南疆地区棉纤维长度强力快速检测装置设计与试验
新疆的棉花产量在占到全国棉花总产量90%,新疆棉花在全国的棉纺织行业占有非常重要的地位。在生产实际中,棉纤维长度与强力指标直接影响棉纺企业的生产方案的制定,各个行业对棉纤维长度和强力快速检测的需求日益加大。棉纤维的长度和强力是棉花非常重要的经济指标,目前市面上棉纤维检测装置仍然以进口设备为主,现有检测设备测量成本高、时间周期较长。本课题利用纤检所提供的标准棉样,根据阿拉尔历年气候数据,在恒温恒湿箱中模拟自然气候,应用Weibull统计模型、神经网络和多元线性回归分析法进行棉纤维长强检测数学建模,搭建棉纤维长度强力快速检测装置。1)在棉纤维束力学性能研究过程中,采用单纤维强力测试仪,由于纤维束的长度方向上产生的缺陷呈现出随机分布,因此采用断裂功分析和Weibull回归分析,得出纤维根数与断裂功的数学模型、纤维根数和束纤维强力之间的数学关系,在当前束纤维强力测试仪成本较高的环境下,为束纤维强力的快速检测提供理论基础。2)在棉纤维长度强力快速检测研究上,采用BP神经网络预测棉纤维长度及强力的方法,将BP神经网络数学模型计算的结果与HVI标准装置检测所得到的结果进行分析对比,长度预测相关性R=0.70903,强力模型的相关性R=0.78196,测量数据满足精度要求,达到快速检测的目的。利用多元线性回归分析理论,得出棉纤维长强预测模型,利用方差分析法和主成分分析法,验证了模型预测准确性。3)在棉纤维长强检测装置搭建研究上,采用solidworks三维建模软件,设计完成第一代棉纤维长强检测装置,整机结构具有轻便、模块化集成等优点。对快速检测机构装置模型进行结构创新与改进,设计完成第二代长强检测装置三维模型,主要优化测力机构,理论上较传统的斯特洛强力检测更为方便。基于matlab可视化界面,设计完成了棉纤维长强检测操作界面。通过研究,所设计的检测装置可以降低检测成本和缩短检测周期和提高检测效率,提供检测方式新的思路,减少了人力物力的投入。综上本文设计的棉纤维长强快速检测仪具有检测速度快、检测范围广、成本低、检测数据符合标准、使用可靠简单、维护方便等优点,达到了设计目的。
- 作者：
- 许晓东
- 学位授予单位：
- 塔里木大学
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2023年
- 导师姓名：
- 丁羽
- 中图分类号：
- TS111.9
- 关键词：
- 棉纤维长强快速检测；Weibull统计模型；BP神经网络；多元线性回归；参数优化；可视化界面
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- 基金项目：
- 兵团一师阿拉尔市科技计划项目“便携式棉花纤维长强测试试验和装备的研究”（项目编号:2020ZB06）课题主持人:丁羽 教授（塔里木大学）