長嶺紡織電子研究所 劉衛(wèi)東

CN200棉結(jié)測試儀是長嶺紡電開發(fā)的一款專門測試棉花棉結(jié)指標(biāo)的儀器，可有效的監(jiān)測紡紗過程中各個(gè)階段的的棉結(jié)變化。通過檢測各個(gè)生產(chǎn)流程棉結(jié)變化，分析數(shù)據(jù)指導(dǎo)車間生產(chǎn)工藝，進(jìn)而有效的控制和穩(wěn)定紗線質(zhì)量，降低采購及生產(chǎn)成本。

目前國內(nèi)大多數(shù)棉花檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)、紡織企業(yè)中，仍然采用人工方法測試棉結(jié)指標(biāo)，不僅效率低下，而且測試結(jié)果誤差大，重復(fù)性差，這對于需要生產(chǎn)出高質(zhì)量產(chǎn)品的企業(yè)來說，是無法接受的。

1技術(shù)水平創(chuàng)新點(diǎn)

測試數(shù)據(jù)和MN100相當(dāng)，達(dá)到國際先進(jìn)水平。

主要創(chuàng)新點(diǎn)：

1.1該儀器集光、機(jī)、電、氣及計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體，技術(shù)復(fù)雜。

1.2更加可靠穩(wěn)定的梳棉傳動機(jī)構(gòu)：CN200棉結(jié)測試儀也采用了開松和光學(xué)測量的方法，在開松時(shí)，使用了獨(dú)有的兩級分梳、順向梳理的方法（專利），保證了對棉纖維和棉結(jié)影響最少，光學(xué)傳感器測試的是棉結(jié)和纖維的遮光量，原理和印度aQura及MESDAN的NATI類似。

1.3測試數(shù)據(jù)盡量和MN100相當(dāng)，提高了數(shù)據(jù)的可信度和使用價(jià)值。

1.4一體化外形設(shè)計(jì)

本產(chǎn)品創(chuàng)新的采用了一體化設(shè)計(jì)，改變了現(xiàn)有產(chǎn)品多種附件布置于機(jī)器臺面，從而影響整機(jī)外觀及，降低工作效率的現(xiàn)狀；為鍵盤，顯示器，打印機(jī)等附件專門設(shè)計(jì)安裝調(diào)整裝置，最大限度的減少機(jī)器臺面上附件數(shù)量，提高了機(jī)器的整體性和保養(yǎng)維護(hù)便易性（具體見下圖）美觀、實(shí)用、方便可靠。

1.5人機(jī)界面：CN200監(jiān)控軟件基于Windows操作系統(tǒng)，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(biāo)

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(jié)測試輸出

2.3.1棉結(jié)個(gè)數(shù)

2.3.2每克棉結(jié)數(shù)

2.3.3棉結(jié)尺寸分布圖

2.3.4棉結(jié)類型及分類統(tǒng)計(jì)

2.3.5各參數(shù)的統(tǒng)計(jì)值(平均值、最大、最小、SD，CV%)

2.4 棉結(jié)測試指標(biāo)

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(jì)算機(jī)系統(tǒng)（含顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)）、電子秤、打印機(jī)、機(jī)架單元、分梳單元、負(fù)壓單元、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(jié)測試儀工作原理

棉纖維在通過梳棉及開松機(jī)構(gòu)開梳以后，形成近似單纖維流，在負(fù)壓的作用下通過棉結(jié)光電傳感器進(jìn)行檢測，不能梳開的棉結(jié)會產(chǎn)生比較大的遮光，單根的纖維會產(chǎn)生較小的遮光，棉結(jié)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(jié)的數(shù)量和尺寸信息，最后經(jīng)由計(jì)算機(jī)整理匯總后輸出。

4 國內(nèi)外同類技術(shù)或產(chǎn)品對比分析報(bào)告

目前國外有一些公司有測試棉結(jié)的儀器，在這些儀器當(dāng)中，自動化程度較高的產(chǎn)品主要來自于USTER、PREMIER、MESDAN和長嶺，其中有一些是棉結(jié)測試儀，也有一些同時(shí)能夠測試兩個(gè)指標(biāo)，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，由于觀察的角度和對纖維的處理方法不同，在結(jié)構(gòu)和在上有較大的差別。

