Instrument testing
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Texte intégral
(2) Plan of presentation Plan de présentation • Fiber development and measurement • Length measurement • Colour and trash • Maturity, fineness and micronaire • Strength • A point about calibration. • Développement et mesure de la fibre • Mesure de longueur • Couleur et trash • Maturité, finesse et micronaire • Ténacité • Un point sur l’étalonnage.
(3) Fiber quality development. Primary wall. Secondary wall.
(4) Length. 6. 25. 5. Perimeter 20. 4. 15. 3. 10. 2. Maturity. 5. 1. 0. 0 0. Fl ow er. Length (mm) and diameter (micron). 30. 10. 20. 30. 40. Age of the boll (days). 50. 60. Wall thickness (microns). Fiber quality development.
(5) Fiber constitution. Constituants. Percentage. Cellulosis. 95.0. Proteins. 1.6. Waxes. 0.9. Physiological sugars. 0.3. Other. 2.2.
(6) Fiber quality measurement. ‘Micronaire’ Mike, IM. Color + contaminants Tensile behavior.
(7) Fiber quality measurement. Could be measured • • • •. Cellulose types Wax content Flexion / flexibility ‘Curling’ / crimp. Reversals Spiral ....
(8) Fiber quality measurement. Length Length uniformity. Micronaire. Color Trash content. Strength and more. Example of ITC (This display does not constitute any type of recommendation for this equipment, picture from an advertisement from Uster Technologies).
(9) Plan of presentation Plan de présentation • Fiber development and measurement • Length measurement • Colour and trash • Maturity, fineness and micronaire • Strength • A point about calibration. • Développement et mesure de la fibre • Mesure de longueur • Couleur et trash • Maturité, finesse et micronaire • Ténacité • Un point sur l’étalonnage.
(10) Optical sensor. Transmission Diffraction - inside - outside Scattering - inside - outside Absorption Original drawing : Gourlot 12/97.
(11) Fibrogram curve Construction du fibrogramme. Light sensor, measure of variation. % of fibers. Fibrogram. Quantity of fibers for tensile test. Displacement Light emission. Displacement Fiber length.
(12) Fiber quality measurement Length Fibrogram 100 90 80 70 60 % 50 40 30 20 10 0. Fibrogram. 4. 8. 12 16 20 24 28 32 36 40 44 Lengh group (mm). Mean Length Uniformity Index % =. Upper Half ML ML . 100 UHML.
(13) Fiber quality measurement Length Fibrogram 100 90 80 70 60 % 50 40 30 20 10 0. Fibrogram. NO 4. R O F T. I V H. 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44. SL 50 %. Lengh group (mm). SL 2.5 %. UR% = SL 50 % . 100 SL 2.5 %.
(14) Fiber quality measurement Length parameters. NO. R O F T. I V H. SL 2.5 ~ UHML ~ Pulling 22 – 40 mm. SL 50 % <> 10 – 18 mm. ML 18 – 30 mm. UR % <> UI % 38 – 50 % 78 – 85 %.
(15) Plan of presentation Plan de présentation • Fiber development and measurement • Length measurement • Colour and trash • Maturity, fineness and micronaire • Strength • A point about calibration. • Développement et mesure de la fibre • Mesure de longueur • Couleur et trash • Maturité, finesse et micronaire • Ténacité • Un point sur l’étalonnage.
(16) Fiber quality measurement. Pressure plate. Cotton Sample. Glass support Light bulbs or flash light. Reflectance Rd %. Yellowness +b. Image analysis ….
(17) Fiber quality measurement.
(18) Fiber quality measurement Trashmeter image. Grey level. 12 34 5. 76 54 32 10. 67 89 10 1. 1 2 3 4 5 6 7. 1 7 7 7 7 7 7 7. 2 2 7 7 7 7 6 6 7. 3 3 7 6 6 4 3 3 4. 4 4 6 6 7 5 2 1 2. 5 5 6 6 5 4 0 0 6. 6 6 6 6 4 3 2 4 6. 7. 8 7 7 7 7 6 5 5 7. 8 7 6 6 6 5 5 7. Binarisation and threshold applied ….
