ART2C大容量棉花检测仪在纺企的应用实践

2019-10-30黄秀珍

纺织报告 2019年9期

黄秀珍

（福建福能南纺新材料有限公司，福建南平 353000）

棉花的颜色特征是评定棉花质量的重要指标，颜色级检验是棉花质量检验体制改革品级指标的核心。随着GB 1103.1—2012的正式实施，将以品级为代表的人工感官检验改为颜色级的HVI仪器法检验，棉花贸易按新标准执行。棉花是重要的纺织原料之一，对于源头的质量检验和成本把控尤为重要。为此，福建福能南纺新材料有限公司积极引进先进的ART2C全自动大容量棉花测试仪，采集HVI法与人工品级法对比，分析两种检测指标的相关性，更好地与市场接轨，为棉花采购、纺织配棉、棉花加工等提供参考，促进棉花检验仪器化发展。

1 棉花的颜色级HVI检测方法

1.1 实验仪器

印度普瑞美ART2C全自动双通道大容量棉花测试仪。该仪器有2个长度模块、2个强度模块，以及马克隆值模块、色泽和杂质模块，采用HVI模式美国农业部USDA棉花和USDA陶瓷板等标准实物校准。

1.2 实验条件

恒温恒湿环境，相对湿度：（65±2）%，温度：（21±1）℃。

1.3 检测指标

样本棉花的颜色级检测以“颜色等级前两位—杂质等级”进行表示。其中，色泽等级检测指标包括反射率（Rd）、黄度（+b）和颜色级，实现棉花色泽的量化。杂质等级的检测指标包括杂质粒数（%）、含杂面积（%）和叶屑等级。

1.4 ART2C检测原理

根据光学原理进行棉花的色泽和表面杂质含量的测量。两盏放置在窗下两旁的LED灯照射着放在窗口的棉花样品，可选单或双模块测试，色泽传感器和相机安装在样品窗口的下方和上方。传感器通过滤镜可捕捉到Rd和+b值对应的电压等级，再经分析程序转化成Rd和+b值，相机拍摄到整个样品窗口，图片经分析后得出含杂量及含杂面积。

1.5 ART2C检测流程

（1）在进行检测前要使用品级标准实物对ART2C进行校准。

（2）选择“系统测试”或“模块测试”中的“色泽/表层杂质”模块。

（3）将30～50 g样本棉花放进色杂取样器中，然后按下热敏按钮，由检测仪器将样本自动传输至检测窗口，可同时进行上、下模块的测试。

（4）将检测结果及其它相关信息实时显示，并进入下一个测试环节。

（5）测试结果自动输入并保存在数据处理系统中。

2 棉花品级人工检测方法

2.1 实验光线条件

在我国传统的棉花评级时，应在符合GB/T 13786标准的人工模拟昼光分级室或北窗射入的正常光线下进行，标准的光照条件为：照度（750±100）1x；色温（7 500±200）K；显色指数≥92。

2.2 检测依据

棉花评级检验的主要内容是对棉花的纤维成熟程度、色泽特征、轧工质量进行评定，检验标准根据检测样本的来源和成交标准不同采取差异化的检验策略：（1）按照原产国标准成交的进口棉花采用原产国的相关标准进行检验；（2）按照美国通用陆地棉标准成交的进口棉花采用美国棉花标准进行检验；（3）按照我国棉花品级标准成交的国产棉采用我国的相关标准进行检验；（4）根据小样成交的棉花，则按照小样进行检验。

2.3 检测流程

（1）对待检样本做好登记、整理工作，按照批次不同放置于分级室内。待样本棉花自然松弛、恢复原状后开始进行检验。

（2）棉花评级检验工作应当由2名人员共同进行，从而避免单人检验因主观感觉而造成的检验结果偏差。

（3）在进行棉花品级检验之前，检验人员首先应自行观察样本与颜色级标准实物，熟记检验标准，并对样本的品级条件和界限有一个大致的掌握。

（4）在评级检验工作中，如果使用自然昼光进行检验，需要检验人员轻轻抓起样本并将其反转，将样本放在位置低于肩膀距离眼睛40～50 cm处进行观察。观察主要通过检验员的直觉目力比对样本与品级实物标准来进行鉴定。主要观察样本棉花的上下两面，如有需要可对其内层进行检验。如果使用灯光进行检验，则需要将手卷起，使样本棉花的大小与品级标准实物接近，并将样本置于品级标准实物近旁进行观察。

