長嶺紡織電(dian)子研究所 劉衛東(dong)

CN200棉(mian)(mian)結(jie)(jie)測(ce)試(shi)儀(yi)是長(chang)嶺紡電開發的(de)一款專門測(ce)試(shi)棉(mian)(mian)花(hua)棉(mian)(mian)結(jie)(jie)指(zhi)(zhi)標的(de)儀(yi)器(qi)，可有(you)效的(de)監(jian)測(ce)紡紗過(guo)程中(zhong)各(ge)個階段的(de)的(de)棉(mian)(mian)結(jie)(jie)變(bian)(bian)化(hua)。通過(guo)檢測(ce)各(ge)個生產(chan)流程棉(mian)(mian)結(jie)(jie)變(bian)(bian)化(hua)，分析數據指(zhi)(zhi)導車(che)間生產(chan)工藝(yi)，進(jin)而有(you)效的(de)控制和穩定紗線質量，降低采(cai)購(gou)及生產(chan)成本。

目前國內大多數棉花(hua)檢驗機構、紡織(zhi)企業(ye)中，仍然(ran)采用人工方法測試棉結指標，不僅效率低下(xia)，而(er)且測試結果誤差大，重(zhong)復(fu)性差，這(zhe)對于(yu)需要(yao)生(sheng)產出高質量產品的企業(ye)來說，是無(wu)法接(jie)受的。

1技術(shu)水平創(chuang)新點

測試數據和MN100相當，達到國際先進水平(ping)。

主要創(chuang)新點(dian)：

1.1該儀器集(ji)光(guang)、機、電(dian)、氣及計算(suan)機技術于(yu)一體，技術復雜。

1.2更加(jia)可靠穩定的梳(shu)棉傳動(dong)機構：CN200棉結測試儀也采用了開松和光學測量的方法，在開松時，使用了獨有的兩級分梳、順向梳理的方法（專利），保證了對棉纖維和棉結影響最少，光學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類似。

1.3測試數據盡量和MN100相當(dang)，提高了(le)數據的可信度和使用(yong)價值。

1.4一體化外形設計

本產品創新(xin)的(de)采用(yong)了(le)一體(ti)化(hua)設(she)計(ji)，改變(bian)了(le)現(xian)有(you)產品多種附(fu)件布置于機(ji)(ji)(ji)器(qi)臺面(mian)，從而影響(xiang)整機(ji)(ji)(ji)外觀及，降(jiang)低工作(zuo)效率的(de)現(xian)狀；為鍵盤，顯(xian)示器(qi)，打印機(ji)(ji)(ji)等附(fu)件專門設(she)計(ji)安裝(zhuang)調整裝(zhuang)置，最大限度的(de)減少機(ji)(ji)(ji)器(qi)臺面(mian)上附(fu)件數量，提(ti)高了(le)機(ji)(ji)(ji)器(qi)的(de)整體(ti)性和保(bao)養維護(hu)便易性（具體(ti)見下圖）美(mei)觀、實用(yong)、方(fang)便可靠。

1.5人機界(jie)面(mian)：CN200監控(kong)軟(ruan)件基于Windows操作(zuo)系統，操作(zuo)方(fang)便，適合中國人使用，具(ju)有診斷功能，可以方(fang)便對儀器進(jin)行(xing)診斷。

2 主要性能指標

2.1 測(ce)試范圍：原(yuan)棉、棉條

2.2 測試容量(liang)：5g原棉(mian)/10g棉(mian)條　

2.3 棉結測試輸(shu)出

2.3.1棉結個數

2.3.2每克棉結數

2.3.3棉結尺寸分布圖

2.3.4棉結類(lei)型及(ji)分(fen)類(lei)統計

2.3.5各參數的統計(ji)值(zhi)(zhi)(平均值(zhi)(zhi)、最大、最小、SD，CV%)

2.4 棉結測(ce)試(shi)指標

2.4.1測(ce)試范圍：50-3000μm

2.4.2測(ce)試靈敏度：50μm

2.4.3 測(ce)試誤差(cha)：±50μm

2.5 使用環境：

溫度(du)20 ℃±5 ℃

濕度(du)60 %RH±15 %RH

2.6 測試(shi)速度(du)：≤5min

3儀器組成(cheng)及工(gong)作原理(li)

