长岭纺织电子研究所 刘卫东

CN200棉结测试仪是长岭纺电开发的一款专门测试棉花棉结指标的仪器，可有效的监测纺纱过程中各个阶段的的棉结变化。通过检测各个生产流程棉结变化，分析数据指导车间生产工艺，进而有效的控制和稳定纱线质量，降低采购及生产成本。

目前国内大多数棉花检验机构、纺织企业中，仍然采用人工方法测试棉结指标，不仅效率低下，而且测试结果误差大，重复性差，这对于需要生产出高质量产品的企业来说，是无法接受的。

1技术水平创新点

测试数据和MN100相当，达到国际先进水平。

主要创新点：

1.1该仪器集光、机、电、气及计算机技术于一体，技术复杂。

1.2更加可靠稳定的梳棉传动机构：CN200棉结测试仪也采用了开松和光学测量的方法，在开松时，使用了独有的两级分梳、顺向梳理的方法（专利），保证了对棉纤维和棉结影响最少，光学传感器测试的是棉结和纤维的遮光量，原理和印度aQura及MESDAN的NATI类似。

1.3测试数据尽量和MN100相当，提高了数据的可信度和使用价值。

1.4一体化外形设计

本产品创新的采用了一体化设计，改变了现有产品多种附件布置于机器台面，从而影响整机外观及，降低工作效率的现状；为键盘，显示器，打印机等附件专门设计安装调整装置，最大限度的减少机器台面上附件数量，提高了机器的整体性和保养维护便易性（具体见下图）美观、实用、方便可靠。

1.5人机界面：CN200监控软件基于Windows操作系统，操作方便，适合中国人使用，具有诊断功能，可以方便对仪器进行诊断。

2 主要性能指标

2.1 测试范围：原棉、棉条

2.2 测试容量：5g原棉/10g棉条　

2.3 棉结测试输出

2.3.1棉结个数

2.3.2每克棉结数

2.3.3棉结尺寸分布图

2.3.4棉结类型及分类统计

2.3.5各参数的统计值(平均值、最大、最小、SD，CV%)

2.4 棉结测试指标

2.4.1测试范围：50-3000μm

2.4.2测试灵敏度：50μm

2.4.3 测试误差：±50μm

2.5 使用环境：

温度20 ℃±5 ℃

湿度60 %RH±15 %RH

2.6 测试速度：≤5min

3仪器组成及工作原理

3.1该仪器主要由计算机系统（含显示器、键盘、鼠标）、电子秤、打印机、机架单元、分梳单元、负压单元、电源、控制单元、检测单元、气路单元等组成，以下为工作原理示意图。

工作原理示意图

3.2棉结测试仪工作原理

棉纤维在通过梳棉及开松机构开梳以后，形成近似单纤维流，在负压的作用下通过棉结光电传感器进行检测，不能梳开的棉结会产生比较大的遮光，单根的纤维会产生较小的遮光，棉结信号处理器对遮光的幅度和时间以进行分析可获得棉结的数量和尺寸信息，最后经由计算机整理汇总后输出。

4 国内外同类技术或产品对比分析报告

目前国外有一些公司有测试棉结的仪器，在这些仪器当中，自动化程度较高的产品主要来自于USTER、PREMIER、MESDAN和长岭，其中有一些是棉结测试仪，也有一些同时能够测试两个指标，虽然测试的方法相差较大，但有个一共同点就是都采用了光学的方法，由于观察的角度和对纤维的处理方法不同，在结构和在上有较大的差别。

以下将长岭CN200棉结测试仪（以下简称CN200）和在国内销售的几种棉结或者短绒率测试仪器进行技术比对，其中以USTER的AFIS PRO纺织工艺控制系统（有短绒率）、 MN100、PREMIER 的aQura（有短绒率），MESDAN的NATI,长岭的和YG091为主。

