（一）问题的提出
由于轧花厂或在收购棉花过程中的种种原因，使得原棉中混入了异性纤维，种类繁多，包括丙纶丝、编织带、麻袋片、彩色布头及毛发等，俗称“三丝”。在纺织厂生产的流程中，一般很难清除掉。纺纱织布后，会给布面造成色花疵点，特别是印染后，这一问题更为突出。客户很难接受，成为纺织厂的天敌，严重困扰了纺织企业的生产。目前，从收购棉花的源头还很难解决“三丝”问题。
为了解决这个问题，很多纺织厂都不惜工本，花费大量的人力物力，采取了各种解决办法。最简单的方法就是人工挑拣杂纤维。人工挑拣杂纤维，需要大量的场地，将原棉逐包拆开、撕扯，用手工一点一点拣杂，然后还要将拣过的原棉重新打包后使用。对于生产规棉较大的纺织厂，需挑拣的棉包每天都有几十吨甚至近百吨，其难度可想而知了。另外人工挑拣的质量也很难保证。同时由于一般的纺织厂，不具备轧花厂专用的打包机，只能使用废棉打包机重新打包，打成的包，比较松散。在使用当中，特别是在产量很高的清梳联生产线使用，因为棉包松散，抓包机的效率受到影响，整条生产线产量还会降低。增大了成本，影响了企业的效益。
另外还有的厂家，采取了半机械化的检杂方式，像国外的巴基斯坦的纺织厂，先将原棉经抓包机开松后，由凝棉器输送至一条很长的水平帘子上，帘子上方有紫光灯照明，帘子两侧则有工人检杂。由于抓棉机开松的效果与产量都较高，就相对节约了人力物力。显然是比纯人工检杂又进了一步。尽管如此，检杂的效果还不是十分理想。
针对这一问题，近几年来，异性纤维在线捡出装置应运而生，并且有了很大的发展。除了国外有不少的公司生产外，国内也有厂家相继开发研制生产异性纤维捡出机。异性纤维长期困扰纺织企业的难题，有望得到解决。
（二）各国异纤检测机的工作原理及特点
异性纤维的在线捡出装置，从基本原理上来看，分为两大类型，一大类采用的是光学检测，即采用CCD高速彩色摄像机，对棉纤维进行扫描，扫描信号送计算机系统处理，发现异常时发出指令，驱动执行机构排除。另一类是采用传感器来检测的，当光源照射在原料上，因不同的性质材料所反射的亮度不同，传感器就会判断那些是异性纤维而发出指令停车排除，这种形式因其局限性，多用在棉条或纱线的通道上检测。如乌斯特公司生产的UQC性电子清纱器，广泛应用新型的自动络筒机上，采用先进的电容传感器技术和微电子技术，通过中央处理器处理检测信号，在处理各种纱疵的同时，还具有异纤清除功能，据介绍异纤清除率高于85%以上。在成纱后进行最后一道把关。这种方式需要安装在每一台络筒机上，需要较高的投资。
现在而普遍采用的多是上述的第一种形式，用在开清棉的流程中，使用效果比较理想。在开清棉流程中排除异性纤维，可防止和减少异性纤维进到梳棉工序中被打碎，造成大面积分散带来的不利清除情况。各个使用厂家可以具体视情况选用。
世界上最著名的瑞士jossi公司，就是最早开发研制异性纤维捡出机的厂家，目前已占有世界市场60——70%的份额。据介绍已有大约近500台该装置在世界各个国家的纺织厂使用，取得较好的效果。目前我国也已经有了一些纺织厂进口了该公司生产的异性纤维检出机。下面就对各种机型做一介绍。
1.瑞士jossi公司的异纤检出机
该机采用垂直过棉形式，当棉流从上进棉管道通过该设备中部的扁平透明通道时，已成均匀分布状态，透明管道两侧的高速CCD彩色摄像机同时对棉流进行全方位的扫描。将各种数据传输到计算机分析处理。该设备采用了FUZZYLOGIC软件，可以判别发现与原料微小差异的异纤，立即发出指令到执行机构—高速喷嘴吹出排走。该设备可以和各种清梳联流程直接连接。如立达、特吕茨勒、马佐里、克鲁思罗尔、青纺机、郑纺机等各家的设备相连。
主要技术规格：
产量（kg/h） 1000
压缩空气（kg/c㎡） 6
工作温度（℃）： 5~35
相对湿度（%） 最高80
外形尺寸 (mm) 长2280、宽1300、高3200
2 比利时BARCC公司的Cotton Sorter棉花分捡机
