易宏+高玉斌+杜四海

摘要：為了提高檢驗流程的智能化，開發(fā)了自動計算纖維成分含量的系統(tǒng)，首先采用RS-232串口線將電子天平和計算機建立物理連接，然后開發(fā)應用軟件實現(xiàn)電子天平與計算機的交互，先直接讀取電子天平上的稱量數(shù)據(jù)，再用計算機上的應用軟件代碼計算出纖維成分含量。系統(tǒng)的開發(fā)和應用提高了檢驗流程的智能化程度和檢驗效率，簡化了檢驗流程，避免了人工讀數(shù)的誤差，保證了數(shù)據(jù)的溯源性。

關(guān)鍵詞：智能化；纖維成分含量；電子天平；計算機

引言

在纖維成分化學法定量分析的過程中，檢驗員首先需要在電子天平上稱量不同步驟處理前后纖維的質(zhì)量，然后將人工讀取的數(shù)據(jù)手寫填入紙質(zhì)原始記錄，最后將紙質(zhì)原始記錄的數(shù)據(jù)人工錄入到電腦，按照公式進行計算，這一系列操作存在一定的弊端。其一，人工讀取、記錄數(shù)據(jù)會因各個檢驗員的操作習慣不一樣而存在差異，增加了出現(xiàn)誤讀、錯寫、錄錯等錯誤的發(fā)生，從而影響數(shù)據(jù)的準確性。其二，手寫記錄的數(shù)據(jù)也會因個人因素出現(xiàn)字跡潦草、手工篡改、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移甚至是編造數(shù)據(jù)或其他一些不可溯源的問題，造成檢驗結(jié)果的不準確，不僅會增加后續(xù)的復核和審核的檢查、校驗工作，還可能會增加復驗、復檢等檢驗流程，從而影響準確率和及時率。為了有效避免人工讀取的誤差，保證數(shù)據(jù)的溯源性，提高檢驗效率，簡化檢驗流程，本文開發(fā)了自動計算纖維成分的系統(tǒng)，該系統(tǒng)實現(xiàn)電子天平與計算機的相互通信訪問，自動讀取電子天平稱量數(shù)據(jù)和計算纖維成分含量。

1 自動計算纖維成分系統(tǒng)的組成

一種計算纖維成分含量的系統(tǒng)由電子天平、RS-232串口線、應用軟件和計算機組成如圖1所示。RS-232串口線將電子天平和計算機建立物理連接，應用軟件實現(xiàn)電子天平與計算機的交互，先直接讀取電子天平上的稱量數(shù)據(jù)，再用計算機上的應用軟件代碼計算出纖維成分含量[1]。

2 自動計算纖維成分系統(tǒng)的工作原理

在C#環(huán)境下編寫與電子天平組成的下位機通信的應用軟件上位機系統(tǒng)，主要包括串行通信設(shè)計和數(shù)據(jù)分析部分模塊設(shè)計。當電子天平為讀取數(shù)據(jù)狀態(tài)時，上位機將發(fā)送指定的命令給下位機，下位機收到正確的命令格式后，將以字符串的形式反饋電子天平讀取數(shù)據(jù)給應用軟件，應用軟件解讀字符串，自動讀取電子天平數(shù)據(jù)[2]。自動讀取數(shù)據(jù)后，在C#環(huán)境下編寫代碼實現(xiàn)纖維成分含量的自動計算。

紡織品定量化學分析采用化學溶解法和物理手工分解法。編寫化學溶解法和物理法的基礎(chǔ)計算公式代碼后，根據(jù)試驗數(shù)據(jù)、纖維組分、定性方法標準、纖維成分定量方案、樣品纖維成分定量具體方案、定量方法標準、不同組分纖維公定回潮率、不同組分纖維修正系數(shù)變化的計算公式自動計算纖維成分含量。

2.1 化學溶解法計算公式編寫原理

化學溶解法計算公式以凈干質(zhì)量為基礎(chǔ)，考慮公定回潮率或預處理中非纖維物質(zhì)和纖維物質(zhì)的損失率的因素編寫[3]。

（1）以凈干質(zhì)量為基礎(chǔ)的計算公式如公式（1）所示。

式中：P為不溶組分凈干質(zhì)量分數(shù)，%；m0為試樣的干燥質(zhì)量，g；m1為殘留物的干燥質(zhì)量，g；d為不溶組分的質(zhì)量變化修正系數(shù)。

