文/任志博

1 引言

無(wú)論是在毛紡還是棉紡的生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)紗線的條干均勻度的測(cè)試和把控都十分關(guān)鍵，它直接影響到了生產(chǎn)紗線的質(zhì)量。目前世界上各大紡織企業(yè)都用條干均勻度測(cè)試儀來(lái)檢測(cè)生產(chǎn)的紗線的均勻度情況，條干均勻度測(cè)試儀是一種測(cè)量不同品種紗線纖維軸向不勻和控制生產(chǎn)紗線半成品質(zhì)量、成品質(zhì)量的高效儀器，它在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展經(jīng)歷了一次又一次的技術(shù)革新[1]。目前，條干均勻度測(cè)試儀在技術(shù)方面已經(jīng)發(fā)展得比較迅速，可以使用高新數(shù)字技術(shù)來(lái)完成紗線質(zhì)量的檢測(cè)，更加準(zhǔn)確，屬于紡織高新儀器[2]。本文主要以調(diào)查分析的研究方法研究了條干均勻度測(cè)試儀在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)了目前主要存在沒(méi)有專門研究條干均勻度測(cè)試儀的平臺(tái)、外部力量難以干預(yù)、技術(shù)參數(shù)和數(shù)據(jù)接口不開放、我國(guó)紡織企業(yè)缺乏核心開發(fā)技術(shù)能力等問(wèn)題，探討了解決儀器發(fā)展問(wèn)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(chǎn)生原因

觀察一定長(zhǎng)度的紗線，就會(huì)發(fā)現(xiàn)紗線的粗細(xì)并不是完全均勻的，有粗節(jié)也有細(xì)節(jié)，粗細(xì)節(jié)連續(xù)不斷且沒(méi)有規(guī)律，這就是紗線條干不勻的表現(xiàn)[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(xì)長(zhǎng)度，條干均勻度是在棉紡和毛紡生產(chǎn)中檢測(cè)紗線的重要指標(biāo)[4]。

紗線條干不勻產(chǎn)生的原因一般有以下幾種：

一是因?yàn)槔w維的原料品種不同而在生產(chǎn)中加工成的紗線均勻度不同。二是因?yàn)榧徏喌墓に噮?shù)設(shè)置不當(dāng)導(dǎo)致生產(chǎn)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(shè)置不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致出來(lái)的紗條條干不勻，出現(xiàn)粗細(xì)節(jié)現(xiàn)象。三是由于紡紗設(shè)備自身有故障導(dǎo)致紗線不勻，如：紡紗設(shè)備的羅拉彎曲或者齒輪損壞等，導(dǎo)致紗線產(chǎn)生周期性不勻。

2.2 評(píng)判紗線條干質(zhì)量指標(biāo)

評(píng)判紗線條干不勻有以下幾種指標(biāo)：一是CV值，它又稱Coefficient of Variation，指的是每單位長(zhǎng)度紗線的重量變化系數(shù)，是表示紗條干不均勻性的值之一，并且可以計(jì)算紗線線密度的不均勻性和隨機(jī)不均勻[5]。二是生產(chǎn)中的棉結(jié)和粗細(xì)節(jié)是常見的缺陷。其中粗細(xì)節(jié)的數(shù)量與CV值正相關(guān)，這會(huì)影響織物外觀質(zhì)量和棉結(jié)數(shù)量，與CV值沒(méi)有直接關(guān)系。三是不均勻的曲線，英文名稱是Diagram。通過(guò)觀察不均勻曲線圖，可以更直觀地看到變化規(guī)律，才能采取進(jìn)一步解決條干不勻的問(wèn)題[6]。

2.3 測(cè)試紗線條干不勻的方法

常用的檢測(cè)紗線條干的方法有：黑板條干法、測(cè)長(zhǎng)稱重法、電容式條干法和光電式條干法。比較傳統(tǒng)的測(cè)試方法是黑板條干法、測(cè)長(zhǎng)稱重法，測(cè)試方法較為簡(jiǎn)單，但是很容易受主觀影響，測(cè)試不夠穩(wěn)定和精準(zhǔn)。而用電容式和光電式兩種儀器測(cè)試紗線條干則更為準(zhǔn)確和穩(wěn)定。

