籽棉在線回潮率測定裝置

司文奎 畢明科 史亦恒 馬文娟

摘要：棉花在自然空氣狀態下都是含有水分的，其含水量多少不但影響著棉花纖維的理化性能及機械力學性能，特別是直接影響著籽棉加工后的棉花的質量。我國是產棉大國，棉花回潮率檢驗是棉花質量檢驗特別重要項目，在籽棉加工過程中，回潮率大小對加工出來的棉花很大關系，關系到棉花纖維度、長度、含雜質程度等，涉及棉花紡織行業的各方利益，解決籽棉加工測水有著重要的意義。

關鍵詞：籽棉回潮率；測量裝置；機械裝置

1籽棉在線回潮率測定儀的研究現狀分析

1.1本研究的現有基礎

陜西省機械研究院控股公司陜西華斯特儀器有限責任公司是專門從事纖維檢測儀器研制開發和生產銷售的高科技企業，具有獨立法人地位的企業，技術力量雄厚，工藝手段先進，檢測設施齊全，有國內首創的步進式寬幅調溫調濕實驗室，獲國家發明專利一項，實用性專利10余項，應用軟件著作權1項，科技論文50多篇，起草l國家棉檢行業有關技術標準兩個，自1989年以來已先后開發出8大類40余種棉檢器具新產品。其有益于本研究中的設備和技術條件有：

（1）擁有調溫調濕實驗室，為本研究的試驗研究奠定了基礎。（2）成熟的單片機的設計技術，能夠與電腦進行無線連接。（3）成熟的棉纖維技術，為本研究的繼續開發奠定了基礎。（4）研發團隊的技術力量雄厚，能夠較快的進入研發。

1.2本研究的技術發展趨勢

1.2.1國內外技術現狀、知識產權分析

美國是產棉用棉及棉花出口大國，但由于國情的不同，美國對棉花水分指標，僅用于棉花加工及紡織工藝，未用于對交易的棉花重量進行扣補，即在棉花貿易中采用的是“準重結算”。我國是世界上最大的產棉用棉國家，長期以來對棉花水分檢驗十分重視，反映棉花水分大小的回潮率指標是強制性國家標準GB1103-2007中規定的重要質量和重量指標，而加工后的棉花質量也是棉花的重要指標。

1.2.2國內外技術發展趨勢

我國是世界上最大的產棉用棉國家。長期以來對棉花水分檢驗十分重視，反映棉花水分大小的回潮率指標是強制性國家標準GB1103-2007中規定的重要質量和重量指標。由于棉花回潮率指標的重要作用，使得我國對棉花回潮率快速檢測方法的研究及快速檢測儀器的開發歷來十分重視，從而使我國回潮率快速檢測技術一直位于世界前列。國內目前也有兩三家小公司在做棉檢儀器，做不同類型儀器，我們主要做測水分類儀器，在同行一直處于領先地位，我們投入的人力，財力最多，成果也最多，產品市場份額也最多，技術也最先進。

2籽棉在線回潮率測定儀的技術內容及方法分析

2.1本研究的主要內容

本研究的主要內容有：

（1）籽棉在線測水的精度提高應用試驗研究；（2）籽棉在線測試功能穩定、可靠性試驗；（3）籽棉回潮率數學模型試驗；（4）研究籽棉溫濕度對籽棉加工后棉花質量的影響。

2.2本研究的技術質量指標

本研究的主要性能指標有：

（1）適用范圍：籽棉加工線（2）使用環境：-30℃～+50℃（3）測量范圍：回潮率：6%～18%（4）溫度補償：-30℃～+50℃（5）準 確 度：回潮率：6%～18%：≤±0.2%溫度：0℃～+50℃：≤±1℃

0℃～-30℃：≤±2℃

2.3本研究的技術方案分析

2.3.1本研究的技術原理分析

本研究是按照國標國家標準GB/T6102.2—2009《原棉回潮率試驗方法電測器法》和國家計量檢定規程JJG845—2009《原棉水分測定儀》的要求，在原有XJ130型原棉回潮率測定儀的基礎上的基礎上改進，加入籽棉測試系統，建立籽棉回潮率數學模型，采用無操作全自動模式，通過大數據的傳輸控制對加工中的籽棉進行實時跟蹤監控并測試。

