長嶺紡織電子研究所 劉衛東

CN200棉結測試儀是長嶺紡電開發的一款專門測試棉花棉結指標的儀器，可有效的監測紡紗過程中各個階段的的棉結變化。通過檢測各個生產流程棉結變化，分析數據指導車間生產工藝，進而有效的控制和穩定紗線質量，降低采購及生產成本。

目前國內大多數棉花檢驗機構、紡織企業中，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，這對于需要生產出高質量產品的企業來說，是無法接受的。

1技術水平創新點

測試數據和MN100相當，達到國際先進水平。

主要創新點：

1.1該儀器集光、機、電、氣及計算機技術于一體，技術復雜。

1.2更加可靠穩定的梳棉傳動機構：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，提高了數據的可信度和使用價值。

1.4一體化外形設計

本產品創新的采用了一體化設計，改變了現有產品多種附件布置于機器臺面，從而影響整機外觀及，降低工作效率的現狀；為鍵盤，顯示器，打印機等附件專門設計安裝調整裝置，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（具體見下圖）美觀、實用、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棉結類型及分類統計

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、鼠標）、電子秤、打印機、機架單元、分梳單元、負壓單元、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棉結測試儀工作原理

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

4 國內外同類技術或產品對比分析報告

目前國外有一些公司有測試棉結的儀器，在這些儀器當中，自動化程度較高的產品主要來自于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），MESDAN的NATI,長嶺的和YG091為主。

表1棉結基本性能對比

表2 棉結輸出參數對比

5檢測技術比較

所有的棉結測試儀都有一個對棉纖維進行開松然后利用光學測試的過程，開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要少很多，其纖維分離裝置也只分離纖維，對雜質和微塵不做處理，分梳輥為一級，測試量比AFIS多。

aQura棉結測試儀采用了其專有的高速氣流機械分離器(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，得到棉結的數量和信息。

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

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aQura及NATI類似。

6分梳機構比較

CN200的棉結開梳棉機構，是長嶺借鑒梳棉機原理，利用設計棉結雜質分析儀的成功經驗，獨創完成的（已經申請專利），其具有以下特點：

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有的AMI技術，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，經過比較，經過一級分梳，短絨可能增加2%，所以長嶺的CN200對原棉的測試結果更加真實。

6.4 棉結檢測單元比較

長嶺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。

在信號分析方法上，采用雙路比較測試方法，同時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，處理技術不詳。

7實驗數據

7.1對比試驗

樣機完成后，我們產品組在樣機做了大量實驗，詳細如下：

7.1.1測試方法

1）針對棉結指標特點，選擇具有代表性的、不同品質和不同種類的標準棉樣、業務棉條各若干，原棉平衡24小時以上；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性，在兩種機器上測試同種棉樣時，保證同一人操作，并保證棉樣開松手法盡量相同。

2）準確性測試時，為保證測試結果的準確性，每個棉樣連續測量4次結果的平均值作為該棉樣一個測試循環的測試結果，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

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

CN200棉結測試儀的研制成功，是棉花檢測領域又一次重大突破，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。該儀器在紡織企業的需求比較迫切，必然會為我國棉花檢驗體制改革做出重大貢獻。