l 前 言
随着时代的发展，人们对纺织品外观质量的要求越来越高，在外观质量中，棉结疵点的存在，严重影响纱线及织物外观质量，棉结数多少，不仅影响纱线及坯布的外观质量，更重要的是影响染色效果，造成染疵。在国内外市场产品质量竞争日益激烈的情况下，尤其我国加入世贸组织后，如何准确的掌握与控制纺织工程中产生棉结杂质的原因及分布状况并采取有效措施，减少纱布棉结杂质，高织物外观质量是当代纺纱技术研究的重要课题。
2 对棉结的离线检测技术概述
1999年美国纺织科学研究院应用乌斯特技术AFIS—N棉结检测仪及大容量棉花质量检验仪(HVl)分别对原棉及开清棉、梳棉、精梳等工序的半制品进行大量而细致的测试，检测结果发现，从轧花厂出厂的原棉开始，到进人纺纱开、清、梳及精梳等生产工序后，棉结杂质的变化规律。一般经过轧花厂轧制的原棉(熟棉)棉结数在200粒左右，开清棉工序由于清除杂质的需要，使纤维受到损伤而产生大量棉结约400桫g。梳棉机的梳理机构在精细梳理及排除结杂的作用下，棉结大量减少，比开清棉半制品棉结含量减少80％，达到肋桫g，最低减少到40粒左右(MKS梳棉机)，精梳机的精梳条可减少到20桫g左右，其他并粗工序虽然也会影响棉结的波动，但比开清棉及梳棉对棉结的增减要次要的多。
因此，国内外许多研究机构及制造厂，一方面研究如何改进开清棉的功能，尽可能在排除杂质，开松原棉的同时减少棉结的产生，另一方面对梳棉机如何进一步降低棉结作了大量细致的研究，对梳理技术进行大量的改进，如采用新型针布、增加固定盖板，提高锡林盖板区的分梳质量，排除细小棉结，以及对后车肚喂人部分进行改进，像DK803、DK903高产梳棉机的后部改为渐增性分梳除杂三刺辊系统提高了清除结杂的功能，减少对纤维的损伤。在高产梳棉机上配置了高科技的在线监控技术，以便及时掌握好解决产品质量的问题。
应用HVI及乌斯特AFIS离线检测仪，大量的逐包，逐批检测，发现棉纤维中不成熟纤维含量的多少，对棉结多少影响很大，在混配棉指标中把不成熟纤维占的百分比当作重要混棉指标，使不成熟纤维在原棉中占的比例稳定，对稳定与减少棉结起了重要作用。
乌斯特公司的一句名言是：如果不能对半制品，成品质量进行检测，那就谈不上对半制品或成品质量的控制，如果不能控制半制品，成品的质量，也就无法进一步改进与提高半制品、成品质量。
如上所述，高产梳棉机是降低生条棉结含量的重要工序，加强对梳棉机生产过程及生条质量的检测与控制、在线和离线监控高产梳棉机的结杂含量，对稳定半制品及成品质量有十分重要的意义。
20世纪80年代，由于高科技的电子计算机技术、传感技术、变频调速技术与纺纱的结合，使得对开清棉、梳棉及其他工序的监控技术有很大发展，其中包括对原料性能，半制品质量及成纱质量连续不断的监控系统。
3 在线检测监控技术的发展及应用
在线检测监控技术主要有三个作用即：检测喂人原料的变化；机器运转功能的监控，检测本工序产品质量；预测下游工序的质量。
3．1 梳棉机是纺纱工厂的心脏，是成纱质量的中心，好的梳棉机运转功能起到半个纺纱厂的作用，尤其在现代化纺纱厂中，由于梳棉机单产水平大大提高，产品质量的好坏，对下游工序成纱质量，织物质量更为重要，经过梳棉机的加工生条棉结含量减少及纤维平行分离程度提高等都十分显著。不仅在高产梳棉机上设置混合环自调匀整系统，控制生条长、短片段的重量不匀率，而且要在梳棉机上配置在线检测监控棉结杂质的传感系统，精确的检测并在荧屏上及时反映出瞬间棉结杂质变化情况，并报告每克生条中棉结杂质粒数，传感器设置在道夫下方剥棉罗拉附近(见图1)，应用纵横向电子摄影扫描，沿着整个道夫工作宽度进行扫描，检测结杂多少及大小，将传感器与电子计算机直接联接，可将检测结果分为棉结及带籽屑棉结及杂质颗粒三类，进行分类报告显示，并将检测结果的信息输送
到梳棉机的控制机构，以作相应控制，使结杂减少；如德国特吕茨勒公司在梳棉机上加装的Nepcontrol系统归纳起来有如下几个功能：
(1)监控设备运转状态：在稳定的条件下，梳棉机上应用Nepcontrol检测系统，在同等混配棉质量及相同针布的试验条件下，经过一段时间的运行，被检测梳棉机的结杂数出现急剧上升情况，梳棉机在线监控系统显示出刺辊区的剥棉板被堵塞，梳棉机后部清洁作用显著削弱；如图2所示，图中梳棉机—1所示的曲线即为结杂突然急剧上升的分布曲线。假如梳棉机清洁系统的机构安装有问题，排尘
系统的管道不能正常排风，使刺辊罩不能长期保持清洁，也会造成生条结杂粒数增加。
(2)监控针布状态：假如梳棉机更换新针布，梳理量显著提高，如图2所示，曲线所示结杂数显著降低。Nepcontrol检测仪可准确反映设备问题。
(3)监控传动系统的问题：如果道夫传动系统不正常，目光可从输出棉网上看出周期性重量偏差，这种现象也同样会在自动监测系统中检测出来，应用光谱仪连续对输出棉网监测，并在荧屏上显示出来，这种检测系统可准确报告出道夫传动带的故障。如图3所示。