3.1該儀(yi)器主要由計算機系統(tong)（含(han)顯示器、鍵盤(pan)、鼠標）、電子(zi)秤、打印機、機架單元、分梳單(dan)元、負壓單(dan)元、電源、控制單(dan)元、檢測(ce)單(dan)元、氣(qi)路單(dan)元等組成，以下為工作(zuo)原理(li)示意圖。

工作原理示意圖

3.2棉(mian)結測試儀工作原理(li)

棉纖維在通過梳棉及開松機構(gou)開梳以(yi)(yi)后，形成近似單(dan)纖維流(liu)，在負壓的(de)(de)作用下通過棉結(jie)光電傳感器(qi)(qi)進(jin)(jin)行(xing)檢測，不能梳開的(de)(de)棉結(jie)會產(chan)生(sheng)比較(jiao)大(da)的(de)(de)遮(zhe)光，單(dan)根的(de)(de)纖維會產(chan)生(sheng)較(jiao)小(xiao)的(de)(de)遮(zhe)光，棉結(jie)信(xin)號(hao)處理器(qi)(qi)對遮(zhe)光的(de)(de)幅度和時間(jian)以(yi)(yi)進(jin)(jin)行(xing)分析可獲得棉結(jie)的(de)(de)數量和尺寸信(xin)息，最后經由(you)計算機整理匯總后(hou)輸出。

4 國內外同類技術或產品對比分(fen)析報告

目前國外有一些公司(si)有測試(shi)棉結的儀器，在這(zhe)些儀器當中(zhong)，自(zi)動化程度較高的產品主要(yao)來自(zi)于USTER、PREMIER、MESDAN和長嶺，其中有一些是棉結測試儀，也有一些同時能夠測試兩個指標，雖然測試的方法相差較大，但有個一共同點就是都采用了光學的方法，由于觀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(xia)將長嶺CN200棉結測試儀（以下簡稱CN200）和在國內銷售的幾種棉結或者短絨率測試儀器進行技術比對，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(lv)），MESDAN的NATI,長嶺的和YG091為主。

表(biao)1棉結基本性能對比

表2 棉結輸出參數對比

5檢測技術比較

所有的(de)棉結測試(shi)儀都(dou)有一個對棉纖維進行(xing)開(kai)松然后利用光(guang)學測試(shi)的(de)過(guo)程，開(kai)松的(de)程度(du)和方法有很大的(de)差別，得到(dao)的(de)數據(ju)不盡相同(tong)，但在趨勢上是(shi)基本(ben)一致的(de)。

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

MN100是在NEP720的基礎上發展起來的，其測試參數比AFIS要少很(hen)多，其纖(xian)維分(fen)(fen)(fen)離裝置也(ye)只分(fen)(fen)(fen)離纖(xian)維，對雜質(zhi)和微塵不做處理，分(fen)(fen)(fen)梳輥(gun)為一級，測試量(liang)比AFIS多。

aQura棉結測試儀(yi)采用了其(qi)(qi)專(zhuan)有的(de)高速(su)氣流(liu)機械分離器(qi)(AMI) （專(zhuan)利），其(qi)(qi)采用了三級刺輥，逆向梳(shu)理的(de)方法將棉纖(xian)(xian)維開松成(cheng)纖(xian)(xian)維薄層，高速(su)地通過(guo)光電傳(chuan)感(gan)器(qi)，得到棉結的(de)數量(liang)和(he)信息。

MESDAN的(de)NATI采用了類似(si)(si)轉杯(bei)紡的(de)分梳輥，直接對喂入的(de)棉條進(jin)行(xing)開(kai)松、梳理和除雜(za)，采用和aQura相似(si)(si)的(de)光學測試原理進(jin)行(xing)棉結測試。

長嶺的YG091則采用了對棉條進行牽伸的方法進行開松，其牽伸比和前面幾個相比小了很多，其帶來的好處是測試量大。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(le)(le)開松和(he)光學測(ce)量的(de)方法，在開松時(shi)，使用了(le)(le)獨有(you)的(de)兩級分(fen)梳、順向梳理的(de)方法（專(zhuan)利(li)），保證(zheng)了(le)(le)對(dui)棉(mian)(mian)纖維和(he)棉(mian)(mian)結影響最少，光學傳感器測(ce)試的(de)是棉(mian)(mian)結和(he)纖維的(de)遮光量，原理和(he)aQura及NATI類似。

6分梳(shu)機構比較(jiao)