(19) Fiber quality measurement Trashmeter image 8 pixels considered as trash particle. 8 7 6. 8 7 6 5 4 3 2 1 0. 5 4 3 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1. 1. Trash count, Trash area, Leaf, Leaf grade.
(20) Plan of presentation Plan de présentation • Fiber development and measurement • Length measurement • Colour and trash • Maturity, fineness and micronaire • Strength • A point about calibration. • Développement et mesure de la fibre • Mesure de longueur • Couleur et trash • Maturité, finesse et micronaire • Ténacité • Un point sur l’étalonnage.
(21) Fiber quality measurement. Recorded results: IM : micronaire [2, 7] MR : Maturity Ratio [0, 1.2] PM% : Percent Mature fibers [0, 100] H : Linear Fineness (mtex) [120, 350] Hs : Standard Fineness (mtex) [120, 400] Hs = H MR. (tex = grams/1000 m).
(22) Micronaire, maturity and fineness. Fine. Large. Mature. Immature => Some combinaisons of MR and H correspond to close IM for very different fibres.
(23) Micronaire, maturity and fineness. IM = 4.1. MR = 1.04 H = 150 Hs = 144. MR = 0.67 H = 220 Hs = 328.
(24) Fiber quality measurement Weft. Warp, IM = 6.0. IM = 2.4. IM = 3.5. IM = 4.7.
(25) Relation between IM, MR and Hs. MR 1.2. Hs=120. 140. 160 180. 200. 220 240. Fine. 260. 1.1. 300 1.0 0.9 0.8. Coarse (Variety dependent). 0.7 0.6 0.5. MR² =(3.86 x IM² + 18.16 x IM + 13) / Hs. 7. 0. 6. 5. 6. 0. 5. 5. 5. 0. 4. 5. 4. 0. 3. 5. 3. 0. 2. 5. 2. 0. IM PM = (MR - 0.2) x (1.565 - 0.471 x MR) x 100.
(26) Relation between IM, MR and Hs. MR 1.2. Hs=120. 140. 160 180. 200. 220 240 260. 1.1. 300 1.0. Acceptable maturity range. 0.9 0.8. Premium range. 0.7 0.6 0.5. 7. 0. 6. 5. 6. 0. 5. 5. 5. 0. 4. 5. 4. 0. 3. 5. 3. 0. 2. 5. 2. 0. IM.
(27) Relation between IM, MR and Hs. MR 1.2. Hs=120. 140. 160 180. 200. 220 240 260. 1.1. 300 1.0 0.9 0.8 0.7. Growing conditions problems induce lower MR and lower IM. 0.6 0.5. 7. 0. 6. 5. 6. 0. 5. 5. 5. 0. 4. 5. 4. 0. 3. 5. 3. 0. 2. 5. 2. 0. IM.
(28) Characterization of fibers Caractérisation de la fibre Main characteristics of fibres can be measured manually, or on classical or automatised instruments (HVI). Only automatised instruments •Allow instrumental measurement, automatised, fast and integrated of commercial criterias • and allow a bale to bale classification on all criterias together. Les principales caractéristiques de fibre peuvent être établies soit manuellement, soit sur appareils classiques ou soit sur chaînes CMI. Seules les chaînes CMI : • permettent des mesures instrumentales, automatisées, rapides et intégrées des critères commerciaux, • et autorisent un classement balle à balle sur l ’ensemble de ces critères.
(29) Plan of presentation Plan de présentation • Fiber development and measurement • Length measurement • Colour and trash • Maturity, fineness and micronaire • Strength • A point about calibration. • Développement et mesure de la fibre • Mesure de longueur • Couleur et trash • Maturité, finesse et micronaire • Ténacité • Un point sur l’étalonnage.
(30) Hardware design Construction mécanique Light sensor. Fixed clamp (front). Mobile clamp (back). Calibrated with ‘reference’ masses. Comb + fibers Force sensor Light emission Step motor.
