條干均勻度測試儀的發展及其存在的問題研究

文/任志博

1 引言

無論是在毛紡還是棉紡的生產過程中，對紗線的條干均勻度的測試和把控都十分關鍵，它直接影響到了生產紗線的質量。目前世界上各大紡織企業都用條干均勻度測試儀來檢測生產的紗線的均勻度情況，條干均勻度測試儀是一種測量不同品種紗線纖維軸向不勻和控制生產紗線半成品質量、成品質量的高效儀器，它在國內外的發展經歷了一次又一次的技術革新[1]。目前，條干均勻度測試儀在技術方面已經發展得比較迅速，可以使用高新數字技術來完成紗線質量的檢測，更加準確，屬于紡織高新儀器[2]。本文主要以調查分析的研究方法研究了條干均勻度測試儀在國內外的發展現狀，發現了目前主要存在沒有專門研究條干均勻度測試儀的平臺、外部力量難以干預、技術參數和數據接口不開放、我國紡織企業缺乏核心開發技術能力等問題，探討了解決儀器發展問題的策略。

2 紗線條干理論概述

2.1 紗線條干不勻的定義及產生原因

觀察一定長度的紗線，就會發現紗線的粗細并不是完全均勻的，有粗節也有細節，粗細節連續不斷且沒有規律，這就是紗線條干不勻的表現[3]。條干均勻度指的是在紗線縱向方向上橫截面的均勻和粗細長度，條干均勻度是在棉紡和毛紡生產中檢測紗線的重要指標[4]。

紗線條干不勻產生的原因一般有以下幾種：

一是因為纖維的原料品種不同而在生產中加工成的紗線均勻度不同。二是因為紡紗的工藝參數設置不當導致生產的紗線不勻，如：在毛紡半精紡工序中的并條工藝中牽伸羅拉的隔距設置不當會導致出來的紗條條干不勻，出現粗細節現象。三是由于紡紗設備自身有故障導致紗線不勻，如：紡紗設備的羅拉彎曲或者齒輪損壞等，導致紗線產生周期性不勻。

2.2 評判紗線條干質量指標

評判紗線條干不勻有以下幾種指標：一是CV值，它又稱Coefficient of Variation，指的是每單位長度紗線的重量變化系數，是表示紗條干不均勻性的值之一，并且可以計算紗線線密度的不均勻性和隨機不均勻[5]。二是生產中的棉結和粗細節是常見的缺陷。其中粗細節的數量與CV值正相關，這會影響織物外觀質量和棉結數量，與CV值沒有直接關系。三是不均勻的曲線，英文名稱是Diagram。通過觀察不均勻曲線圖，可以更直觀地看到變化規律，才能采取進一步解決條干不勻的問題[6]。

2.3 測試紗線條干不勻的方法

常用的檢測紗線條干的方法有：黑板條干法、測長稱重法、電容式條干法和光電式條干法。比較傳統的測試方法是黑板條干法、測長稱重法，測試方法較為簡單，但是很容易受主觀影響，測試不夠穩定和精準。而用電容式和光電式兩種儀器測試紗線條干則更為準確和穩定。

3 條干均勻度測試儀的發展概述

3.1 國外條干均勻度測試儀的發展現狀

在國際上，條干均勻度測試儀仍然是以烏斯特公司的產品為主，在1984年它生產出了USTER GGP，它是世界上第一臺用于測試粗紗紗線的儀器。烏斯特隨后發展到21世紀并開發了烏斯特TESTER 5系列紗線檢測系統。作為綜合測試設備，USTER TESTER 5安裝了光電式異纖傳感器和電子清紗器檢測頭，可以十分準確高效地檢測并分析紗線里的各種雜質異物。然后專門面向中國紡織企業和工廠，烏斯特公司還生產十分具有成本效益的USTER ME100儀器，它具有精確測試關鍵質量參數（紗線均勻性、紗線疵點等）的能力[7]。

烏斯特公司在產品技術層面不斷創新，最新開發出的產品USTER TESTER 6條干均勻度測試儀已經走到了現在技術層面的頂端。USTER TESTER 6條干均勻度測試儀不僅安裝了最新的數字電容傳感器CS，在測量的精準度和速度上都達到了新的巔峰。操作人員還可以使用毛羽長度傳感器結合OH更加精準全方位地控制紗線毛羽[8]。除了這些，還有更加全面的功能測試結果，如紗線支數、灰塵和雜質、直徑偏差等測試結果，這樣一來，操作工藝員可以十分清楚直觀地看到生產工藝中需要改進和注意的地方，進一步提高了生產效率。