CN200的(de)(de)棉(mian)(mian)結開梳(shu)棉(mian)(mian)機(ji)構，是長嶺借鑒梳(shu)棉(mian)(mian)機(ji)原理，利用設計棉(mian)(mian)結雜質分析儀的(de)(de)成(cheng)(cheng)功經驗，獨創完成(cheng)(cheng)的(de)(de)（已(yi)經申請專(zhuan)利），其(qi)具有以下特點：

6.1琴鍵式彈(dan)性(xing)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(ban)

aQura的(de)棉結分(fen)梳機構采用其專有的(de)AMI技(ji)術，采用三級(ji)分(fen)梳，分(fen)梳越多，對原棉的(de)破壞更大，測試結果越不(bu)準確(que)，經(jing)過比較，經(jing)過一級(ji)分(fen)梳，短絨可能增加(jia)2%，所以長(chang)嶺的(de)CN200對原棉的(de)測試結果更加(jia)真實。

6.4 棉結檢測單元比(bi)較(jiao)

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

在信號分析(xi)方法(fa)(fa)上，采用雙路(lu)比較測試方法(fa)(fa)，同時測定(ding)棉結的速度和遮光量，得到棉結的完(wan)整信息，硬件采用DSP處理器完成。

aQura采用(yong)了單路激(ji)光檢測技術(shu)，處理(li)技術(shu)不詳。

7實驗(yan)數據

7.1對比試(shi)驗

樣機(ji)完(wan)成(cheng)后，我們產品組在樣機(ji)做了大量實驗，詳細如下：

7.1.1測試方法(fa)

1）針(zhen)對棉(mian)(mian)(mian)(mian)結指(zhi)標特點，選(xuan)擇(ze)具有代(dai)表性(xing)的、不(bu)同(tong)(tong)品質(zhi)和不(bu)同(tong)(tong)種類的標準(zhun)棉(mian)(mian)(mian)(mian)樣、業務棉(mian)(mian)(mian)(mian)條各(ge)若(ruo)干，原棉(mian)(mian)(mian)(mian)平衡24小(xiao)時以上；棉(mian)(mian)(mian)(mian)條不(bu)做平衡，取樣后(hou)直接(jie)測試(shi)。為(wei)保證(zheng)測試(shi)結果公正性(xing)和客觀(guan)性(xing)，在兩(liang)種機器(qi)上測試(shi)同(tong)(tong)種棉(mian)(mian)(mian)(mian)樣時，保證(zheng)同(tong)(tong)一人操作，并保證(zheng)棉(mian)(mian)(mian)(mian)樣開(kai)松(song)手法(fa)盡量相同(tong)(tong)。

2）準確性測(ce)試(shi)時，為(wei)(wei)保證測(ce)試(shi)結果(guo)的(de)準確性，每個棉(mian)樣(yang)連續測(ce)量4次結果(guo)的(de)平均值作為(wei)(wei)該棉(mian)樣(yang)一個測(ce)試(shi)循環的(de)測(ce)試(shi)結果(guo)，共測(ce)試(shi)測(ce)試(shi)14種棉(mian)樣(yang)，記錄測(ce)試(shi)數(shu)據(ju)，與MN100測(ce)試(shi)數(shu)據(ju)做(zuo)對比。

7.1.2 測試(shi)項(xiang)目

對CN200測試儀的性能指標進行測試，比較和分析的內容如下：

a)棉結(jie)指(zhi)標的重復性(xing)結(jie)果。

b)棉(mian)結指(zhi)標和進(jin)口機(ji)器(qi)的相符性

7.2 測試數據(ju)

從(cong)以(yi)下數(shu)據對(dui)比表、數(shu)據對(dui)比曲線(xian)可(ke)以(yi)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

7.3 測試結論

棉結測(ce)試(shi)指標(biao)的重復(fu)性(xing)、穩定性(xing)及正確性(xing)和(he)進口機器相(xiang)當,大多數試樣的測量結果趨勢一致，相符性較好。

8 結束(shu)語

CN200棉結測試儀(yi)(yi)的研制成(cheng)功，是棉花檢測領域(yu)又一次重大突(tu)破(po)，該儀(yi)(yi)器填補了國(guo)內空白，為(wei)公司棉花檢測儀(yi)(yi)系(xi)列(lie)增加了新的成(cheng)員。該儀(yi)(yi)器在紡織企業的需求比較迫切，必(bi)然會為(wei)我(wo)國(guo)棉花檢驗體制改革做出重大貢獻。