条干均匀度测试仪的发展及其存在的问题研究

文/任志博

1 引言

无论是在毛纺还是棉纺的生产过程中，对纱线的条干均匀度的测试和把控都十分关键，它直接影响到了生产纱线的质量。目前世界上各大纺织企业都用条干均匀度测试仪来检测生产的纱线的均匀度情况，条干均匀度测试仪是一种测量不同品种纱线纤维轴向不匀和控制生产纱线半成品质量、成品质量的高效仪器，它在国内外的发展经历了一次又一次的技术革新[1]。目前，条干均匀度测试仪在技术方面已经发展得比较迅速，可以使用高新数字技术来完成纱线质量的检测，更加准确，属于纺织高新仪器[2]。本文主要以调查分析的研究方法研究了条干均匀度测试仪在国内外的发展现状，发现了目前主要存在没有专门研究条干均匀度测试仪的平台、外部力量难以干预、技术参数和数据接口不开放、我国纺织企业缺乏核心开发技术能力等问题，探讨了解决仪器发展问题的策略。

2 纱线条干理论概述

2.1 纱线条干不匀的定义及产生原因

观察一定长度的纱线，就会发现纱线的粗细并不是完全均匀的，有粗节也有细节，粗细节连续不断且没有规律，这就是纱线条干不匀的表现[3]。条干均匀度指的是在纱线纵向方向上横截面的均匀和粗细长度，条干均匀度是在棉纺和毛纺生产中检测纱线的重要指标[4]。

纱线条干不匀产生的原因一般有以下几种：

一是因为纤维的原料品种不同而在生产中加工成的纱线均匀度不同。二是因为纺纱的工艺参数设置不当导致生产的纱线不匀，如：在毛纺半精纺工序中的并条工艺中牵伸罗拉的隔距设置不当会导致出来的纱条条干不匀，出现粗细节现象。三是由于纺纱设备自身有故障导致纱线不匀，如：纺纱设备的罗拉弯曲或者齿轮损坏等，导致纱线产生周期性不匀。

2.2 评判纱线条干质量指标

评判纱线条干不匀有以下几种指标：一是CV值，它又称Coefficient of Variation，指的是每单位长度纱线的重量变化系数，是表示纱条干不均匀性的值之一，并且可以计算纱线线密度的不均匀性和随机不均匀[5]。二是生产中的棉结和粗细节是常见的缺陷。其中粗细节的数量与CV值正相关，这会影响织物外观质量和棉结数量，与CV值没有直接关系。三是不均匀的曲线，英文名称是Diagram。通过观察不均匀曲线图，可以更直观地看到变化规律，才能采取进一步解决条干不匀的问题[6]。

2.3 测试纱线条干不匀的方法

常用的检测纱线条干的方法有：黑板条干法、测长称重法、电容式条干法和光电式条干法。比较传统的测试方法是黑板条干法、测长称重法，测试方法较为简单，但是很容易受主观影响，测试不够稳定和精准。而用电容式和光电式两种仪器测试纱线条干则更为准确和稳定。

3 条干均匀度测试仪的发展概述

3.1 国外条干均匀度测试仪的发展现状

在国际上，条干均匀度测试仪仍然是以乌斯特公司的产品为主，在1984年它生产出了USTER GGP，它是世界上第一台用于测试粗纱纱线的仪器。乌斯特随后发展到21世纪并开发了乌斯特TESTER 5系列纱线检测系统。作为综合测试设备，USTER TESTER 5安装了光电式异纤传感器和电子清纱器检测头，可以十分准确高效地检测并分析纱线里的各种杂质异物。然后专门面向中国纺织企业和工厂，乌斯特公司还生产十分具有成本效益的USTER ME100仪器，它具有精确测试关键质量参数（纱线均匀性、纱线疵点等）的能力[7]。

乌斯特公司在产品技术层面不断创新，最新开发出的产品USTER TESTER 6条干均匀度测试仪已经走到了现在技术层面的顶端。USTER TESTER 6条干均匀度测试仪不仅安装了最新的数字电容传感器CS，在测量的精准度和速度上都达到了新的巅峰。操作人员还可以使用毛羽长度传感器结合OH更加精准全方位地控制纱线毛羽[8]。除了这些，还有更加全面的功能测试结果，如纱线支数、灰尘和杂质、直径偏差等测试结果，这样一来，操作工艺员可以十分清楚直观地看到生产工艺中需要改进和注意的地方，进一步提高了生产效率。

