棉纖維雜質(zhì)儀器檢驗(yàn)的基本原理

袁光輝

摘 要：自棉花作為紡織的原料被人類利用以來，就一直是全世界各個(gè)國家重要的經(jīng)濟(jì)作物物資。不論是傳統(tǒng)的小農(nóng)式紡織業(yè)，還是現(xiàn)代機(jī)器化大生產(chǎn)下的紡織業(yè)，在紡織過程棉花纖維的性能對紡織產(chǎn)品的質(zhì)量都有著重要的影響。本文首先敘述了我國紡織業(yè)以及棉纖維檢驗(yàn)的發(fā)展?fàn)顩r，并對兩種不同原理的棉纖維雜質(zhì)檢驗(yàn)儀器的基本原理進(jìn)行了對比和分析。

關(guān)鍵詞：棉纖維雜質(zhì)；儀器檢驗(yàn)；基本原理；XJ128快速棉纖維性能測試儀

在棉紡織工業(yè)中，棉花作為紡織產(chǎn)品的原材料，占到了整個(gè)棉紡織企業(yè)成本的百分之七十以上。同時(shí)，不同品種、產(chǎn)地以及采摘處理方式不同的棉花纖維的纖維性能也是各不相同的。所以，對棉花纖維的雜質(zhì)檢驗(yàn)不僅對棉花纖維的質(zhì)量有著決定性的作用，棉花纖維雜質(zhì)檢驗(yàn)的水平也關(guān)乎一國紡織業(yè)和棉花貿(mào)易的發(fā)展。

一、我國的棉纖維檢驗(yàn)

最初我國的棉纖維檢驗(yàn)采取傳統(tǒng)的人工分揀方法，依靠手扯法來對棉花樣本中棉纖維的長度來進(jìn)行測評，棉花的品級也是采取感官目測比色的方法進(jìn)行。對于含水率及含雜率的測量，也大多是根據(jù)檢測人員的經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行手感測定或目測測定。可以說在這一階段，我國的棉纖維檢驗(yàn)是十分粗糙的。隨著改革開放的進(jìn)一步推進(jìn)以及中國加入世界貿(mào)易組織的推動(dòng)和影響，中國的各個(gè)產(chǎn)業(yè)與國際接軌的程度越來越高，紡織業(yè)以及棉花貿(mào)易也開始了與世界各國的互通有無。這時(shí)，西方一些國家的先進(jìn)原棉雜質(zhì)檢測儀器被引入國內(nèi)，國內(nèi)的棉纖維檢測開始走上機(jī)械化道路。

二、基于不同原理的棉纖維雜質(zhì)檢測儀

在棉花的收購與交易中，對棉花的含雜量、含水量以及棉花纖維的長度等的檢驗(yàn)一直以來就是我國對棉花品質(zhì)進(jìn)行綜合評定的主要構(gòu)成部分。最終原棉的每噸交易價(jià)格主要是由長度、品級、含水率以及含雜率來決定。

我國對棉花纖維各項(xiàng)性能的測試儀器根據(jù)其所基于的原理不同，大致可以分為兩類：一類是基于機(jī)械空氣動(dòng)力學(xué)原理，利用機(jī)械部件的高速運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)氣流，將原棉中的棉纖維與雜質(zhì)互相分離，然后分別進(jìn)行稱重，以計(jì)算原棉樣本中的雜質(zhì)含量；一類是結(jié)合了現(xiàn)代的圖像分析技術(shù)，不需要對原棉樣本中的棉纖維和雜質(zhì)進(jìn)行機(jī)械分離，只需利用圖像處理技術(shù)對原棉樣本進(jìn)行圖像采集，再利用相應(yīng)的計(jì)算機(jī)對圖像進(jìn)行分析，得到雜質(zhì)的百分含量和雜質(zhì)粒數(shù)等指標(biāo)。利用第一種原理的原棉雜質(zhì)分析機(jī)有Y101 型原棉雜質(zhì)分析機(jī)（國產(chǎn)）、YG041 型原棉雜質(zhì)分析機(jī)（國產(chǎn)）、AFIS PRO 紡織工藝過程控制系統(tǒng)（瑞士烏斯特公司產(chǎn)）；利用第二種原理的機(jī)器中，瑞士烏斯特公司生產(chǎn)的HVI棉纖維大容量測試儀是最為典型的一類產(chǎn)品。上文所提到的，我國陜西長嶺紡織機(jī)電科技公司生產(chǎn)的XJ128快速棉纖維性能測試儀，也是利用了第二種原理。

