羽絨羽毛清潔度振蕩潤濕儀的研發(fā)

文/陳日景 李萬輝 李正海 何惠燕

隨著羽絨制品市場需求的擴大以及消費者對產(chǎn)品質(zhì)量要求的不斷提高，羽絨原料的相關(guān)理化性能的質(zhì)量檢驗與評估顯得尤為重要。羽絨清潔度是羽絨檢驗過程中重要的一項衛(wèi)生技術(shù)指標，它顯示了羽絨中殘留的雜質(zhì)，灰塵及游離物的含量[1]。清潔度差的羽絨服會讓人產(chǎn)生過敏反應、引發(fā)哮喘等疾病，對人體造成嚴重危害。因此提高羽絨制品的檢測水平，準確檢驗羽絨的清潔度對控制羽絨制品至關(guān)重要。

目前，羽絨清潔度的測定是按GB/T 14272—2011《羽絨服裝》[2]要求執(zhí)行，在取樣完成后置于三角瓶中，加入一定量的蒸餾水進行振蕩潤濕，但是在日常檢測時，人工振蕩潤濕耗費時間長，所需力氣大，女性測試員難以操作。針對此問題，本文介紹了一臺自主研發(fā)的羽絨羽毛清潔度的潤濕儀，該儀器可快速浸濕羽絨，節(jié)省勞動力，提高工作效率。

1 羽絨清潔度測試潤濕過程

GB/T 14272—2011《羽絨服裝》標準要求的樣液制備步驟為：在天平上稱取羽絨試樣10g，放入3000mL的三角瓶中，加入1000 mL的蒸餾水，將羽絨試樣放入后搖動浸濕后，再用水平振蕩儀振蕩4500次，用標準篩將振蕩后的樣液濾入大燒杯待用。

此操作步驟相對簡單，但從羽絨搖動浸濕的這一過程來分析，3000mL的三角瓶和1000mL的蒸餾水加起來的重量約為1.9kg，由試驗人員手動來搖動浸濕，這樣操作將會導致消耗試驗人員較大的體力，并且當遇到一些比較難浸濕的羽絨和檢測項目較多的時候，需要搖動的時間更長，消耗更大的體力，這將會直接影響到工作效率。

針對目前實驗室羽絨清潔度的測試要求，本文研究出一款實用性強、穩(wěn)定性高且操作方便的羽絨清潔度振蕩潤濕儀，使之適用于羽絨羽毛在測試清潔度過程中快速浸濕，提高測試效率，節(jié)省試驗人員的勞動力。

2 研發(fā)儀器系統(tǒng)

2.1 機械結(jié)構(gòu)部分

本儀器主要由氣缸、三角瓶固定架、三角瓶底座、托板、線性導軌、轉(zhuǎn)動軸、儀器機架等組成。儀器的轉(zhuǎn)動裝置采用線性導軌，用于往復運動場合，有更高的額定負載，同時承擔一定的扭矩，可在高負載的情況下實現(xiàn)高精度的往復運動。三角瓶固定架和底座均符合玻璃瓶的尺寸，確保運轉(zhuǎn)過程中的安全，儀器結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.2 硬件部分

儀器采用PLC模塊可自行編寫程序來控制整臺儀器的運行步驟，通過觸摸屏作為一種電腦輸入設備，是目前最簡單、方便、自然的一種人機交互方式。而變頻器主要是調(diào)整電機的功率、實現(xiàn)電機的變速運行，可根據(jù)實際不同的速度來調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速，其次設備的停止方式可控，使整個設備和系統(tǒng)更加安全，壽命也會相應增加。

表1 觸摸屏內(nèi)容示意圖

表2 測試結(jié)果對比數(shù)據(jù)

2.3 軟件程序架構(gòu)

通過觸摸屏進行人機界面操作，根據(jù)實際的使用需求而設計的功能。

自動模式的設置：按“自動模式”，界面切換顯示“手動模式”，設置一擋速度、二擋速度、三擋速度對應的運行時間和氣缸壓合的時間；完成設置后再按“手動模式”切回“自動模式”。然后按“啟動”后儀器會根據(jù)設定的速度，直至達到設定的時間后自動停機，氣缸自動松開方可取走錐形瓶。

手動模式的設置：按“自動模式”，界面切換顯示“手動模式”，選擇對應的速度，然后按“手動壓合”，最后按“手動攪拌”，儀器會根據(jù)選擇所對應的速度連續(xù)運行，直到人手按“停止”或急停鍵停止運行，然后氣桿松開方可取走錐形瓶。

若中途出現(xiàn)問題需要停機時可按下急停鍵立即停止運行。觸摸屏上的操作內(nèi)容設計如表1所示，程序設計架構(gòu)圖如圖2所示。

3 手動潤濕羽絨與潤濕儀潤濕羽絨的測試對比

為確認開發(fā)的羽絨羽毛清潔度潤濕儀的準確度，將該設備與手動潤濕羽絨進行測試對比，選取15份樣品進行測試，試驗數(shù)據(jù)結(jié)果對比如表2所示。

由表1觀察出，手動潤濕羽絨與儀器潤濕羽絨的結(jié)果偏差在20mm范圍內(nèi)；手動潤濕的時間比儀器潤濕的時間要慢，由此可見，羽絨潤濕儀具有快速潤濕羽絨的效果，且數(shù)據(jù)準確性在可控制范圍之內(nèi)，可大大提高羽絨清潔度檢測項目的工作效率，節(jié)省更多的勞動力。

4 結(jié)論

羽毛羽絨潤濕儀以PLC模塊為核心，以觸摸屏通信作為一種電腦輸入設備形成人機交互方式，這樣可方便使用該儀器，同時也可根據(jù)實際的檢測要求來設定參數(shù)，實用性強且操作方便，也滿足了GB/T 14272—2011《羽絨服裝》的標準要求。該儀器的開發(fā)目的是用于羽絨羽毛在測試清潔度過程中快速浸濕，提高測試效率，節(jié)省試驗人員的勞動力。