头2的光轴平行；所述第四线性滑台9和所述第五线性滑台10组成另一两轴正交平移系统，所述第二采样系统固定在所述第四线性滑轨9上，其平移直线与所述第二光学显微镜头4的光轴平行；所述试样台7设置在所述第一线性滑台3。

进一步的，所述第一、二、三、四、五线性滑台3,6,8,9,10分别主要由依次连接的驱动电机、滚珠丝杠、线性滑轨、滑台及防尘外壳组成。

进一步的，本实施例的纤维分析装置还包括一电脑控制系统，所述驱动电机连接到所述电脑控制系统，所述线性位移系统的同步逐行扫描运动由所述电脑控制系统控制，所述第一、二数码图像处理装置1,5也连接到所述电脑控制系统进行图像信息处理，可输出多帧图像合成的大场景静止图像，也可输出扫描过程的动态视频图像。

优选的，所述第一、二数码图像处理装置1，5为工业数码图像处理装置或电子目镜，包括CCD/CMOS图像传感器、DSP图像信息处理器、计算机接口；所述计算机接口为有线接口或无线接口。

优选的，参见图3所示，所述试样台7包括一本体框架，所述本体框架的试样承载面11为透光板11，所述本体框架内设置有一反光板12。光源对于显微镜的观察关系极大，光源所发射出的光照通过反光板的反射到所述透光板11上照射在所述熔喷布试样13的底部。多角度的多光源照射对于熔喷布试样的纤维分析更有利。光源也不限于普通可见光，波长更短的光有利于提高观察分辨率。

假设第一、二数码图像处理装置2,4的图像传感器是8000*6000像素，为了看清楚亚微米尺度的熔喷纤维，每微米分配20像素，则图像的视野为400*300微米，即0.4*0.3毫米，用逐行扫描的方式二维平移50*7帧图像，可以得到约20*2.1毫米的大视野，这样才能分析熔喷纤维的分布与结构。

这就是纤维分析需要用到二维正交面的同步位移扫描的原因。

由于试样台7的重量很轻，光学显微镜头相对比较重，线性滑台的驱动负载越重则成本越高，所以实施例一的实施成本低于实施例二。

理论上只要把两个采样系统放置在各自的三轴正交平移系统上，就可以实现对固定试样的二维正交面的扫描观察。但是一则这种系统合计需要六轴，且为重负载的六轴，成本明显高于本发明的五轴；二则这种系统在两正交面同步行扫描观察的时候需要二个镜头的同步位移运动，明显不如本发明两个镜头固定不动只移动试样的同步观察方式。

假设所述光学显微镜头是定焦镜头。如果使用变焦光学显微镜头，仍然需要这样的五轴线性位移系统实现二个正交面的同步逐行扫描，以获得大视野的超细纤维的整体分析信息。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。