（2）以凈干質(zhì)量為基礎(chǔ)，結(jié)合公定回潮率的計算公式如（2）所示。

式中：PM為結(jié)合公定回潮率的不溶組分百分率，%；P為凈干不溶組分百分率，%；a1為可溶組分的公定回潮率，%；a2為不溶組分的公定回潮率，%。

（3）以凈干質(zhì)量為基礎(chǔ)，結(jié)合公定回潮率以及預處理中非纖維物質(zhì)和纖維物質(zhì)的損失率的計算公式如（3）所示。

式中：PA為混合物中凈干不溶組分結(jié)合公定回潮率及非纖維物質(zhì)去除率的百分率，%；P為凈干不溶組分百分率，%；a1為可溶組分的公定回潮率，%；a2為不溶組分的公定回潮率，%；b1為預處理中可溶纖維物質(zhì)的損失率，和/或可溶組分中非纖維物質(zhì)的去除率，%；b2為預處理中不溶纖維物質(zhì)的損失率，和/或不溶組分中非纖維物質(zhì)的去除率，%。

2.2 物理手工分解法計算公式編寫原理

不考慮預處理過程中纖維質(zhì)量的損失，纖維凈干質(zhì)量分數(shù)計算公式如下：

3 自動計算纖維成分系統(tǒng)的應用實例

以三組分纖維樣品為例，計算纖維成分含量的應用軟件界面見圖2。

如圖2所示，填寫測試三組分樣品的纖維定性方法：溶氨綸，不溶萊賽爾纖維，不溶聚酯纖維；定量方法標準：FZ/T 01095—2002（化學溶解法）中二甲基甲酰胺法，根據(jù)填寫內(nèi)容系統(tǒng)自動得出氨綸、萊賽爾和聚酯纖維的公定回潮率分別為1.3、10.0和0.4，萊賽爾和聚酯纖維修正系數(shù)為1.00和1.01。電子天平分別稱量1號試樣和瓶子質(zhì)量后，點擊界面“試樣+瓶重”右側(cè)空格自動輸入稱量數(shù)據(jù)24.4535g；稱量1號瓶子質(zhì)量后，點擊界面“瓶重”右側(cè)空格自動輸入稱量數(shù)據(jù)23.7694g；稱量1號試樣和坩堝質(zhì)量后，點擊界面“試樣+坩堝重”右側(cè)空格自動輸入稱量數(shù)據(jù)24.4289g；稱量1號坩堝質(zhì)量后，點擊界面“坩堝重”右側(cè)空格自動輸入稱量數(shù)據(jù)23.7681g。根據(jù)得到數(shù)據(jù)系統(tǒng)自動計算出試樣干重為0.6841g，不溶物干重為0.6608g。根據(jù)代碼編寫的計算軟件計算出1號瓶氨綸的凈干含量百分率為2.93%，萊賽爾纖維和聚酯纖維的凈干含量百分率分別為49.29%、47.78%；數(shù)值修約后，氨綸、萊賽爾和聚酯纖維的凈干含量百分率分別為2.9%、49.3%和47.8%；結(jié)合公定回潮率修約后的纖維含量百分率分別為2.8%、51.6%和45.6%。

4 自動計算纖維成分系統(tǒng)的優(yōu)點

利用自動計算纖維成分系統(tǒng)解決檢驗工作中準確率和及時率的弊端，給檢驗工作帶來方便、快捷，具有許多優(yōu)點。

（1）優(yōu)化檢驗流程：優(yōu)化后的檢驗流程：收樣→定性→定量與錄入合并（試驗數(shù)據(jù)按試驗溶解分拆步驟稱量后自動錄入到檢務系統(tǒng)）→打印錄入的原始記錄→出證。流程優(yōu)化后保證原始數(shù)據(jù)的溯源性，減少數(shù)據(jù)錯誤，減少復核員核對錄入數(shù)據(jù)的工作量，提高工作效率。

（2）規(guī)范原始記錄：由手寫原始記錄變?yōu)殡娔X記錄后打印，在完善補充原始記錄信息的前提下節(jié)約原始記錄用紙，對試驗過程涉及到的儀器設(shè)備、標準方法、試驗時間等細節(jié)進行規(guī)范化管理，保證原始信息的真實性和有效性。

（3）結(jié)果預判，解決復核員看顯微鏡時定性與定量含量不能統(tǒng)一的問題：新系統(tǒng)可以查看檢驗員初步定量結(jié)果，復核員在對纖維成分定性時通過預估纖維含量對檢驗員初步定量結(jié)果進行預判，及時發(fā)現(xiàn)檢驗員定量結(jié)果明顯異常的情況，有效預防差錯。

參考文獻：

[1] 黃志鋒，湛騰西，趙旭.一種用于電子天平的自動讀數(shù)和數(shù)據(jù)通信裝置：CN 201120167678.0[P].2012-01-25.

[2] 賈宏雨. 基于無線網(wǎng)絡(luò)的紡織品檢測數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)[D].東華大學，2014.

[3] GB/T 2910.1—2009/ISO 1833-1：2006 紡織品 定量化學分析第1部分：試驗通則[S].

（作者單位：廣州纖維產(chǎn)品檢測研究院）