3.2 国内条干均匀度测试仪的发展现状

在国内条干均匀度测试仪的开发和研究中，主要代表是陕西宝鸡长岭纺织机电科技有限公司和苏州长风科迪安有限公司，生产的CT（陕西长岭）系列，YG133、YG131、YG135、YG136都十分受到我国纺织工厂的青睐。与国外生产的条干均匀度测试仪相比，国内生产的这类仪器主要的问题是只具有单一的测试功能，测试精度不够高，而且仪器检测的数据不可以直观地体现出纱线条干不匀，这种状况为我们在该领域的研究提供了很大的空间。

目前，国内的苏州长风公司2015年新生产的CFE500全自动综合测试仪、YG139和YG139BA条干均匀度测试仪等在模块智能技术方面已经发展得较为先进了，它们属于新一代高性能条干仪，在模块化的设计下，有光电式和电容式两种传感器，同时具有多个测试单元，可以根据具体纱线测试要求随意组合，测试结果采用数据库格式储存，统计分析能力十分强大。

在仪器价格方面，由于国外仪器配置的配件和软件模块比较先进，价格普遍较高，价格约为30万～100万元不等，国内仪器的总价格是大约10万～30万元。国内外同类产品的2～3倍价格差异为国家测试人员的研发提供了巨大的市场空间。几十年来，中国一直在研究和生产纺织品测试仪器。通过观察中国生产的绝大多数纺织品测试仪器，它们都是借鉴了国外的纺织检测仪器。此外，我国在生产制造方面还有待提高，这使得中国的纺织品测试仪器很难走出去，在世界纺织测试仪器市场中发展起来还有很长的一段路走。

4 条干均匀度测试仪发展中存在的问题

目前各个国家和相关纺织器械企业把条干均匀度测试仪当作纺织专用测试仪器中最重要的点来竞争，所以技术保密和不分享的状态也是目前整个市场常态，极大地阻碍了纱线条干检测技术的研究和进一步发展。所以，在这种环境下，条干均匀度测试仪的发展中主要存在以下几个问题。

第一，没有专门研究条干均匀度测试仪的平台，很难获得所需的基本数据。第二，外部力量难以干预，技术遏制和沟通困难，技术参数和数据接口不开放，二次开发是不可能的。第三，由于所有仪器都是针对企业用户的，因此只能在测试过程中设置简单的条件参数，而无法调整采样频率，数据处理方法和光谱模式调整等基本参数。第四是外国仪器现在可以用软件取代原有器械硬件中实现的功能指标。因此，企业必须研究和开发核心技术才能不断发展，而这正是许多国内公司的弱点，缺乏核心开发技术能力，我国研究所和高等院校的研究成果和研究技术也没有开放出来，所以我国在研究和开发条干均匀度测试仪核心技术方面还有很长的一段路走。

5 改善条干均匀度测试仪发展问题的策略

一是要推出具有本土特色的设备仪器。中国的纺织检测设备很难在世界纺织检测仪器市场中稳定地发展起来，所以我国的纺织测试设备不仅仅只是一味地宣传价格实惠，更重要的是要推出具有我们自己原创设计的设备产品。同时我们也应该看到，目前的实验室测试设备不再仅仅只是一种测试方法，而是已成为纺织公司信息管理系统的一部分。

二是要研制全数字化条干均匀度测试仪和虚拟仪器。近年来国家纺织检测仪器制造商开发了许多新的设备产品。计算机技术也已开始应用于多种仪器中，但在仪器的性能和功能方面仍需要在多功能、智能和模块化方面进行改进。在目前通过计算机与纺织仪器持续高科技集成的过程中，如果将计算机用作平台，则使用计算机硬件和软件进行数据采集、数据处理和最终可视化，并且软件和硬件是模块化的。它可以降低制造成本，进一步提高精度和灵活性，功能性和操作性也更加强大。然后设置的原始数据可以保存在计算机上，将来可以连续使用。软件根据不同的算法获取参数指标，便于数据处理技术的研究，相对应的模块算法革新就会对应着条干均匀度测试仪的更新。最后虚拟仪器的建立意味着研究环境的开放，仪器本身具有自己的促生能力。它不但能满足研究的需要，具备对不同条件下测试结果的对比能力，进一步优选技术方案，而且会促生新的条干均匀度测试仪，快速形成产业化，进一步促进了条干仪器的发展和纺织器械技术的发展。

6 结语

随着科学技术的不断发展，纺织设备将不断与计算机先进技术相融合，虚拟仪器功能将更加强大，虚拟仪器测量将得到广泛开发和应用。使用计算机强大的计算能力取代手动计算和复杂分析，以完成平时故障常规诊断，这样来取代人工复杂的计算和分析。使用计算机诊断不均匀问题不仅确保准确性，而且还方便快捷，有效地提高企业的生产率和经济效益。因此，企业开发一种诊断纱线不均匀的计算机系统更为实用。