3.2 國內條干均勻度測試儀的發展現狀

在國內條干均勻度測試儀的開發和研究中，主要代表是陜西寶雞長嶺紡織機電科技有限公司和蘇州長風科迪安有限公司，生產的CT（陜西長嶺）系列，YG133、YG131、YG135、YG136都十分受到我國紡織工廠的青睞。與國外生產的條干均勻度測試儀相比，國內生產的這類儀器主要的問題是只具有單一的測試功能，測試精度不夠高，而且儀器檢測的數據不可以直觀地體現出紗線條干不勻，這種狀況為我們在該領域的研究提供了很大的空間。

目前，國內的蘇州長風公司2015年新生產的CFE500全自動綜合測試儀、YG139和YG139BA條干均勻度測試儀等在模塊智能技術方面已經發展得較為先進了，它們屬于新一代高性能條干儀，在模塊化的設計下，有光電式和電容式兩種傳感器，同時具有多個測試單元，可以根據具體紗線測試要求隨意組合，測試結果采用數據庫格式儲存，統計分析能力十分強大。

在儀器價格方面，由于國外儀器配置的配件和軟件模塊比較先進，價格普遍較高，價格約為30萬～100萬元不等，國內儀器的總價格是大約10萬～30萬元。國內外同類產品的2～3倍價格差異為國家測試人員的研發提供了巨大的市場空間。幾十年來，中國一直在研究和生產紡織品測試儀器。通過觀察中國生產的絕大多數紡織品測試儀器，它們都是借鑒了國外的紡織檢測儀器。此外，我國在生產制造方面還有待提高，這使得中國的紡織品測試儀器很難走出去，在世界紡織測試儀器市場中發展起來還有很長的一段路走。

4 條干均勻度測試儀發展中存在的問題

目前各個國家和相關紡織器械企業把條干均勻度測試儀當作紡織專用測試儀器中最重要的點來競爭，所以技術保密和不分享的狀態也是目前整個市場常態，極大地阻礙了紗線條干檢測技術的研究和進一步發展。所以，在這種環境下，條干均勻度測試儀的發展中主要存在以下幾個問題。

第一，沒有專門研究條干均勻度測試儀的平臺，很難獲得所需的基本數據。第二，外部力量難以干預，技術遏制和溝通困難，技術參數和數據接口不開放，二次開發是不可能的。第三，由于所有儀器都是針對企業用戶的，因此只能在測試過程中設置簡單的條件參數，而無法調整采樣頻率，數據處理方法和光譜模式調整等基本參數。第四是外國儀器現在可以用軟件取代原有器械硬件中實現的功能指標。因此，企業必須研究和開發核心技術才能不斷發展，而這正是許多國內公司的弱點，缺乏核心開發技術能力，我國研究所和高等院校的研究成果和研究技術也沒有開放出來，所以我國在研究和開發條干均勻度測試儀核心技術方面還有很長的一段路走。

5 改善條干均勻度測試儀發展問題的策略

一是要推出具有本土特色的設備儀器。中國的紡織檢測設備很難在世界紡織檢測儀器市場中穩定地發展起來，所以我國的紡織測試設備不僅僅只是一味地宣傳價格實惠，更重要的是要推出具有我們自己原創設計的設備產品。同時我們也應該看到，目前的實驗室測試設備不再僅僅只是一種測試方法，而是已成為紡織公司信息管理系統的一部分。

二是要研制全數字化條干均勻度測試儀和虛擬儀器。近年來國家紡織檢測儀器制造商開發了許多新的設備產品。計算機技術也已開始應用于多種儀器中，但在儀器的性能和功能方面仍需要在多功能、智能和模塊化方面進行改進。在目前通過計算機與紡織儀器持續高科技集成的過程中，如果將計算機用作平臺，則使用計算機硬件和軟件進行數據采集、數據處理和最終可視化，并且軟件和硬件是模塊化的。它可以降低制造成本，進一步提高精度和靈活性，功能性和操作性也更加強大。然后設置的原始數據可以保存在計算機上，將來可以連續使用。軟件根據不同的算法獲取參數指標，便于數據處理技術的研究，相對應的模塊算法革新就會對應著條干均勻度測試儀的更新。最后虛擬儀器的建立意味著研究環境的開放，儀器本身具有自己的促生能力。它不但能滿足研究的需要，具備對不同條件下測試結果的對比能力，進一步優選技術方案，而且會促生新的條干均勻度測試儀，快速形成產業化，進一步促進了條干儀器的發展和紡織器械技術的發展。

6 結語

隨著科學技術的不斷發展，紡織設備將不斷與計算機先進技術相融合，虛擬儀器功能將更加強大，虛擬儀器測量將得到廣泛開發和應用。使用計算機強大的計算能力取代手動計算和復雜分析，以完成平時故障常規診斷，這樣來取代人工復雜的計算和分析。使用計算機診斷不均勻問題不僅確保準確性，而且還方便快捷，有效地提高企業的生產率和經濟效益。因此，企業開發一種診斷紗線不均勻的計算機系統更為實用。