该机过棉通道是水平形式的，即进棉口和出棉口在一个平面上，安装在开清棉输棉管道中。当棉流通过该机的一条透明的通道时，在监测区域内，将受到特殊光源的照射，所有与棉花有区别的无用物质，都会被四台超高速解像的CCD摄像机在上下两侧扫描到，发出指令到执行机构，一台经特殊设计的气动装置去除。该机的特点是棉流是以直线流动通过该设备的，所以不会增加该系统和输棉管道的阻力。该机的的影像处理包括处理修订不一致的照明效果、加强对比、抽取特征等。与原棉颜色有区别及体积不同的异物就可以被检测，同时被排除。该机的另一特点是，考虑棉流在输棉管道的流速是一个变量，该系统会对棉流速度进行监测，准确计算异物至执行机构—高速喷嘴的时间，保证在准确排除异物的同时，尽可能的减少好纤维的排出量。
主要技术规格：
摄像机：CCD扫描、2592像素、每秒1450行、8位元或256色色彩，每个机台共4台摄像机
照明：高频特殊光管，共16只
喷射装置：20支高压喷嘴
气源：压力为6kg/c㎡的干燥压缩空气
功率消耗：2KW
产量：1200kg/h
该公司还生产传感器形式的异纤监测装置（图三），可用于梳棉机、并条机、络筒机使用。该装置将棉条穿过一垂直的透明导管，光源照亮导管的密封的内部，当棉条通过时就会反射光线的亮度，光源接受传感器则会随时监测反射光的亮度，当有异性纤维时，反射光的亮度与棉纤维不同，这时就会停车，同时发出报警型号，方便操作工人排除。这种装置的灵敏度可分25个等级，使用者可以根据原棉的具体情况来选定调整。防止不必要的停车，又最大限度的把住杂物。该装置的监测速度可达1200m/min.。
3．台湾明正公司的DG—2000A异纤检测机
该机安装的位置要求在清花流程中棉花已被初步开松，而又没有进入最后一道强力细开松机之前，这样就保证棉花已被适度开松成适当大小形状，异纤比较容易暴露出来，能被有效检测和排除，同时异纤又不至被开松成太多太小的碎片，增加检测的难度。当棉流首先经过该机一米宽的风管时，两侧的彩色数码相机同时对棉流进行检测，影像信息先经过面扫描补偿运算修正照度的差异，再经过全彩影像进行完整的光谱分析，精确的判定异纤的位置和大小，再由20只独立动作的特殊风刀—高速喷嘴，根据异纤的大小及位置，触发一个或几个高速喷嘴，准确将异纤排除至异纤收集箱内。该机采用了高级的super HADCCD彩色数码摄像机，其灵敏度更胜过传统的彩色数码摄像机，再加上两侧共8支高频高亮度灯管组成的全面照明，构成该机完整精确的光学摄像系统。该机的面扫描系统经过面扫描补偿运算可达到与线扫描相同的精确度，但却比线扫描系统增加更多的扫描到异线的机会，因为线扫描只有一次机会。全彩的影像光谱分析提供了完整精确度达24bit，比color sensor或黑白影像系统极限12bit高了很多倍。
该机采用了高稳定性工业计算机搭配Microsoft Windows2000 Professional作业系统及双重看门狗回路，以确保检测系统正常运作。
主要技术规格：
工作宽度（mm）：1000
产量（kg/h）：1100
压缩空气（kg/c㎡）：6
工作温度（℃）：4~40
功率消耗（kw）：约1
棉条检测器
系比利时Barco公司制造，该装置为棉条穿过一垂直透明导管，光源发射器或发光二极管照射导管密封的内部，而光源接受器则会在整个感应器的球体内部检测光线密度。外来的物料会把部分发光二极管射出来的光线吸收，因此增强了接受器发出的信号并达到检测效果。所以只要与条子本身的颜色不同，在条子上的任何外来物料均能被检出。
整个检测系统安装于头道并条机的导条高架上，其作用是每当系统检测出被污染的条子时使并条机停车，由操作工摘除污条。可以避免在二道并条和后工序纺纱过程中扩散并将污染的纤维分散于超过100m的纱线上。此装置只能检测有色化纤和有色棉，如油污条，色棉等。每台系统可连接多个感应器，最多24个，检测速度1200m／min。该装置还能检测无条子或条子停留不动等情况，故可取代并条机上断条停车装置。
4．德国特吕茨勒公司的SOFO异纤检测及分离装置
