一根以上的棉纖維糾纏在一起就形成了棉結，棉結存在于原棉、棉花半成品以及紗線(xiàn)和坯布中。它對紡織品質(zhì)量和生產(chǎn)工藝有著(zhù)十分重要的影響。紡紗工程中出現棉結，可降低紗線(xiàn)強度，增加斷頭率；織造過(guò)程中出現棉結，可增加白坯布上的斑點(diǎn)和染色織物上不均勻的染色點(diǎn)，導致不合格紗線(xiàn)和織品的產(chǎn)生。傳統的人工黑板法測試棉結速度慢，重復性差，嚴重影響數據的可信度和測量結果。所以利用現代科學(xué)技術(shù)，采用合適的測量方法對原棉、棉花半成品及紗線(xiàn)中的棉結進(jìn)行快速準確地測量就顯得十分重要。

1  棉結產(chǎn)生的原因及分類(lèi)
    1.1  棉結產(chǎn)生的原因
    棉結產(chǎn)生的原因多種多樣。在棉花生產(chǎn)、棉花加工及紡紗過(guò)程的各個(gè)階段都可能會(huì )產(chǎn)生棉結。棉花生產(chǎn)過(guò)程中由于棉花不成熟纖維糾結成團或動(dòng)物粘液粘結會(huì )形成棉結；采摘(主要指機采棉)及軋花過(guò)程中，由于纖維受損、棉籽軋破等可以形成棉結；紡紗加工過(guò)程中由于纖維牽伸回彈糾纏在一起形成棉結。
    1.2  棉結的分類(lèi)
    棉結按其性質(zhì)類(lèi)分，可分為籽屑型棉結，包括葉屑和軋破的棉籽，也稱(chēng)為雜質(zhì)；纖維型棉結，即各種原因形成的不易解開(kāi)的棉纖維團。

2  棉結測試機理及信號處理方法
    2.1  圖像法
    纖維型棉結在燈箱黑背景呈現為“白星”。籽屑棉結在燈箱白背景下呈現為“黑點(diǎn)”。利用這一特征，用照像機替代人眼拍攝圖像，再用圖像處理的方法在背影纖維中識別出棉結，其工作機理為：棉條通過(guò)牽伸機構被牽伸成棉網(wǎng)，以一定速度垂直運動(dòng)，棉網(wǎng)經(jīng)過(guò)兩路裝有白色背景和黑色背景的CCD相機的拍攝，采集圖像的灰度信號，該信號經(jīng)過(guò)預處理電路放大和均衡調整后，再經(jīng)模擬/數字轉換電路轉換為數字信號，在圖像處理系統中經(jīng)圖像處理算法處理，并通過(guò)各種域值判斷準則統計出棉結數量，測出棉結數既包含纖維型棉結及籽屑型棉 結。圖像法測試棉結，可給出重量棉結數及棉條單位長(cháng)度棉結數，其最大特點(diǎn)是測量結果與人眼目測法的測試結果有很好的相關(guān)性。
    陜西長(cháng)嶺紡織機電科技有限公司生產(chǎn)的YG091棉結和雜質(zhì)測試儀，就是利用這種圖像方法檢測棉結的，它可測出直徑100um以上的棉結，并可對纖維型棉結和籽屑型棉結進(jìn)行分類(lèi)，根據棉結尺寸大小，棉結可以分為三個(gè)等級。
    2.2  單纖維法
    USTER公司高級纖維信息系統AFIS(The Advanced Fiber information System)具有測試棉結功能，其測試機理為：棉花首先進(jìn)入一個(gè)機械加氣的纖維分離裝置，將棉花分離成單纖維、雜質(zhì)和微塵。纖維通道內有單纖維、纖維型棉結和部分帶有纖維較少的籽屑型棉結。雜質(zhì)通道內有雜質(zhì)、微塵及部分帶較大籽屑。經(jīng)分離后單纖維、棉結經(jīng)過(guò)負壓裝置勻速飛過(guò)光電學(xué)傳感器，在單纖維、棉結飛過(guò)光學(xué)傳感器時(shí)，由于本體姿態(tài)特征不一樣，其產(chǎn)生電信號特征信號也不一樣，電信號經(jīng)過(guò)數字信號處理(DSP)分辨，鑒別出不同由單纖維、棉結等產(chǎn)生的電信號波形，并用一定算法計算出棉結數量和大小尺寸。
    AFIS系統測棉結主要依賴(lài)單纖維分離裝置，將棉花分離成單纖維、棉結在通道中飛行。其測試速度0.5克試樣測試需要3分鐘時(shí)間。
    2.3  轉杯紡分梳法
    在轉杯紡中，棉條送至分梳輥(開(kāi)松輥)上，分梳輥高速旋轉，梳針將喂入的棉條進(jìn)行開(kāi)松，梳理、除雜后，形成均勻纖維流，在氣流作用下，纖維流進(jìn)入高速轉杯形成紗線(xiàn)。而測棉結就利用這一開(kāi)松方式，將薄霧狀纖維流引入光學(xué)傳感器，在光場(chǎng)均勻的傳感器中，纖維流產(chǎn)生遮光和反射，使接收硅電池中光電流發(fā)生變化，變化大小與纖維流和棉結相關(guān)。計算機根據電信號變化，來(lái)識別棉結及其尺寸。為了精確識別棉結大小，在纖維流通道上設置了兩個(gè)條狀接收硅電池，根據時(shí)差識別纖維流速度，進(jìn)而精確計算棉結大小。
    光學(xué)傳感器為特制測棉結傳感器，采用發(fā)散很小的激光作為光源，為了達到大容量測試，將檢測區設計成一個(gè)狹長(cháng)的縫隙，從而使激光掃描截面加大，加大了測試容量。
    采用轉杯紡分梳原理的棉結測試儀有長(cháng)嶺紡電公司XJ129棉結短絨率測試儀；USTER公司Nep720棉結測試儀；MISDAN公司NATT棉結測試儀；PREMIER公司的aQura棉結短絨測試儀。其中NATT和Nep720采用一級分梳輥分梳纖維；XJ129采用二級分梳輥分梳纖維；aQura采用三級分梳輥分梳纖維。
    長(cháng)嶺XJ129棉結短絨率測試儀，可測出50um以上棉，可按用戶(hù)設置的尺寸對棉結進(jìn)行分級，5克試樣測試時(shí)需要4分左右時(shí)間。

3  各種測試方法的比較
    三種測試方法各有特點(diǎn)，圖像法采用工業(yè)視覺(jué)技術(shù)，與人眼目測法有很好相關(guān)性，對清梳棉工藝具有一定指導意義。但圖像法測試的試樣必須是條狀的，要測試原棉必須增加制條過(guò)程。單纖維法能將纖維和棉結進(jìn)行分離依次通過(guò)檢測區，從機理上來(lái)說(shuō)，特征信號明顯，棉結識別可減少誤判斷。但測試速度慢，不適合大容量測試，轉杯紡分流法，測試容量大，適合棉花檢驗和紡織企業(yè)配棉時(shí)檢測。轉杯紡分梳法試樣品量大，使棉結變異系數也明顯降低，測試結果重復性較好，但如果分梳級數過(guò)多，對纖維有一定的損傷。

4  小結
    三種測棉結方法，分別采用不同技術(shù)手段來(lái)識別棉結，對評判棉花、棉花半成品質(zhì)量及其對紡織過(guò)程中各個(gè)工序的工藝參數和設備參數調整具有一定的指導意義。