長(cháng)嶺紡織電子研究所 劉衛東

CN200棉結測試儀是長(cháng)嶺紡電開(kāi)發(fā)的一款專(zhuān)門(mén)測試棉花棉結指標的儀器，可有效的監測紡紗過(guò)程中各個(gè)階段的的棉結變化。通過(guò)檢測各個(gè)生產(chǎn)流程棉結變化，分析數據指導車(chē)間生產(chǎn)工藝，進(jìn)而有效的控制和穩定紗線(xiàn)質(zhì)量，降低采購及生產(chǎn)成本。

目前國內大多數棉花檢驗機構、紡織企業(yè)中，仍然采用人工方法測試棉結指標，不僅效率低下，而且測試結果誤差大，重復性差，這對于需要生產(chǎn)出高質(zhì)量產(chǎn)品的企業(yè)來(lái)說(shuō)，是無(wú)法接受的。

1技術(shù)水平創(chuàng )新點(diǎn)

測試數據和MN100相當，達到國際先進(jìn)水平。

主要創(chuàng )新點(diǎn)：

1.1該儀器集光、機、電、氣及計算機技術(shù)于一體，技術(shù)復雜。

1.2更加可靠穩定的梳棉傳動(dòng)機構：CN200棉結測試儀也采用了開(kāi)松和光學(xué)測量的方法，在開(kāi)松時(shí)，使用了獨有的兩級分梳、順向梳理的方法（專(zhuān)利），保證了對棉纖維和棉結影響最少，光學(xué)傳感器測試的是棉結和纖維的遮光量，原理和印度aQura及MESDAN的NATI類(lèi)似。

1.3測試數據盡量和MN100相當，提高了數據的可信度和使用價(jià)值。

1.4一體化外形設計

本產(chǎn)品創(chuàng )新的采用了一體化設計，改變了現有產(chǎn)品多種附件布置于機器臺面，從而影響整機外觀(guān)及，降低工作效率的現狀；為鍵盤(pán)，顯示器，打印機等附件專(zhuān)門(mén)設計安裝調整裝置，最大限度的減少機器臺面上附件數量，提高了機器的整體性和保養維護便易性（具體見(jiàn)下圖）美觀(guān)、實(shí)用、方便可靠。

1.5人機界面：CN200監控軟件基于Windows操作系統，操作方便，適合中國人使用，具有診斷功能，可以方便對儀器進(jìn)行診斷。

2 主要性能指標

2.1 測試范圍：原棉、棉條

2.2 測試容量：5g原棉/10g棉條　

2.3 棉結測試輸出

2.3.1棉結個(gè)數

2.3.2每克棉結數

2.3.3棉結尺寸分布圖

2.3.4棉結類(lèi)型及分類(lèi)統計

2.3.5各參數的統計值(平均值、最大、最小、SD，CV%)

2.4 棉結測試指標

2.4.1測試范圍：50-3000μm

2.4.2測試靈敏度：50μm

2.4.3 測試誤差：±50μm

2.5 使用環(huán)境：

溫度20 ℃±5 ℃

濕度60 %RH±15 %RH

2.6 測試速度：≤5min

3儀器組成及工作原理

3.1該儀器主要由計算機系統（含顯示器、鍵盤(pán)、鼠標）、電子秤、打印機、機架單元、分梳單元、負壓?jiǎn)卧?、電源、控制單元、檢測單元、氣路單元等組成，以下為工作原理示意圖。

工作原理示意圖

3.2棉結測試儀工作原理

棉纖維在通過(guò)梳棉及開(kāi)松機構開(kāi)梳以后，形成近似單纖維流，在負壓的作用下通過(guò)棉結光電傳感器進(jìn)行檢測，不能梳開(kāi)的棉結會(huì )產(chǎn)生比較大的遮光，單根的纖維會(huì )產(chǎn)生較小的遮光，棉結信號處理器對遮光的幅度和時(shí)間以進(jìn)行分析可獲得棉結的數量和尺寸信息，最后經(jīng)由計算機整理匯總后輸出。

4 國內外同類(lèi)技術(shù)或產(chǎn)品對比分析報告

目前國外有一些公司有測試棉結的儀器，在這些儀器當中，自動(dòng)化程度較高的產(chǎn)品主要來(lái)自于USTER、PREMIER、MESDAN和長(cháng)嶺，其中有一些是棉結測試儀，也有一些同時(shí)能夠測試兩個(gè)指標，雖然測試的方法相差較大，但有個(gè)一共同點(diǎn)就是都采用了光學(xué)的方法，由于觀(guān)察的角度和對纖維的處理方法不同，在結構和在上有較大的差別。

以下將長(cháng)嶺CN200棉結測試儀（以下簡(jiǎn)稱(chēng)CN200）和在國內銷(xiāo)售的幾種棉結或者短絨率測試儀器進(jìn)行技術(shù)比對，其中以USTER的AFIS PRO紡織工藝控制系統（有短絨率）、 MN100、PREMIER 的aQura（有短絨率），MESDAN的NATI,長(cháng)嶺的和YG091為主。

表1棉結基本性能對比

表2 棉結輸出參數對比

5檢測技術(shù)比較

所有的棉結測試儀都有一個(gè)對棉纖維進(jìn)行開(kāi)松然后利用光學(xué)測試的過(guò)程，開(kāi)松的程度和方法有很大的差別，得到的數據不盡相同，但在趨勢上是基本一致的。