该机已作为特吕茨勒公司推荐的清梳联流程中的定型产品提供给客户。安装在开清棉生产线的最后位置。在这一位置，纤维已得到充分的开松，，异纤基本暴露在棉纤维的表面，因此特别利于检测和清除。这一做法是与台湾明正公司的观点不同。该机的工作原理是：前面经过充分开松的棉纤维，经输棉风机吹入棉箱内，细小的微尘通过网眼板排除。进入棉箱内的纤维在给棉罗拉握持下，进入打手室内被刺辊打手进行最后的开松梳理。此时两架高速电子数码摄像机对梳理后的棉流进行扫描，整个机幅宽1600mm，每秒钟扫描1024线，每行扫描2048个像素，可分辨0.8毫米大小的异性纤维，扫描后的图像被送到机算机进行分析，根据异性纤维的颜色、几何形状、透明度及反射光来和标准棉花资料对比，确定异纤的位置和大小，发出指令给与打手平行排列的32只高速空气喷嘴，触发异纤位置所在对应的喷嘴，将异纤吹出。该机实际是将异纤检测和除微尘机结合在一体，功能更为齐全。由于是在最后一道机台，所以异纤检出率很高，高速空气喷嘴动作极快，仅为千分之一秒，瞬间排除纤维很少，包括异纤在内的棉花只有1~2克。
5.Loptex公司的原棉检出机
Loptex是意大利与瑞士合资的公司，曾于1997年推出了世界上第一台采用气线除杂机。该公司提供各种不同的原棉除杂机扁平供用户选择。该公司推出的光电超声波原棉除杂机最具特点。在该机1170mm×80m的过棉通道一侧，同时装有超生波发射器、超声波接收器，在棉流扁平通道的另一侧，装有超声波吸收装置。当棉流通过该机扁平通道时，超生波发射器会不断的发出人耳听不到的超生波，工作原理是：超声波可以穿透棉流，超声波通过棉层时，就会被对面的超声波吸收装置所吸收，不会反射回来超声波。当一旦棉流中含有质地紧密的塑料、聚丙烯机其它合成材料，则超声波不能够通过，就会被反射回来被超声波接收器所接收，超声波接收器就会据此判断棉流中含有杂质异物。反馈到控制系统处理，发出指令清除。这是第一道检测。随后，棉流会继续通过检测通道，通道两则装有光电检测器，光电检测器会根据原棉中异纤与原料的颜色深浅不同来检测。这两种检测方式的结合，即可以检测到与原料颜色接近的白色杂物，又可以检测到其他与原料颜色不同的异纤杂物。这两种检测方式同时工作，原棉在在密度、及颜色深浅、亮度的变化，系统会不间断的进行识别和自动调整，保证检测机构正常工作。客户可以根据需要任意选购超声波和光电检测的组合检出机，也可以只选其中的一种形式。据介绍，该设备已在中国有一些厂家使用，价格要比其它类型的检出机略高一些。Loptex公司原棉检出机内部结构
主要技术指标：
最高产量：800Kg/h
功率消耗：1.5Kw（除杂机）
2.2Kw(杂质排除装置)
机器外形尺寸：高 2400mm
3000mm (带超声波检测器)
宽 1420mm
长 1740mm
一.异纤清除机采用的几种异纤识别原理
1．光电式识别原理
光电式是采用光电三极管对棉花中的异纤进行识别。主要是通过异纤与棉花的色差反应到光电管的电流差别，经信号放大、处理比较来识别异纤。这种方法原理简单，制造成本低，光电管的选择必须选用进口大公司产品，否则光电管的灵敏度衰减太快，影响寿命，稳定性也不好。光源亮度也要保持恒定，否则影响异纤识别并误判。由于是靠色差识别异纤，所以与棉花相近颜色的异纤无法识别，棉花中大量白色丙纶丝就不能识别，同样，对有色细小异纤也无法识别。只能对大团或有一定体积的有色异纤进行识别。光电式异纤清除机对细小异纤要求检出的纺织厂不能满足要求，整机异纤检出率不高，只适合粗检异纤。
2．超声波方式
超声波是超声波传感器发出超声波，发射到棉花上，然后再检测反射回来的信息。当棉花中有异纤时，由于异纤反射回来的信号强与棉花,从而经信号处理比较识别后识别异纤。由于超声波是通过物体表面的密度差别识别异纤的，所以不论异纤是什么颜色，白色或有色都能检出，这是其优点所在。然而，超声波必竟是声波，传输速度没有光波快，对异纤的识别反映速度慢，当异纤在通道中飞行速度太快时，来不及识别。试验结果表明，超声波对细小异纤识别不了，只能识别较大体积的异纤。对纱线质量要求较高的棉纺厂不适用。
3．CCD高速摄像机式
