常规纺织品服装检测项目的自动化和智能化研究进展

贺志鹏

1. 中国纺织信息中心 (中国)

2. 中纺协(北京)检验技术服务有限公司(中国)

1 研究背景

2019年，中国纺织品服装出口额为2 718.9亿美元。其中，向欧盟和美国的纺织品服装出口额分别为444.7亿美元和401.4亿美元，分别占各自纺织品服装全球进口额的32.5%和32.7%[1]。中国作为世界上规模最大的纺织品服装生产、消费和出口国，需要相应的产品质量安全保障体系的支撑。

截止到2019年12月，中国纺织行业相关标准总量为2 399项，其中基础标准294项，方法标准718项，产品标准1 363项，且与ISO国际标准一致性程度达95%以上的对口转化工作已完成[2]。同时，中国合格评定国家认可制度早已融入国际认可互认体系，极大程度上方便了出口纺织品服装产品的质量检测，且为企业节约了大量成本。

中国GB 18401—2010《国家纺织产品基本安全技术规范》、GB 31701—2015《婴幼儿及儿童纺织产品安全技术规范》及世界各国规定的强制性法规、条例、标准等规范了纺织品服装的基本安全性，其规定项目为必检项目，其检测量在相关检测机构的日常检查中最为庞大。为了应对成批常态化的常规项目检测，降低由于人为因素而导致的错误率，提高工作效率，为企业缩短生产周期等，极有必要针对不同检测方法进行自动化、智能化发展研究。

2 研究现状及分析

现有纺织品服装检测方法大致可分为预处理、取样、前处理、测试、评价等阶段，不同检测方法在顺序上、步骤上会有所删减和调整。不同检测指标、不同检测方法的不同阶段自动化程度也有所差别，绝大部分处于半自动化程度。以下就几项常规检测项目的自动化、智能化程度进行分析讨论。

2.1 甲醛测试

甲醛测试方法：对纺织品服装试样(以下简称“试样”)进行萃取或蒸汽吸收后，测定试样的吸光度或液相色谱保留时间、色谱峰面积，然后对照标准工作曲线确定甲醛浓度。为实现分段半自动化测试，可以考虑将萃取与后续测试相结合，研制可进行一体化测试的设备，将萃取、取液、显色、测试各环节进行整合，如多机位振荡萃取、连续化自动取液、滴液显色、自动送液、测试，实现从萃取到定量流程的自动化。

昆山海关申请公开了一种基于盐酸苯肼与甲醛反应显色，通过比较颜色深浅快速确定试样是否含有甲醛及是否符合标准限量要求的专利方法[3]。其他关于纺织品甲醛含量测试的专利文献则主要集中在非破坏性测试领域。

2.2 pH值测试

pH值测试主要采用pH计对试样的水萃取液进行测试。日常测试批量大，手动使用pH计测试需要进行反复校准和稳定性观察，测试时间和周期较长。查询相关专利信息网发现，目前关于pH值自动化测试的专利较少，授权实用新型专利6项，处于审查阶段发明专利2项[4-11]，如表1所示。

表1 授权及审查中的与pH值自动化测试相关的专利

由北京和众视野科技有限公司、中国纺织工业联合会检测中心联合研发完成的pH值全自动测试仪目前已实现批量生产和应用。设备实现了自动取液、自动校准、稳定性自动识别和自动读数存取等功能，在一定程度上降低了人员的劳动强度，提高了劳动效率，节约了企业用工成本。

2.3 色牢度测试

除干、湿摩擦色牢度、皂洗色牢度等外，其他大部分色牢度测试程序里均提到“应使试液完全润湿(浸湿)试样，不时掀压和拨动试样，保证试液充分且均匀地渗透到试样中”这一相关表述。相关试验也表明润湿情况对最终结果评级有较大影响，但鉴于诸多产品存在浸润性差的问题，大部分实验室会采用一块平板或玻璃棒等给织物施加压力，由此造成巨大的工作强度。这也一直是广大检测工作人员希望实现自动化的一个重要环节。相关资料显示宁波纺织仪器厂获得了该领域的1项发明专利授权。该发明所涉及的色牢度试样浸润仪器装置包括多套气缸敲击装置、多个放置布样及溶液的试样盒，其控制器控制驱动机构移动托盘至合适位置后，可控制气缸敲击装置的敲击件伸进试样盒中进行敲击，实现代替人工完成这一过程[12]。除宁波纺织仪器厂外，大荣纺织仪器有限公司也生产了相关产品，但在实际使用过程中发现，与手动操作相比，使用浸润仪器装置时，存在试样浸润效果欠佳或压力过大造成液滴飞溅的情况，因此施压控制系统还有待进一步完善；此外，还需要增设试剂盒盖等。

2.4 评级

色牢度及诸多物理测试项目(如起毛起球测试、平整度测试等)均需要进行评级。目前除色牢度有GB/T 32616—2016《纺织品 色牢度试验 试验变色的仪器评级方法》[13]和GB/T 32598—2016《纺织品 色牢度试验 贴衬织物沾色的仪器评级方法》[14]外，其他项目评级均无仪器相关的评级标准。

