淺談棉花異性纖維的清理措施

我國是棉花生產(chǎn)和消費(fèi)大國，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)以及棉花產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對棉花的需求已經(jīng)從數(shù)量的追求走向?qū)|(zhì)量和品種多樣性的追求，棉花作為關(guān)系到國計(jì)民生的重要資源，歷來受到各產(chǎn)棉國的重視。但在原棉加工過程中由于很多原因混入了多種異性纖維。

1.棉花異性纖維的形成及危害

棉花中的異性纖維是一種有害雜質(zhì)，嚴(yán)重影響棉紡織品的質(zhì)量。我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB1103-2007 《棉花細(xì)絨棉》中規(guī)定“異性纖維是指混入棉花中的對棉花及其制品質(zhì)量有嚴(yán)重影響的非棉纖維和非本色棉纖維，如化學(xué)纖維、毛發(fā)、絲、麻、塑料膜和染色線（繩、布?jí)K）等[1]。異性纖維主要是在采摘、晾曬、包裝運(yùn)輸以及加工等過程中混入的有害雜質(zhì)，在紡紗過程中難以清除，降低紡紗效率，織布染色后，還會(huì)在布面上出現(xiàn)各種色點(diǎn)，嚴(yán)重影響布面質(zhì)量。因此，對異性纖維進(jìn)行有效清理，對提高棉花和棉紡織品的質(zhì)量具有重要意義。

2. 國內(nèi)外棉花異性纖維的清理現(xiàn)狀分析

異性纖維的檢測及清除是世界棉花行業(yè)所關(guān)注的中心問題，雖然許多國家都針對自己國家的情況采用適合自己國情的解決方式，但至今還沒有找到一種有效徹底的解決異性纖維問題的措施。

2.1 國外棉花異性纖維的清理機(jī)械研究現(xiàn)狀

國外早在上世紀(jì)70年代就已經(jīng)開始嘗試實(shí)現(xiàn)異性纖維識(shí)別與清除的自動(dòng)化，80年代隨著微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，出現(xiàn)了異性纖維的“智能識(shí)別”，近年來國外若干企業(yè)開發(fā)了多種原理、多種形式的棉花異纖清除機(jī)[2]，從基本原理來看主要有光學(xué)檢測技術(shù)、光電檢測技術(shù)和超聲波檢測技術(shù)等。

（1）光學(xué)檢測技術(shù)。光學(xué)檢測即采用高分辨率的高速數(shù)字線掃描CCD相機(jī)，對過棉通道內(nèi)的棉流進(jìn)行高速掃描，由圖像處理設(shè)備對掃描到的圖像信息進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，發(fā)現(xiàn)異常時(shí)，發(fā)出指令，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)排除，如瑞士Jossi公司的“第四代”異纖撿出設(shè)備采用CCD攝像機(jī)原理。

（2）光電檢測技術(shù)。光電式是采用光電三極管對棉花中的異纖進(jìn)行識(shí)別，主要是通過異纖與棉花的色差反應(yīng)到光電管的電流差別，經(jīng)信號(hào)放大、處理比較來識(shí)別，這種方法原理簡單，制造成本低。經(jīng)大量的試驗(yàn)表明：光電檢測技術(shù)只能對大團(tuán)或有一定體積的有色異纖進(jìn)行識(shí)別，對細(xì)小異纖無法識(shí)別，如意大利Loptex公司的Sorter異物檢出機(jī)采用光電和超聲波兩次識(shí)別檢測。

（3）超聲波檢測技術(shù)。超聲波是人耳聽不到的機(jī)械波，其原理是超聲波傳感器發(fā)出超聲波，發(fā)射到棉花上，然后再檢測反射回來的信息。從大量的試驗(yàn)結(jié)果表明，較大團(tuán)塑料薄膜、紙片、布片、成團(tuán)的異纖都能檢出。由于超聲波反應(yīng)速度慢，不能識(shí)別細(xì)小異纖，如意大利Loptex公司的Sorter異物檢出機(jī)。

綜觀上述幾種原理，光電管、超聲波的優(yōu)點(diǎn)是成本低，缺點(diǎn)是只能檢出較大體積的異纖；光學(xué)檢測能檢出細(xì)小異纖，效果比其他幾種方法好，雖然制造成本高，但是是目前國際上通用的方法。國外設(shè)備一般能夠清除70％～80％的異性纖維，但價(jià)格大都在100萬元左右，在我國難以大面積推廣應(yīng)用。

