本實(shí)用新型涉及一種基于透射光柵的棉纖維直徑測量裝置，屬于光學(xué)檢測領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

棉纖維作為生活、生產(chǎn)中都必不可少的紡織纖維，它的產(chǎn)量、使用量無疑是非常巨大，2015年全球棉花總產(chǎn)量為2534.8萬噸，全球棉花消耗總量為2424.1萬噸。棉纖維的質(zhì)量影響到供、產(chǎn)、需等多方面的利益，其中棉纖維的細(xì)度參量是影響棉纖維質(zhì)量的重要指標(biāo)。棉纖維的細(xì)度即棉纖維的直徑或橫截面積的大小。

直徑測量在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)制造過程中應(yīng)用非常廣泛，快速高精度的直徑測量對工業(yè)生產(chǎn)有著不言而喻的重要價值，相比于其他機(jī)械或接觸式測量，利用夫瑯和費(fèi)衍射測量細(xì)絲直徑具有快速、非接觸、精確等優(yōu)點(diǎn)，同樣也適合測量直徑5um到30um的棉纖維。

透射光柵是對光束的振幅和相位進(jìn)行空間周期調(diào)制的光學(xué)元件，因其具有強(qiáng)大的分光功能而在測量場合被廣泛應(yīng)用，高密度的光柵具有很好的分光性，對光束放大和細(xì)分的功能也越來越強(qiáng)，因此在高精度的測量場合中也被廣泛使用。

本實(shí)用新型利用光柵具有細(xì)分放大的特性，對激光光束進(jìn)行細(xì)化以精確棉纖維測量直徑的結(jié)果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型目的是為了提高測量棉纖維直徑的精度和速度的裝置。具有動態(tài)、快速、精確的優(yōu)點(diǎn)，提供了一種基于透射光柵的棉纖維直徑測量裝置。

本實(shí)用新型所述基于透射光柵的棉纖維直徑測量裝置，該裝置包括He-Ne激光器（1）、擴(kuò)束鏡（2）、準(zhǔn)直鏡（3）、光柵模組（4）、光闌（5）、棉纖維（6）、會聚透鏡（7）、CCD（8）、計(jì)算機(jī)（9）；

He-Ne激光器（1）發(fā)出光束入射至擴(kuò)束鏡（2），通過擴(kuò)束鏡（2）擴(kuò)束的光束入射至準(zhǔn)直鏡（3）被準(zhǔn)直，準(zhǔn)直鏡（3）發(fā)出準(zhǔn)直光束到光柵模組（4），光柵模組（4）產(chǎn)生一次衍射通過光闌（5），調(diào)節(jié)光闌（5）產(chǎn)生二次衍射，二次衍射零級光照射棉纖維（6），棉纖維（6）產(chǎn)生衍射光斑經(jīng)過會聚透鏡（7），會聚透鏡（7）把衍射光斑會聚進(jìn)CCD（8），CCD（8）把圖像采集傳輸至計(jì)算機(jī)（9）。

所述光柵模組由兩個不同光柵常數(shù)的光柵組成，可以單個光柵放置，也可組合一起放置，改變光柵常數(shù)，調(diào)節(jié)細(xì)分光束功能。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)：本實(shí)用新型是利用基于透射光柵的棉纖維直徑測量裝置，是一種精確、快速、動態(tài)的測量裝置，能夠?qū)γ蘩w維實(shí)時動態(tài)在線測量處理、分析、對比結(jié)果。對影響測量結(jié)果的雜散光也進(jìn)行了去除屏蔽，避免后期利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行二次去噪。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型所述基于透射光柵的棉纖維直徑測量裝置示意圖。

圖2是本實(shí)用新型所述基于透射光柵的棉纖維直徑測量原理示意圖。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式：下面結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述基于透射光柵的棉纖維直徑測量裝置，該測量裝置包括He-Ne激光器（1）、擴(kuò)束鏡（2）、準(zhǔn)直鏡（3）、光柵模組（4）、光闌（5）、棉纖維（6）、會聚透鏡（7）、CCD（8）、計(jì)算機(jī)（9）；

He-Ne激光器（1）發(fā)出光束入射至擴(kuò)束鏡（2），通過擴(kuò)束鏡（2）擴(kuò)束的光束入射至準(zhǔn)直鏡（3）被準(zhǔn)直，準(zhǔn)直鏡（3）發(fā)出準(zhǔn)直光束到光柵模組（4），光柵模組（4）產(chǎn)生一次衍射通過光闌（5），調(diào)節(jié)光闌（5）產(chǎn)生二次衍射，二次衍射零級光照射棉纖維（6），棉纖維（6）產(chǎn)生衍射光斑經(jīng)過會聚透鏡（7），會聚透鏡（7）把衍射光斑會聚進(jìn)CCD（8），CCD（8）把圖像采集傳輸至計(jì)算機(jī)（9）。

光柵模組由兩個不同光柵常數(shù)的光柵組成，可以單個光柵放置，也可組合一起放置，改變光柵常數(shù)，調(diào)節(jié)細(xì)分光束功能。

棉纖維和CCD之間的距離L滿足夫瑯和費(fèi)衍射條件，即，其中d是棉纖維直徑。

基于透射光柵的棉纖維直徑測量裝置的棉纖維檢測方法，包括如下步驟：

測量棉纖維之前，取下圖1裝置中的棉纖維（6）、會聚透鏡（7），將標(biāo)準(zhǔn)狹縫放置在棉纖維（6）位置上，打開He-Ne激光器（1）使其通過標(biāo)準(zhǔn)狹縫產(chǎn)生衍射條紋，利用CCD（8）和計(jì)算機(jī)（9）測得對應(yīng)衍射條紋級次間距，最后得到標(biāo)準(zhǔn)狹縫與CCD（8）的距離，也就是棉纖維（6）與CCD（8）的距離L。

其中標(biāo)準(zhǔn)狹縫衍射公式為，其中d為狹縫寬度，為激光波長，，為第k級暗條紋到零級中心的距離，根據(jù)d、k、和計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)狹縫到CCD之間距離L。

計(jì)算衍射條紋的暗條紋間距，用面陣CCD采集圖像，利用計(jì)算機(jī)先對衍射條紋圖像二值化處理，然后提取光強(qiáng)分布，再用小波濾波分析得到衍射條紋各個暗條紋的坐標(biāo)點(diǎn)，從而得到暗條紋間距像素距離，再利用k計(jì)算得到暗條紋間距實(shí)際距離S。最后利用得到棉纖維的直徑d。