3 條干均勻度測(cè)試儀的發(fā)展概述

3.1 國(guó)外條干均勻度測(cè)試儀的發(fā)展現(xiàn)狀

在國(guó)際上，條干均勻度測(cè)試儀仍然是以烏斯特公司的產(chǎn)品為主，在1984年它生產(chǎn)出了USTER GGP，它是世界上第一臺(tái)用于測(cè)試粗紗紗線的儀器。烏斯特隨后發(fā)展到21世紀(jì)并開發(fā)了烏斯特TESTER 5系列紗線檢測(cè)系統(tǒng)。作為綜合測(cè)試設(shè)備，USTER TESTER 5安裝了光電式異纖傳感器和電子清紗器檢測(cè)頭，可以十分準(zhǔn)確高效地檢測(cè)并分析紗線里的各種雜質(zhì)異物。然后專門面向中國(guó)紡織企業(yè)和工廠，烏斯特公司還生產(chǎn)十分具有成本效益的USTER ME100儀器，它具有精確測(cè)試關(guān)鍵質(zhì)量參數(shù)（紗線均勻性、紗線疵點(diǎn)等）的能力[7]。

烏斯特公司在產(chǎn)品技術(shù)層面不斷創(chuàng)新，最新開發(fā)出的產(chǎn)品USTER TESTER 6條干均勻度測(cè)試儀已經(jīng)走到了現(xiàn)在技術(shù)層面的頂端。USTER TESTER 6條干均勻度測(cè)試儀不僅安裝了最新的數(shù)字電容傳感器CS，在測(cè)量的精準(zhǔn)度和速度上都達(dá)到了新的巔峰。操作人員還可以使用毛羽長(zhǎng)度傳感器結(jié)合OH更加精準(zhǔn)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(cè)試結(jié)果，如紗線支數(shù)、灰塵和雜質(zhì)、直徑偏差等測(cè)試結(jié)果，這樣一來(lái)，操作工藝員可以十分清楚直觀地看到生產(chǎn)工藝中需要改進(jìn)和注意的地方，進(jìn)一步提高了生產(chǎn)效率。

3.2 國(guó)內(nèi)條干均勻度測(cè)試儀的發(fā)展現(xiàn)狀

在國(guó)內(nèi)條干均勻度測(cè)試儀的開發(fā)和研究中，主要代表是陜西寶雞長(zhǎng)嶺紡織機(jī)電科技有限公司和蘇州長(zhǎng)風(fēng)科迪安有限公司，生產(chǎn)的CT（陜西長(zhǎng)嶺）系列，YG133、YG131、YG135、YG136都十分受到我國(guó)紡織工廠的青睞。與國(guó)外生產(chǎn)的條干均勻度測(cè)試儀相比，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的這類儀器主要的問(wèn)題是只具有單一的測(cè)試功能，測(cè)試精度不夠高，而且儀器檢測(cè)的數(shù)據(jù)不可以直觀地體現(xiàn)出紗線條干不勻，這種狀況為我們?cè)谠擃I(lǐng)域的研究提供了很大的空間。

目前，國(guó)內(nèi)的蘇州長(zhǎng)風(fēng)公司2015年新生產(chǎn)的CFE500全自動(dòng)綜合測(cè)試儀、YG139和YG139BA條干均勻度測(cè)試儀等在模塊智能技術(shù)方面已經(jīng)發(fā)展得較為先進(jìn)了，它們屬于新一代高性能條干儀，在模塊化的設(shè)計(jì)下，有光電式和電容式兩種傳感器，同時(shí)具有多個(gè)測(cè)試單元，可以根據(jù)具體紗線測(cè)試要求隨意組合，測(cè)試結(jié)果采用數(shù)據(jù)庫(kù)格式儲(chǔ)存，統(tǒng)計(jì)分析能力十分強(qiáng)大。

在儀器價(jià)格方面，由于國(guó)外儀器配置的配件和軟件模塊比較先進(jìn)，價(jià)格普遍較高，價(jià)格約為30萬(wàn)～100萬(wàn)元不等，國(guó)內(nèi)儀器的總價(jià)格是大約10萬(wàn)～30萬(wàn)元。國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品的2～3倍價(jià)格差異為國(guó)家測(cè)試人員的研發(fā)提供了巨大的市場(chǎng)空間。幾十年來(lái)，中國(guó)一直在研究和生產(chǎn)紡織品測(cè)試儀器。通過(guò)觀察中國(guó)生產(chǎn)的絕大多數(shù)紡織品測(cè)試儀器，它們都是借鑒了國(guó)外的紡織檢測(cè)儀器。此外，我國(guó)在生產(chǎn)制造方面還有待提高，這使得中國(guó)的紡織品測(cè)試儀器很難走出去，在世界紡織測(cè)試儀器市場(chǎng)中發(fā)展起來(lái)還有很長(zhǎng)的一段路走。