對于USTER的AFIS PRO紡織工藝控制系統，它是一個(gè)真正的單纖維測試系統，其專(zhuān)有的單纖維分離器（專(zhuān)利）能夠將纖維、雜質(zhì)和微塵進(jìn)行分離，然后分別進(jìn)行測量，對棉結的測量是通過(guò)測量其通過(guò)光學(xué)通道時(shí)所引起的散射，得到其大小和數量的信息。

MN100是在NEP720的基礎上發(fā)展起來(lái)的，其測試參數比AFIS要少很多，其纖維分離裝置也只分離纖維，對雜質(zhì)和微塵不做處理，分梳輥為一級，測試量比AFIS多。

aQura棉結測試儀采用了其專(zhuān)有的高速氣流機械分離器(AMI) （專(zhuān)利），其采用了三級刺輥，逆向梳理的方法將棉纖維開(kāi)松成纖維薄層，高速地通過(guò)光電傳感器，得到棉結的數量和信息。

MESDAN的NATI采用了類(lèi)似轉杯紡的分梳輥，直接對喂入的棉條進(jìn)行開(kāi)松、梳理和除雜，采用和aQura相似的光學(xué)測試原理進(jìn)行棉結測試。

長(cháng)嶺的YG091則采用了對棉條進(jìn)行牽伸的方法進(jìn)行開(kāi)松，其牽伸比和前面幾個(gè)相比小了很多，其帶來(lái)的好處是測試量大。棉結測試采用CCD相機照相，用圖像分析的方法獲取棉結信息。

CN200也采用了開(kāi)松和光學(xué)測量的方法，在開(kāi)松時(shí)，使用了獨有的兩級分梳、順向梳理的方法（專(zhuān)利），保證了對棉纖維和棉結影響最少，光學(xué)傳感器測試的是棉結和纖維的遮光量，原理和aQura及NATI類(lèi)似。

6分梳機構比較

CN200的棉結開(kāi)梳棉機構，是長(cháng)嶺借鑒梳棉機原理，利用設計棉結雜質(zhì)分析儀的成功經(jīng)驗，獨創(chuàng )完成的（已經(jīng)申請專(zhuān)利），其具有以下特點(diǎn)：

6.1琴鍵式彈性加壓，順向喂給方式;

6.2兩級分梳結構

6.3三級固定梳理板

aQura的棉結分梳機構采用其專(zhuān)有的AMI技術(shù)，采用三級分梳，分梳越多，對原棉的破壞更大，測試結果越不準確，經(jīng)過(guò)比較，經(jīng)過(guò)一級分梳，短絨可能增加2%，所以長(cháng)嶺的CN200對原棉的測試結果更加真實(shí)。

6.4 棉結檢測單元比較

長(cháng)嶺CN200棉結檢測單元采用了雙路激光檢測技術(shù)，減少了溫漂對電路的影響，同時(shí)對棉結的遮光信號進(jìn)行I/V轉換和對數壓縮，保證了小信號不淹沒(méi)，大信號不失真。

在信號分析方法上，采用雙路比較測試方法，同時(shí)測定棉結的速度和遮光量，得到棉結的完整信息，硬件采用DSP處理器完成。

aQura采用了單路激光檢測技術(shù)，處理技術(shù)不詳。

7實(shí)驗數據

7.1對比試驗

樣機完成后，我們產(chǎn)品組在樣機做了大量實(shí)驗，詳細如下：

7.1.1測試方法

1）針對棉結指標特點(diǎn)，選擇具有代表性的、不同品質(zhì)和不同種類(lèi)的標準棉樣、業(yè)務(wù)棉條各若干，原棉平衡24小時(shí)以上；棉條不做平衡，取樣后直接測試。為保證測試結果公正性和客觀(guān)性，在兩種機器上測試同種棉樣時(shí)，保證同一人操作，并保證棉樣開(kāi)松手法盡量相同。

2）準確性測試時(shí)，為保證測試結果的準確性，每個(gè)棉樣連續測量4次結果的平均值作為該棉樣一個(gè)測試循環(huán)的測試結果，共測試測試14種棉樣，記錄測試數據，與MN100測試數據做對比。

7.1.2 測試項目

對CN200測試儀的性能指標進(jìn)行測試，比較和分析的內容如下：

a)棉結指標的重復性結果。

b)棉結指標和進(jìn)口機器的相符性

7.2 測試數據

從以下數據對比表、數據對比曲線(xiàn)可以看出，CN200數據與MN100測試數據測試數據趨勢相同且數據值相當。

表3

圖1數據對比曲線(xiàn)

7.3 測試結論

棉結測試指標的重復性、穩定性及正確性和進(jìn)口機器相當,大多數試樣的測量結果趨勢一致，相符性較好。

8 結束語(yǔ)

CN200棉結測試儀的研制成功，是棉花檢測領(lǐng)域又一次重大突破，該儀器填補了國內空白，為公司棉花檢測儀系列增加了新的成員。該儀器在紡織企業(yè)的需求比較迫切，必然會(huì )為我國棉花檢驗體制改革做出重大貢獻。