表1棉结基本性能对比

表2 棉结输出参数对比

5检测技术比较

所有的棉结测试仪都有一个对棉纤维进行开松然后利用光学测试的过程，开松的程度和方法有很大的差别，得到的数据不尽相同，但在趋势上是基本一致的。

对于USTER的AFIS PRO纺织工艺控制系统，它是一个真正的单纤维测试系统，其专有的单纤维分离器（专利）能够将纤维、杂质和微尘进行分离，然后分别进行测量，对棉结的测量是通过测量其通过光学通道时所引起的散射，得到其大小和数量的信息。

MN100是在NEP720的基础上发展起来的，其测试参数比AFIS要少很多，其纤维分离装置也只分离纤维，对杂质和微尘不做处理，分梳辊为一级，测试量比AFIS多。

aQura棉结测试仪采用了其专有的高速气流机械分离器(AMI) （专利），其采用了三级刺辊，逆向梳理的方法将棉纤维开松成纤维薄层，高速地通过光电传感器，得到棉结的数量和信息。

MESDAN的NATI采用了类似转杯纺的分梳辊，直接对喂入的棉条进行开松、梳理和除杂，采用和aQura相似的光学测试原理进行棉结测试。

长岭的YG091则采用了对棉条进行牵伸的方法进行开松，其牵伸比和前面几个相比小了很多，其带来的好处是测试量大。棉结测试采用CCD相机照相，用图像分析的方法获取棉结信息。

CN200也采用了开松和光学测量的方法，在开松时，使用了独有的两级分梳、顺向梳理的方法（专利），保证了对棉纤维和棉结影响最少，光学传感器测试的是棉结和纤维的遮光量，原理和aQura及NATI类似。

6分梳机构比较

CN200的棉结开梳棉机构，是长岭借鉴梳棉机原理，利用设计棉结杂质分析仪的成功经验，独创完成的（已经申请专利），其具有以下特点：

6.1琴键式弹性加压，顺向喂给方式;

6.2两级分梳结构

6.3三级固定梳理板

aQura的棉结分梳机构采用其专有的AMI技术，采用三级分梳，分梳越多，对原棉的破坏更大，测试结果越不准确，经过比较，经过一级分梳，短绒可能增加2%，所以长岭的CN200对原棉的测试结果更加真实。

6.4 棉结检测单元比较

长岭CN200棉结检测单元采用了双路激光检测技术，减少了温漂对电路的影响，同时对棉结的遮光信号进行I/V转换和对数压缩，保证了小信号不淹没，大信号不失真。

在信号分析方法上，采用双路比较测试方法，同时测定棉结的速度和遮光量，得到棉结的完整信息，硬件采用DSP处理器完成。

aQura采用了单路激光检测技术，处理技术不详。

7实验数据

7.1对比试验

样机完成后，我们产品组在样机做了大量实验，详细如下：

7.1.1测试方法

1）针对棉结指标特点，选择具有代表性的、不同品质和不同种类的标准棉样、业务棉条各若干，原棉平衡24小时以上；棉条不做平衡，取样后直接测试。为保证测试结果公正性和客观性，在两种机器上测试同种棉样时，保证同一人操作，并保证棉样开松手法尽量相同。

2）准确性测试时，为保证测试结果的准确性，每个棉样连续测量4次结果的平均值作为该棉样一个测试循环的测试结果，共测试测试14种棉样，记录测试数据，与MN100测试数据做对比。

7.1.2 测试项目

对CN200测试仪的性能指标进行测试，比较和分析的内容如下：

a)棉结指标的重复性结果。

b)棉结指标和进口机器的相符性

7.2 测试数据

从以下数据对比表、数据对比曲线可以看出，CN200数据与MN100测试数据测试数据趋势相同且数据值相当。

表3

图1数据对比曲线

7.3 测试结论

棉结测试指标的重复性、稳定性及正确性和进口机器相当,大多数试样的测量结果趋势一致，相符性较好。

8 结束语

CN200棉结测试仪的研制成功，是棉花检测领域又一次重大突破，该仪器填补了国内空白，为公司棉花检测仪系列增加了新的成员。该仪器在纺织企业的需求比较迫切，必然会为我国棉花检验体制改革做出重大贡献。