Automatic yarn characterization system

Abstract

The correct and accurate evaluation of yarns is a subject of major importance to the Textile Industry, as the final fabric quality depends directly on the yarn quality. To undertake yarn tests several enterprises have developed specific equipment. The Tester 5 from Uster and the Multitester from Zweigle are notable for their relevant contributions to the development of quantitative yarn characterization. However, these equipment are of a significant cost, require a considerable area for their installation and present limited resolution and precision in the evaluation of certain yarn parameters. As a result, some yarn producers do not have their own yarn testers and, instead, take the option to subcontract evaluations from dedicated testing laboratories. This process is time consuming and eliminates the possibly of acting in useful time during yarn production, reducing efficiency. This dissertation presents an innovative, low cost, portable and high-precision yarn evaluation tester, entitled YSQ (Yarn System Quality), for quality control of yarn characteristics under laboratory conditions. It presents a modular format, which can integrate simultaneously yarn hairiness, mass, regularity and diameter measurements. The quantification of yarn hairiness and diameter variation (with a sampling resolution length of 1 mm), is carried out using photodiodes; the diameter characterization, based on samples with of 0.5 mm width, uses a linear photodiode array; the measurements of mass variation, based on samples of 1 mm, employ a parallel plates capacitive sensor. In the YSQ measurement parameters based on optical sensors, a coherent signal processing technique with Fourier analysis is used to obtain linear and consistent output signal variations; the measurement systems present auto-calibration methods. It was also developed, an external module, non commercial available, for the determination of yarn production characteristics based on image acquisition and processing. The YSQ introduces, new statistical yarn parameters, new signal processing approaches for yarn periodical errors analysis and establishes a reliable method of yarn characterization, as with the resolution used, it is possible to obtain parameters with direct measurement. Finally, the YSQ enables an equipment cost reduction, a superior product quality, a high production efficiency and consequent increase of the economic status of the Textile Industry.

A correcta e precisa avaliação de fios é um assunto da maior importância para a Indústria Têxtil, uma vez que a qualidade do produto final depende directamente da qualidade do fio. Várias empresas desenvolveram equipamentos específicos para realizar testes ao fio. O Tester 5 da Uster e o Multitester da Zweigle destacam-se pelas suas contribuições relevantes na caracterização quantitativa de fio. No entanto, estes equipamentos obrigam a um esforço financeiro significativo, requerem uma área considerável para a sua instalação e apresentam precisão e resolução limitadas, na avaliação de determinados parâmetros de fio. Como resultado, alguns produtores de fio, não possuem os seus próprios sistemas de teste de fio e, em vez disso, optam por sub-contratar avaliações de laboratórios de teste dedicados. Este processo, consome tempo e elimina a possibilidade de agir em tempo útil durante a produção de fio, reduzindo a sua eficiência. Esta dissertação apresenta um sistema de avaliação de fio inovador, de baixo custo, portátil e de alta precisão, intitulado YSQ (Yarn System Quality), para aplicação em análise laboratorial de fio no controlo de qualidade. Apresenta um formato modular, que pode integrar simultaneamente medidas de pilosidade do fio, medidas de massa e de regularidade do fio e medidas de diâmetro de fio. A quantificação de pilosidades e a variação de diâmetro de fio, em amostras de 1 mm, é efectuada utilizando fotodíodos; as medidas de caracterização exacta de diâmetro, baseadas em amostras com largura de 0.5 mm, utilizam um array linear de fotodíodos; as medidas de variação de massa, baseadas em amostras de 1 mm, utilizam um sensor capacitivo de placas paralelas. Nos parâmetros de medida do YSQ baseados em sensores ópticos, é utilizada uma técnica de processamento de sinal coerente com análise de Fourier, para obter variações lineares e consistentes dos sinais de saída; os sistemas de medida apresentam métodos de autocalibração. Foi tambem desenvolvido um módulo externo, não disponível comercialmente, para a determinação das características de produção baseado na aquisição e processamento de imagem. O YSQ introduz, novos parâmetros estatísticos de fio, novas técnicas de processamento de sinal para a análise de erros periódicos do fio e estabelece um método fiável de caracterização de fio, dado que com a resolução utilizada, é possível obter parâmetros com medida directa. Finalmente, o YSQ possibilita uma redução de custo do equipamento, uma superior qualidade de produto, uma eficiência de produção elevada e consequente aumento do estatuto económico da Indústria Têxtil.