本研究現有的技術關鍵點：

（1）籽棉在線測水的精度提高應用試驗研究；（2）研究籽棉溫濕度對籽棉加工后棉花質量的影響；（3）建立全面、準確的籽棉回潮率數學模型。（4）籽棉在線回潮率測試實現自動化。

2.3.2本研究的實施方案分析

本研究是測試籽棉回潮率，主要確定建立籽棉回潮率的數學模型，實驗以烘箱法為依據，通過“理論回潮率=（籽棉濕重-籽棉干重）/籽棉干重”公式計算出回潮率。實驗中取1000g籽棉，烘干稱取籽棉干重910.5g，通過溫濕度試驗箱對籽棉進行加濕，去回潮率不同的點進行測試，并和130原棉回潮率測定儀進行對照調整，建立籽棉回潮率的數學模型。

3籽棉在線回潮率測定儀的生產工藝

3.1生產工藝流程

來料檢驗→電路板檢驗→插件→焊接→焊后檢驗→剪腳→元件校對→排線→組裝→上電烤機→性能調試→質量檢驗→外形包裝→終檢→封箱

3.2籽棉在線回潮率測定儀的生產技術標準

測量電壓 ∽220v±15%；

測量回潮率范圍 6%～18%；

測試準確度 ≤±0.2%；

溫度測試范圍 -30℃～+50℃；

溫度測量允差 0℃～+50℃：≤±1℃

0℃～-30℃：≤±2℃

4籽棉在線回潮率測定儀的研究進程

4.1籽棉在線回潮率測定儀實施安排

第一階段：立項、方案論證和總體思路設計；電氣原理圖的設計、印制線路板設計、系統結構件的設計以及各系統部件的分布和布局設計；機械部分設計及加工制造；籽棉數據庫實驗；程序軟件設計；印制線路進行整機組裝聯調，完成初步的調試工作和試驗數據的整理工作。

第二階段：完成一代樣機，樣機驗證，進行最終試驗數據的整理和歸檔。

第三階段：樣機定型，形成小批量的生產和銷售，逐步拓展銷售市場。

第四階段：通過使用反饋意見進行進一步調整和改善，大批量生產及銷售，并進行最終成果鑒定。

現階段已完成樣機定型，小批量生產銷售，完善實驗數據及用戶使用反饋數據。

4.2研究完成及改進計劃

籽棉在線回潮率測定儀經山東天鵝棉業機械股份有限公司籽棉加工設備配套使用，小批量銷往新疆各地棉花加工企業，儀器的各項性能指標符合要求，存在使用過程中大量測試時，數據測試、傳輸速度較慢等問題，現針對此問題正在對本產品進行改進下一代產品，改用大數據測試、無線傳輸的功能。

5結論

籽棉在線回潮率測定儀經過一年多的實驗、測試，儀器的各項性能指標符合要求，可以正常生產。正在建立了嚴格地質量保證體系，使產品在質量、性能上得以保證，完善相關生產工藝文件，工藝路線，準備小批量試生產。

參考文獻

[1]韓剛著.原棉水分電測器的原理及應用指南.陜西科學技術出版社，1992.

[2]劉坤，趙紅波，張憲棟編著.51單片機C語言應用開發技術大全.北京：人民郵電出版社，2012.

[3]丁靜貞著.棉檢儀器學.中國商業出版社，1991.

作者簡介：司文奎（1988.08-），男，陜西省西安市人，工程師，主要從事棉檢儀器的研究開發工作；

通訊作者：畢明科（1967.04-），男，陜西省西安市人，工程師，從事機械設計研發；

史亦恒（1978.11-），男，陜西省咸陽市人，工程師，主要從事棉檢儀器的研究開發銷售工作；

馬文娟（1982.07-），女，陜西省咸陽市人，工程師，主要從事棉檢儀器的研究生產工作。