4 條干均勻度測(cè)試儀發(fā)展中存在的問(wèn)題

目前各個(gè)國(guó)家和相關(guān)紡織器械企業(yè)把條干均勻度測(cè)試儀當(dāng)作紡織專用測(cè)試儀器中最重要的點(diǎn)來(lái)競(jìng)爭(zhēng)，所以技術(shù)保密和不分享的狀態(tài)也是目前整個(gè)市場(chǎng)常態(tài)，極大地阻礙了紗線條干檢測(cè)技術(shù)的研究和進(jìn)一步發(fā)展。所以，在這種環(huán)境下，條干均勻度測(cè)試儀的發(fā)展中主要存在以下幾個(gè)問(wèn)題。

第一，沒(méi)有專門研究條干均勻度測(cè)試儀的平臺(tái)，很難獲得所需的基本數(shù)據(jù)。第二，外部力量難以干預(yù)，技術(shù)遏制和溝通困難，技術(shù)參數(shù)和數(shù)據(jù)接口不開放，二次開發(fā)是不可能的。第三，由于所有儀器都是針對(duì)企業(yè)用戶的，因此只能在測(cè)試過(guò)程中設(shè)置簡(jiǎn)單的條件參數(shù)，而無(wú)法調(diào)整采樣頻率，數(shù)據(jù)處理方法和光譜模式調(diào)整等基本參數(shù)。第四是外國(guó)儀器現(xiàn)在可以用軟件取代原有器械硬件中實(shí)現(xiàn)的功能指標(biāo)。因此，企業(yè)必須研究和開發(fā)核心技術(shù)才能不斷發(fā)展，而這正是許多國(guó)內(nèi)公司的弱點(diǎn)，缺乏核心開發(fā)技術(shù)能力，我國(guó)研究所和高等院校的研究成果和研究技術(shù)也沒(méi)有開放出來(lái)，所以我國(guó)在研究和開發(fā)條干均勻度測(cè)試儀核心技術(shù)方面還有很長(zhǎng)的一段路走。

5 改善條干均勻度測(cè)試儀發(fā)展問(wèn)題的策略

一是要推出具有本土特色的設(shè)備儀器。中國(guó)的紡織檢測(cè)設(shè)備很難在世界紡織檢測(cè)儀器市場(chǎng)中穩(wěn)定地發(fā)展起來(lái)，所以我國(guó)的紡織測(cè)試設(shè)備不僅僅只是一味地宣傳價(jià)格實(shí)惠，更重要的是要推出具有我們自己原創(chuàng)設(shè)計(jì)的設(shè)備產(chǎn)品。同時(shí)我們也應(yīng)該看到，目前的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試設(shè)備不再僅僅只是一種測(cè)試方法，而是已成為紡織公司信息管理系統(tǒng)的一部分。

二是要研制全數(shù)字化條干均勻度測(cè)試儀和虛擬儀器。近年來(lái)國(guó)家紡織檢測(cè)儀器制造商開發(fā)了許多新的設(shè)備產(chǎn)品。計(jì)算機(jī)技術(shù)也已開始應(yīng)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(jìn)行改進(jìn)。在目前通過(guò)計(jì)算機(jī)與紡織儀器持續(xù)高科技集成的過(guò)程中，如果將計(jì)算機(jī)用作平臺(tái)，則使用計(jì)算機(jī)硬件和軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)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(jìn)一步提高精度和靈活性，功能性和操作性也更加強(qiáng)大。然后設(shè)置的原始數(shù)據(jù)可以保存在計(jì)算機(jī)上，將來(lái)可以連續(xù)使用。軟件根據(jù)不同的算法獲取參數(shù)指標(biāo)，便于數(shù)據(jù)處理技術(shù)的研究，相對(duì)應(yīng)的模塊算法革新就會(huì)對(duì)應(yīng)著條干均勻度測(cè)試儀的更新。最后虛擬儀器的建立意味著研究環(huán)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(duì)不同條件下測(cè)試結(jié)果的對(duì)比能力，進(jìn)一步優(yōu)選技術(shù)方案，而且會(huì)促生新的條干均勻度測(cè)試儀，快速形成產(chǎn)業(yè)化，進(jìn)一步促進(jìn)了條干儀器的發(fā)展和紡織器械技術(shù)的發(fā)展。

6 結(jié)語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，紡織設(shè)備將不斷與計(jì)算機(jī)先進(jìn)技術(shù)相融合，虛擬儀器功能將更加強(qiáng)大，虛擬儀器測(cè)量將得到廣泛開發(fā)和應(yīng)用。使用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算能力取代手動(dòng)計(jì)算和復(fù)雜分析，以完成平時(shí)故障常規(guī)診斷，這樣來(lái)取代人工復(fù)雜的計(jì)算和分析。使用計(jì)算機(jī)診斷不均勻問(wèn)題不僅確保準(zhǔn)確性，而且還方便快捷，有效地提高企業(yè)的生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益。因此，企業(yè)開發(fā)一種診斷紗線不均勻的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更為實(shí)用。