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和坯布中。它對紡織品質量和生產工藝有著十分重要的影響。紡紗工程中出現棉結，可降低紗線強度，增加斷頭率；織造過程中出現棉結，可增加白坯布上的斑點和染色織物上不均勻的染色點，導致不合格紗線和織品的產生。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。所以利用現代科學技術，采用合適的測量方法對原棉、棉花半成品及紗線中的棉結進行快速準確地測量就顯得十分重要。

1  棉結產生的原因及分類
    1.1  棉結產生的原因
    棉結產生的原因多種多樣。在棉花生產、棉花加工及紡紗過程的各個階段都可能會產生棉結。棉花生產過程中由于棉花不成熟纖維糾結成團或動物粘液粘結會形成棉結；采摘(主要指機采棉)及軋花過程中，由于纖維受損、棉籽軋破等可以形成棉結；紡紗加工過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
    棉結按其性質類分，可分為籽屑型棉結，包括葉屑和軋破的棉籽，也稱為雜質；纖維型棉結，即各種原因形成的不易解開的棉纖維團。

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”。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：棉條通過牽伸機構被牽伸成棉網，以一定速度垂直運動，棉網經過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，該信號經過預處理電路放大和均衡調整后，再經模擬/數字轉換電路轉換為數字信號，在圖像處理系統中經圖像處理算法處理，并通過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度棉結數，其最大特點是測量結果與人眼目測法的測試結果有很好的相關性。
    陜西長嶺紡織機電科技有限公司生產的YG091棉結和雜質測試儀，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行分類，根據棉結尺寸大小，棉結可以分為三個等級。
    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：棉花首先進入一個機械加氣的纖維分離裝置，將棉花分離成單纖維、雜質和微塵。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。雜質通道內有雜質、微塵及部分帶較大籽屑。經分離后單纖維、棉結經過負壓裝置勻速飛過光電學傳感器，在單纖維、棉結飛過光學傳感器時，由于本體姿態特征不一樣，其產生電信號特征信號也不一樣，電信號經過數字信號處理(DSP)分辨，鑒別出不同由單纖維、棉結等產生的電信號波形，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分鐘時間。
    2.3  轉杯紡分梳法
    在轉杯紡中，棉條送至分梳輥(開松輥)上，分梳輥高速旋轉，梳針將喂入的棉條進行開松，梳理、除雜后，形成均勻纖維流，在氣流作用下，纖維流進入高速轉杯形成紗線。而測棉結就利用這一開松方式，將薄霧狀纖維流引入光學傳感器，在光場均勻的傳感器中，纖維流產生遮光和反射，使接收硅電池中光電流發生變化，變化大小與纖維流和棉結相關。計算機根據電信號變化，來識別棉結及其尺寸。為了精確識別棉結大小，在纖維流通道上設置了兩個條狀接收硅電池，根據時差識別纖維流速度，進而精確計算棉結大小。
    光學傳感器為特制測棉結傳感器，采用發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狹長的縫隙，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。
    長嶺XJ129棉結短絨率測試儀，可測出50um以上棉，可按用戶設置的尺寸對棉結進行分級，5克試樣測試時需要4分左右時間。

3  各種測試方法的比較
    三種測試方法各有特點，圖像法采用工業視覺技術，與人眼目測法有很好相關性，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程。單纖維法能將纖維和棉結進行分離依次通過檢測區，從機理上來說，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配棉時檢測。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，分別采用不同技術手段來識別棉結，對評判棉花、棉花半成品質量及其對紡織過程中各個工序的工藝參數和設備參數調整具有一定的指導意義。