（5）采用偏光仪检测棉样中不同成熟程度的纤维根数，计算其成熟系数。

（6）在对样本的品级进行最终评定时，要按照以色定型、以泽分类的原则，结合分级图、文字标准，白亮为主，先明确棉花类型再确定品级。

3 HVI法检测结果与人工检测结果相关度分析

3.1 样本选择

为了准确判断ART2C检测与人工检测之间的相关度，保证结果的有效性和代表性，本研究收集并分析仪器运行9个月的检测数据。在样本选择上，采用了不同批次的多种品质、级别的样本进行检查。为了尽可能的降低检测结果的误差，在具体品种的选择上则采用了品种单一、品质优良、物理特性一致性好的棉花。样本棉花选择见表1。

表1 样本列表

3.2 测试结果

由于受到ART2C检测仪的窗口大小限制，为了保证测试结果能够更好地反映样本棉花的准确品级，在实验中选择了样本4处不同位置的纤维分别进行检测，最终结果取其平均值。

测试结果详见表2。

表2 测试结果

3.3 相关度分析

通过对两种检测方法的最终结果进行比较后发现，人工检测与ART2C检测的结果较为接近，10批样本棉花中有5批结果相同，4批极差在半级左右，仍处于标准误差范围内。仅有第10批的印度棉花存在着一级半左右的极差，通过对该批样本棉花进行进一步复查后发现，该样本中杂质分布不均匀且含量较高，叶屑杂质面积较大，检测过程因位置选择的差异而导致结果受到了较大的影响。通过对两种方法的检测结果比较，90%以上的检测结果在误差范围以内。

样本棉花的颜色级HVI法主要是通过智能仪器对色泽（反射率、黄度）以及杂质情况进行分析，直接量化颜色级，相较于传统的人工检测方法表现出较大的优势。

3.3.1 检测速度

ART2C检测仪相较于人工感官检测快捷高效，自动化的检测能够在较短的时间内对较多数量的样本进行有效检测，系统测试全项指标的时间平均30 s，极大提高了检测效率。同时，检测结果在仪器显示器实时显示并保存，显示的数据更加全面。

3.3.2 检测条件

传统的人工检测方法对于光线有着较高的要求，在采用自然光的情况下很容易受到天气、环境等因素的影响而导致光照条件不符合要求，无法进行检测。如果建设昼光分级模拟室则需要消耗较多的资源和资金。ART2C测试仪主要是通过应用仪器的反射光进行检测，光线的照度、色温稳定，对于外界光照条件没有任何需求。

3.3.3 检测误差

在样本棉花的人工检测中，受到人体感官因素的限制，观察很容易出现误差，而且当检验员长时间进行检测时很容易出现视觉疲劳，从而导致误差进一步加大。尽管采取两名检验人员同时检验的方式，但仍无法避免误差的产生。HVI法主要是由仪器按照既定程序来执行检验过程，在仪器元件不发生故障的情况下检验结果相对稳定，产生的相对误差较小，检验结果的客观性、说服力更强。

3.3.4 检测结果

相较于人工检测方法，HVI法具有检测速度快、误差小、对外界环境光线求少的特点，能够提高检测的效率以及检验结果的客观性、准确性，加大原料抽检力度，确保源头质量关。同时，ART2C检测数据可与市场数据接轨，转变观念，提供以马值和颜色级为主的采购标准。针对该仪器色泽杂质窗口容量有限而可能产生误差，可通过制备杂质、外观分布均匀的棉样来克服，加大检验量，并结合其他仪器检测综合评定，或是结合人工检测法对棉花分级。