查询中国知网，篇名中含有“仪器评级”的文献共有15篇，其中13篇与色牢度仪器评级相关，2篇与起毛起球仪器评级相关。而最早关于色牢度仪器评级的文献为1994年顾民发表的《仪器评级的现状与展望》，文中提到，对染色织物的评级仪器评级和目测评级一致性可达到85%左右，而对于印花织物、多套色的精细印花织物因仪器精度等的局限性而受限[15]。韩丽屏等[16]研究发现使用测色配色仪(Datacolor 600)进行仪器评级与人工目测评级的一致性在78.6%左右，仪器评级比目测评级严格。此外，仪器评级会受到试样形状、表面平整度、形态和颜色分布均匀性等的影响，只有符合一定条件的试样才适合仪器评级；而目测评级并不受此限制，这也是目测评级被广泛选用的主要原因。

目前，起毛起球等物理项目的仪器评级处于研究阶段，且相关公开文献甚少。早在2005年，钟智丽等[17]采用美国在线检测技术公司开发的织物起球评级系统对不同针织物起球性状进行了研究，虽然在结论部分提及“在双尾0.01水平上，由织物起球评级系统给出的4个起球特征表征值和客观起球评级值均与相应起球样品的主观起球评级值高度相关”，但在文章中并未给出主观评级结果。孙杰等[18]研究发现全球关于起球的仪器评级研究均是基于计算机图像采集和处理技术，从各维度对织物起球图像进行分割、分析计算等，从而建立模型进行转化。其操作性和实用性有待进一步研究，且与目测评级结果一致性程度尚有待统一。文中同时介绍了美国锡莱亚太拉斯(SDLATLAS)公司的PillGrade系统，但未就其测试结果与目测结果的一致性进行相关试验比较。笔者目前尚未发现该设备在中国相关检测机构获得应用。

2.5 异味评级

异味测试为主观性极强的检测项目。GB 18401—2010中主要涉及霉味、高沸程石油味(如汽油味、煤油味)、鱼腥味、芳香烃气味。而中国知网中与纺织品服装异味检测高度相关的文献仅有9篇。测试个体的主观性及个别异味标准样品的缺失等会给检测结果造成一定程度的影响。王昊等[19-20]采用静态顶空-气相色谱-质谱联用法检测涂层织物中6种符合芳香烃气味的物质，试验表明客观检测方法与主观检测方法结果高度一致。同时采用PEN3电子鼻分别对带有鱼腥味、煤油味、霉味、香水味、芳香烃味及正常的纯棉织物进行了异味检测，并利用试样雷达图对各种试样进行了鉴别。试验结果表明电子鼻可有效区分棉织物中的各种异味。研究和发展适合异味检测的客观方法，将有利于检测轻微异味。

2.6 成分分析

服装纤维成分及含量是需要在耐久性标签上明示的重要项目之一，目前其定性测试主要依靠专业技术人员通过普通显微镜或电子显微镜结合化学试剂等进行，定量测试则以拆分法和化学溶解法为主。两组分较易区分鉴别，三组分及以上时，为了保证结果的准确性需要耗费较长时间，且往往需要更多人员对结果进行复核，降低错误率。加之随着技术的进步，诸多纺织纤维外观特性等存在较高的相似性，给鉴定带来一定困难。

随着大数据、人工智能的开发及相关识别技术的应用，诸多仪器开发商及检测机构开始着手研究开发纤维电子鉴别技术。福建凤竹纺织科技股份有限公司申请并获得一项关于涤棉成分检测设备的实用新型专利，公开内容显示该公司对化学溶解法测试涤棉织物成分进行了自动化研发[21]。绍兴文理学院元培学院的研究者利用纤维回潮率差异设计了一种测试双组分织物成分比例的方法，并已获得相关发明专利授权[22]。该专利为成分分析开辟了新的思路，但不涉及自动化、智能化应用。

近红外光谱技术的发展为纤维鉴别提供了自动化、智能化发展方向，以“近红外光谱”和“纺织”同时为篇名关键词检索，截至2020年5月，共有14篇相关研究文献。这些研究为推动纤维自动化、智能化鉴别起到了一定的促进作用。2018年12月，工信部发布了FZ/T 01144—2018《纺织品 纤维定量分析 近红外光谱法》标准，该标准规定了采用红外光谱法测定纺织品中纤维含量的方法，但不适用于涂层织物、涂料印花织物和无机纤维。其原理是通过建立组分相同但含量不同的已知试样与光谱之间的关系，建立相应模型，并通过不断验证和数据积累校正模型准确度以达到最终可用于实际鉴别的目的。因此，需要大量试样进行模型建立与训练[23]。目前，仅能对较为单一且常见的如棉、氨纶等两组分纤维进行鉴别。这也成为了阻碍该项标准应用的最大障碍。

3 结语

将检测人员从繁重、重复的工作中解放出来，从而进行更多创新与实践，是检测行业技术发展的目的。检测技术的便捷化、自动化、智能化是实现这一目的的途径之一。尤其以常规纺织品服装检测项目为着力点和突破点，将带动一大批先进技术的应用，提高检测机构自动化、智能化水平，缩短纺织企业相关产品量产、交货、流通时间。需要注意的是，自动化、智能化检测无论如何发展，结果的准确性应始终是最大的前提。