(4)监控锡林与盖板针布隔距的调节质量：人工调整盖板隔距比在线自动调距存在差异，经Flatcontrol盖板检测系统检测表明人工调隔距左右两侧不同，说明人工操作再精细也做不到左右一样，而采用在线自动调隔距系统会消除以上差异，图4、图5所示为NCT对更换针布及在线调整隔距后的棉结，籽壳屑及杂质的分布情况。新针布及准确的隔距表明，生条质量稳定。
(5)检测监控原料质量：假如梳棉机棉结数普遍很高，必须从原料混配棉开始逐包检验，一批中混有结杂较高棉包的，应剔出更换(见图6)，将有问题棉包调出后，曲线趋于平稳，结杂数处在稳定状态。
(6)以生条棉结杂质分布预测纱线质量：从梳棉生条含结杂数的检测结果可预测纱线质量情况，
说明纱线质量与梳棉机生条质量十分相关，图7所示为NCT棉条中棉结数与Cor0lab纱疵In值的相关状况。
以上几个例子表明梳棉机在线生条质量监控系统Nepcontrol系统的重要作用，使高产梳棉机质量监控水平大大提高NePcontrol监测仪与梳棉机一起工作，进行连续不断的监测，这也是Nepcontrol监测仪技术的重要优势，Nipcontrol在一周内连续不停的检测量，相当于离线人工检验每周要检验2200个试样，是人工离线检测办不到的。
从生条检测中看出结杂含量与细纱纱疵检测结果十分相关的情况，表明转杯纺纱机上配备的在线质量监控系统及传统纺纱的自动络纱机配备的在线纱疵检测及分级仪是十分必要的，前后呼应相关。
如果被试验梳棉机都应用了同一种原棉生产的生条，并继续在下游工序生产，虽然各工序反映的问题有延时差，但显著的从图7中可看出棉条结发杂与纱线IPI值之间是相关相似的，因此，从梳棉机生条质量在线检测值，可以预测纱线质量情况已在当代高科技纺纱设备中得到应用，并取得肯定的成功。
3．2 开清棉生产中自动监控系统
在开清棉工序自动抓包机喂人的原料，必须保证混配棉比例正确，并在整个生产周期中保持配棉的稳定，抓包机的梳棉打手可随棉包高度自动调整上下高度，以达到准确配棉。因此在抓包机上及开松阶段，现代化的清梳联大都应用了微电子技术，实现全过程自动监控，使清梳联做到多包混棉、精细抓取，高效除杂，充分混合，均匀给棉的目的。
特吕茨勒BD7019及BD7020型自动程控抓包机是由电子计算机程控的机器，在电脑控制下1-8组棉包供应1-3条开清棉生产线，抓包机小车可对不同高度棉包同时自动升降抓包。
再如，特吕茨勒PBK533喂棉箱，立达Aeroroed喂棉箱都是应用压力传感器使上下棉箱的压力分别稳定保持在800Pa及300Pa，确保上下棉仓的棉层密度纵横间均匀，上、下棉仓间以变频调速无级调速喂棉，喂棉精度很高，从而减少了梳棉机台与台之间及一台内部的重量差异，提高了生条各片段的均匀度，即使梳棉机不设自调匀整装置，生条不匀率也相当好(见表1)
像瑞士C50、C51、C60，英国的MK5，国产郑纺机、青纺机等新梳棉机也具备了上述在线自动监控体系，使产品质量稳定提高。英国的MK5高产梳棉机自动监测体系，在不停车的情况下不可连续监测30多种产质量故障讯号，同其他高产梳棉机一样，可提供有关质量，棉条线性密度及主要分梳主件间的相对速度等，还可对纤维在锡林、刺辊及盖板上的负荷连续监控，及时报告显示异常情况，MK5及国产郑纺机AF221、青机FA201B都应用了闭环式，开环式或混合环式自调匀整，目前匀整水平都很理想(见表2)。
现代化梳棉机及并条机上配备的自调匀整体<系，对于生熟条的质量控制起很大作用，这也是在线监控技术的具体应用。
3．3 并条机的在线监控技术
HSRl000并条机车速很高，和瑞士RSB-D30、RSB-D50一样，最高达到1000m／min，在并条机上除了自调匀整系统外，还加设了乌斯特棉条粗节监控系统Sliverfous，经传感器及伺服电机联合工作，形成十分精细的质量监控体系，检测的信号反映棉条重量变化情况，也反映出棉条粗节疵点是否产生和存在，应用精密扫描检测体系可对并条机极其微小的重量变化进行监测，转化为高清晰度的信号在荧屏上显示。
其他RSB-D30、RSB-D50并条机都有相类似的高精度质量监控体系，现代化并条机的在线监控技
术及自调匀整系统的发展，使得离线监控重不匀，重量偏差，并条条干传离线监测任务可以省去化了试验室的离线检测工作，现代化并条机在线匀整系统可将±25％范围的棉条匀整为±1％以内，即使车速为1000m／min时匀整效果不受影响。
并条机采用开环自调匀整的效果比闭环好，像RSB—D30的扫描距离只有6mm，放在二道并条机，匀整效果好，成纱重不匀在1．5％左右，百米重量差仅为0．3％。在新型清梳联及带自调匀整的并条机系统中，由于在线监控技术的完善，离线的熟条人工操作的重量偏差及重不匀天平称重法速度太低，延时误差大，不能及时准确地进行监控，因此这种离线监控方法可以取消。并条机上喂人部分的棉条线速度慢，检测比较困难，因此自调匀整都采用开环式的，大都放在二道并条机上。