(31) Hardware design Construction mécanique. Force sensor. Optical sensor.
(32) Hardware design Construction mécanique. Force sensor. Traction jaws.
(33) Fibrogram curve Construction du fibrogramme. Light sensor, measure of variation. % of fibers. Fibrogram. Quantity of fibers for tensile test. Displacement Light emission. Displacement Fiber length.
(34) Fibrogram and strenth Fibrogramme et ténacité 100. % of fibers. Fibrogram 80. 40. 20. Clamping zone. 60. Strength (g/tex) =. 1/8° inch. Force jaws. 0. Force x K Estimated weigth. Fiber length.
(35) Fibrogram and strenth after break Fibrogramme et ténacité après casse 100. % of fibers. Strength (g/tex) =. 60. 40. 20. Clamping zone. 80. Force x K Estimated weight. f(nb de fibres et IM) jaws. Fiber length. 0.
(36) Force / elongation curve Courbe Force / Allongement 16000. Module. Peak Force. 14000. 10000. Strength =(cN/tex) = (cN/tex) Force x k Strength Tenacity Estimated mass = Constraint = Force/Broken surface +/-= Force/fineness = f (quantity of fibers, IM). 8000 6000 4000 2000. Elongation. Displacement (Step). 64. 60. 56. 52. 48. 44. 40. 36. 32. 28. 24. 20. 16. 12. 8. 4. 0 0. Force (cN). 12000.
(37) % fibers. Fibrograms before/after break Fibrogrammes avant/après casse 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0. Fibrogram after break Fibrogram before break. 0. 10. 20. 30 Length. 40. 50. 60.
(38) Position of the break Position de la casse. a. b<a.
(39) Tenacity or strength Ténacité. Single fibers. HVI F S. F. F. Tenacity ≅ F / S should be constant. S.
(40) Rheology. Constraint Elasticity of reorganization. Elasticity Slippage. Plasticity. Deformation.
(41) Plan of presentation Plan de présentation • Fiber development and measurement • Length measurement • Colour and trash • Maturity, fineness and micronaire • Strength • A point about calibration. • Développement et mesure de la fibre • Mesure de longueur • Couleur et trash • Maturité, finesse et micronaire • Ténacité • Un point sur l’étalonnage.
(42) Existing reference cottons after 1998 Cotons de référence existants après 1998.
(43) Existing reference cottons after 1998 Cotons de référence après 1998.
(44) Modules calibration: Micronaire Etalonnage du module Micronaire Calibration = change slope 5 and offset 4.5 between observed vs 4 theorical values. Observed values. 5.5. Theo. Obs.. 3.5 3 2.5 2.5. 3. 3.5. 4. 4.5. Theorical values. 5. 5.5.
(45) Sources of variability in the results. Variety Growing conditions (fertilizer, insects). Plant to plant Picking technique Farm size. Seed cotton preparation Ginning technique (R/S) Lint cleaning. Precision Accuracy Repeatability Reproducibility Number of samples / bale Number of bales / lot Method of sampling. RH conditions, HVI calibration Nb tests / sample.
(46) Expected precision Précisions attendues Confidence interval IM Length Length uniformity Strength Rd % +b Trash From Sasser, 1992.. (+/-) 0.1 unit (+/-) 0.02 inch (+/-) 0.51 mm (+/-) 1.5 % (+/-) 1.5 cN/tex (+/-) 1 % (+/-) 0.5 (+/-) 0.1 %.
(47) Confidence Intervals* Intervalles de confiance 2.5. Units UHML UI Strength UHML UI Strength. 2.0 1.5. Upland Saw ginned samples Barbadense cottons. 1.0 0.5 0.0 0. 10. 20. 30. 40. Nb measures / sample. 50. *research samples in specific sampling conditions, échantillons de recherche pris dans des conditions spéciales.
(48) Other possible bias in HVI measurement Autre biais possible sur mesure CMI. Mass of this deposit = 0.0175 g.
(49) Thank you for your attention.
(50)
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