2.2 國內(nèi)棉花異性纖維的清理機(jī)械研究現(xiàn)狀

在我國由于資金、發(fā)展程度等原因，現(xiàn)在國內(nèi)紡織行業(yè)多數(shù)情況下還使用人工清理，這種方法簡單易行，不需要一次性的大量資金投入，但效率低、消耗大量人力物力，而且視覺范圍有限，對某些波段的光不敏感，分揀的效果難以保證[3]。

我國關(guān)于棉花中異性纖維的檢測方法研究主要有光學(xué)檢測和光電檢測，目前已有成型產(chǎn)品問世，如：中科院上海技術(shù)物理研究所的“光電眼”、上海中紡寶達(dá)科技有限公司的ZYG-048棉花異型纖維自動(dòng)檢測清除系統(tǒng)等等。國產(chǎn)設(shè)備價(jià)格略便宜，大都在50萬元左右，但實(shí)際清理效果比國外設(shè)備更差[4]。

中科院上海技術(shù)物理研究所的“光電眼”——光電子棉花異性纖維自動(dòng)檢測清除系統(tǒng)。“光電眼”的核心是機(jī)器視覺和智能加工技術(shù)，4096個(gè)傳感器在一定光照下可分辨棉花與異物，并將異物選出送至專門的雜質(zhì)箱。其檢測速度達(dá)每小時(shí)400千克棉花，相當(dāng)于3個(gè)女工8小時(shí)的工作量，這一成果以后還將應(yīng)用到毛料、農(nóng)作物種子和汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的檢測上。盡管光電子棉花異性纖維自動(dòng)檢測清除系統(tǒng)在技術(shù)上己經(jīng)有了很大的突破，但這種技術(shù)仍然有待于提高精確度，進(jìn)一步提高異性纖維的清除率。

上海中紡寶達(dá)科技有限公司的ZYG-048棉花異性纖維自動(dòng)檢測清除系統(tǒng)：該系統(tǒng)利用裝于專用輸送裝置兩側(cè)的美國產(chǎn)高速線掃描攝像機(jī)檢測通過的棉花，將圖像信號(hào)傳至裝有DSP的處理器中，經(jīng)特殊的算法處理，高性能清除裝置用高壓噴嘴將棉花中的異性纖維清除。該系統(tǒng)采用可見光圖像識(shí)別與紫外線檢測相結(jié)合的方法，可自動(dòng)識(shí)別和清除有色尼龍、塑料、麻線、皮草、碎布片以及無色透明或與棉花顏色接近的雜物。

3.棉花異性纖維的清理機(jī)械發(fā)展趨勢

目前，國際上的棉花異性纖維檢測設(shè)備都朝著多光譜檢測方向發(fā)展，除在可見光波段成像以檢測有色異性纖維以外，還普遍在紫外光波段成像以檢測含有熒光的白色異性纖維。無論是國外還是國內(nèi)現(xiàn)有的異性纖維在線清理設(shè)備普遍存在價(jià)格昂貴、清理效果差，且這些系統(tǒng)僅僅局限于異性纖維的識(shí)別剔除，沒有對異性纖維進(jìn)行分類，也沒有對其進(jìn)行重量統(tǒng)計(jì)，存在諸多在線計(jì)量功能的問題，無法滿足棉花質(zhì)量評定檢驗(yàn)中異性纖維含量精確測量的需要。為了更好的貫徹執(zhí)行棉花異性纖維檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)范，促進(jìn)我國棉花和棉紡織工業(yè)的發(fā)展，必須研制具有更高撿出率的異性纖維識(shí)別、剔除和在線計(jì)量裝備和模型，以適應(yīng)形式方展的需要。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)．GBll03-2007棉花細(xì)絨棉［S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2007 .

[2]石庚堯.淺談異纖撿出裝置[J].北京紡織，2003（5）：51-55.

[3]杜沁，馮萬眾.紡織異性纖維及其控制措施[J].棉紡織技術(shù)，2000（6）：339-341.

[4]陳賀，楊奇，王海燕，肖英.棉花纖維檢測儀器的發(fā)展及應(yīng)用概況[J].新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)，2002，39（2）：118.