以下將長嶺CN200棉結(jié)測試儀（以下簡稱CN200）和在國內(nèi)銷售的幾種棉結(jié)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(tǒng)（有短絨率）、 MN100、PREMIER 的aQura（有短絨率），MESDAN的NATI,長嶺的和YG091為主。

表1棉結(jié)基本性能對比

表2 棉結(jié)輸出參數(shù)對比

5檢測技術(shù)比較

所有的棉結(jié)測試儀都有一個(gè)對棉纖維進(jìn)行開松然后利用光學(xué)測試的過程，開松的程度和方法有很大的差別，得到的數(shù)據(jù)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(tǒng)，它是一個(gè)真正的單纖維測試系統(tǒng)，其專有的單纖維分離器（專利）能夠?qū)⒗w維、雜質(zhì)和微塵進(jìn)行分離，然后分別進(jìn)行測量，對棉結(jié)的測量是通過測量其通過光學(xué)通道時(shí)所引起的散射，得到其大小和數(shù)量的信息。

MN100是在NEP720的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，其測試參數(shù)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(jié)測試儀采用了其專有的高速氣流機(jī)械分離器(AMI) （專利），其采用了三級刺輥，逆向梳理的方法將棉纖維開松成纖維薄層，高速地通過光電傳感器，得到棉結(jié)的數(shù)量和信息。

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

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

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

6分梳機(jī)構(gòu)比較

CN200的棉結(jié)開梳棉機(jī)構(gòu)，是長嶺借鑒梳棉機(jī)原理，利用設(shè)計(jì)棉結(jié)雜質(zhì)分析儀的成功經(jīng)驗(yàn)，獨(dú)創(chuàng)完成的（已經(jīng)申請專利），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(jié)構(gòu)

6.3三級固定梳理板

aQura的棉結(jié)分梳機(jī)構(gòu)采用其專有的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(jié)果越不準(zhǔn)確，經(jīng)過比較，經(jīng)過一級分梳，短絨可能增加2%，所以長嶺的CN200對原棉的測試結(jié)果更加真實(shí)。

6.4 棉結(jié)檢測單元比較

長嶺CN200棉結(jié)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(jié)的遮光信號進(jìn)行I/V轉(zhuǎn)換和對數(shù)壓縮，保證了小信號不淹沒，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(jié)的速度和遮光量，得到棉結(jié)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(yàn)數(shù)據(jù)

7.1對比試驗(yàn)

樣機(jī)完成后，我們產(chǎn)品組在樣機(jī)做了大量實(shí)驗(yàn)，詳細(xì)如下：

7.1.1測試方法

1）針對棉結(jié)指標(biāo)特點(diǎn)，選擇具有代表性的、不同品質(zhì)和不同種類的標(biāo)準(zhǔn)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(jié)果公正性和客觀性，在兩種機(jī)器上測試同種棉樣時(shí)，保證同一人操作，并保證棉樣開松手法盡量相同。

2）準(zhǔn)確性測試時(shí)，為保證測試結(jié)果的準(zhǔn)確性，每個(gè)棉樣連續(xù)測量4次結(jié)果的平均值作為該棉樣一個(gè)測試循環(huán)的測試結(jié)果，共測試測試14種棉樣，記錄測試數(shù)據(jù)，與MN100測試數(shù)據(jù)做對比。

7.1.2 測試項(xiàng)目

對CN200測試儀的性能指標(biāo)進(jìn)行測試，比較和分析的內(nèi)容如下：

a)棉結(jié)指標(biāo)的重復(fù)性結(jié)果。

b)棉結(jié)指標(biāo)和進(jìn)口機(jī)器的相符性

7.2 測試數(shù)據(jù)

從以下數(shù)據(jù)對比表、數(shù)據(jù)對比曲線可以看出，CN200數(shù)據(jù)與MN100測試數(shù)據(jù)測試數(shù)據(jù)趨勢相同且數(shù)據(jù)值相當(dāng)。

表3

圖1數(shù)據(jù)對比曲線

7.3 測試結(jié)論

棉結(jié)測試指標(biāo)的重復(fù)性、穩(wěn)定性及正確性和進(jìn)口機(jī)器相當(dāng),大多數(shù)試樣的測量結(jié)果趨勢一致，相符性較好。

8 結(jié)束語

CN200棉結(jié)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(bǔ)了國內(nèi)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，必然會為我國棉花檢驗(yàn)體制改革做出重大貢獻(xiàn)。