三、兩種不同棉纖維雜質(zhì)儀器比對

（一）HVI1000大容量棉花測試儀

HIV是High Volume Instruments的縮寫，這一類別的棉纖維雜質(zhì)檢測儀器不僅滲入到了我國出入境檢驗(yàn)檢疫機(jī)構(gòu)、各大專業(yè)棉花質(zhì)量檢測機(jī)構(gòu)及棉花紡織企業(yè)等對棉花的檢測中，而且在國際上的使用范圍也十分廣泛。目前推出的HIV系列有HVI900、HVI-CLASSING、HVI-Spectrum以及最新的HVI1000型號的棉花大容量測試儀。（見圖1）

HVI1000型棉花大容量測試儀能夠?qū)υ迾颖久蘩w維的長度、長度整齊度指數(shù)、短纖維率、斷裂伸長率、斷裂比強(qiáng)度、馬克隆值等指標(biāo)進(jìn)行測試分析。HVI1000棉花大容量測試儀由獨(dú)立的基本組件組成，其中包括長度/強(qiáng)力模塊、馬克隆模塊、顏色模塊、雜質(zhì)模塊等。HVI1000棉花大容量測試儀在測試時(shí)能夠做到完全自動(dòng)化，其對原棉樣本雜質(zhì)的測量是通過數(shù)字圖像處理技術(shù)與CCD攝像技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的。計(jì)算機(jī)軟件根據(jù)所設(shè)定的圖像界限值來對獲取的圖像進(jìn)行判斷，并識別出原棉樣本表面的雜質(zhì)，再進(jìn)一步進(jìn)行雜質(zhì)所占的面積比率，從而得出雜質(zhì)含量，為原棉定級。

（二）XJ128快速棉纖維性能測試儀

XJ128快速棉纖維性能測試儀是在XJ120快速棉纖維性能測試儀的基礎(chǔ)上，結(jié)合了我國原有單項(xiàng)指標(biāo)測試儀器的研制經(jīng)驗(yàn)的，經(jīng)過不斷的改善和技術(shù)創(chuàng)新的，完全擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)自動(dòng)型極高的大容量原棉測試類產(chǎn)品。

長嶺紡電 XJ128快速棉纖維性能測試儀XJ128快速棉纖維性能測試儀由長/強(qiáng)主機(jī)（包括長度/強(qiáng)度模塊）、色征主機(jī)（包括馬克隆模塊和色澤/雜質(zhì)模塊）、主處理機(jī)、顯示器等組成。能檢測原棉樣本棉纖維的長度、長度整齊度指數(shù)、棉纖維強(qiáng)度、馬克隆值、紡紗一致性指數(shù)、黃度、反射率、雜質(zhì)面積、雜質(zhì)粒數(shù)等指標(biāo)。

XJ128快速棉纖維性能測試儀也是采用全自動(dòng)取樣以保證數(shù)據(jù)的一致性，同時(shí)，XJ128快速棉纖維性能測試儀還能做到各個(gè)模塊并行處理，提高了測試效率。通過使用數(shù)字相機(jī)，采用全新的圖像處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)雜質(zhì)指標(biāo)的測試的正確性和可靠性。

四、結(jié)論

通過對棉纖維雜質(zhì)檢驗(yàn)儀器原理的分析及對國內(nèi)外兩種棉纖維雜質(zhì)檢驗(yàn)儀器的比對，我們可以預(yù)見，在XJ128快速棉纖維性能測試儀的自動(dòng)化程度、可靠性及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)都與國外同類產(chǎn)品基本一致的現(xiàn)狀下，我國棉纖維雜質(zhì)檢驗(yàn)儀器長期以來被國外儀器所壟斷的局面已經(jīng)打破，國內(nèi)的高性價(jià)比儀器有望全面替代進(jìn)口產(chǎn)品。

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圖1 USTER HVI1000大容量棉花測試儀