CCD高速摄像机是将物体图像暴光到若干微米级的光电传感器上，得到非常细腻图像，分线扫和面扫两种。这两种CCD都可以采用，但线扫处理图像更加灵活，方便。也有一些异纤清除机生产商采用民用摄像机采集图像，这是不太合适的，达不到应有的效果，用户选用产品时要多加注意。
目前大多数厂家选用的CCD高速摄像机为2098像素，这是参照了前几年某些进口同类设备选用的。从图像效果看基本能满足纺织厂清除异纤的功能，对头发、动物毛发这种细小的异纤也能够识别，但细小毛发的识别困难。研究效果表明，头发在棉花表面图像清楚的能识别，在部分隐藏或边角位置不易识别。头发识别率在40～50%之间。比头发粗一点的棕丝，识别率在90%以上，对同样大小有色异纤识别率最佳状态为90%左右。所以选用2098像素的高速线扫基本上满足要求，对大部分棉纺厂都能满足要求，但对纱线产品有更高要求的用户，2K像素高速线扫摄像机的识别率较为勉强，甚至达不到要求。采用4K 像素CCD头发识别率达到70～80%以上。
比较上述几种方式异纤清除机的原理，可以看出：光电管式、超声波式的优点是成本低，缺点是只能检出较大体积的异纤；CCD高速摄像机式能检出细小异纤，2K像素线扫CCD基本满足要求，4K像素线扫CCD能较好的满足要求，但制造成本高。
二.异纤清除机的光源运用
目前，视频检测领域常用的有高频荧光灯和LED光源等。
1．采用荧光灯光源
优点：荧光灯光源照射均匀、柔和、成本低，白色灯管寿命4个月，维护方便。用紫外灯管使用寿命只有1个月，甚至十几天。
缺点：光衰比较严重，温度高，寿命短，稳定性差。
2．LED光源
优点：使用寿命长达2年以上，稳定性好，运行成本低。
缺点：制造成本高，光线不柔和。
用户在选用时，可根据承受能力选择光源。
由于用大量的白色编织袋运装棉花，棉花中混有大量白色丙纶丝，严重影响了纱线质量。经我们对其白丙纶材料分析，多数丙纶丝中含有增白剂。而紫外光对含有增白剂的白色丙纶丝非常敏感，紫外光照到棉花中的白丙纶后变成蓝色而棉花不变色，从而将白色丙纶丝从棉花中分离出来。经过两年的使用，效果良好。从使用的效果看识别率在95%左右，检出率在85%以上。但紫外光只能对有增白剂的白色丙纶丝有效果，不含增白剂的丙纶丝没有效果，要采用其他方法检出不变色白色丙纶丝。
三.国内外厂家异纤清除机通常采用的基本原理
目前国内外研究制造异纤清除机的厂家一二十家，有量产的不多。大部分国内厂家异纤清除机的检出效果还不理想。原因是多方面的，其中重要原因是多数厂家仿制进口产品没有自己创新的技术，只是照猫画虎，即使国外不成熟的产品也照样仿制，难免效果不好。
从几年来国外公司推出的异纤清除机看，瑞士Jossi公司，德国特律斯勒，亚深公司采用CCD摄像机原理，意大利Toptex公司采用光电和超声波两次识别检测，印度普尔美公司采用光电式检测。目前国内厂家大部分仿制力达公司下属的Jossi公司产品，也有少数仿制Toptex公司产品。
从市场上出现的产品情况看，国内厂家仿制较多的是Jossi公司的早期产品，国内产品异纤识别率较低，效果不好，检出率在30～40%，其重要原因是安装位置不正确，棉花在圆型通道中飞行后，成团进入检测通道，异纤被包裹在棉花当中，摄像头看不到异纤而无法识别。国内多家生产商也如此仿制，效果自然不好。Jossi今年新推出的新型机安装在精开棉后效果有所改善。只有把开松后的棉花直接以最短的距离落入检测通道，像雪花一样飘落，才能保证异纤充分暴露而不打卷包裹在棉花中。
四.现有技术能做什么样的异纤清除机
从检测通道看2K CCD像素超过0.9米宽时分辨率不够，不能检出细小异纤。产量超过600公斤，通道必须加宽，细小异纤的检出率会大大下降，有些异纤清除机采用1.2米通道来提高产量，仍然采用2K像素CCD是不合适的，达不到纺织厂要求的异纤检出率。
CCD线扫采用4K像素时，经试验表明，将对细小异纤识别率有较大的提高，头发的识别率也有提高。
目前，在现有技术条件下，能做到的理想异纤清除机是双层两次检测，采用4组CCD线扫，对通道中的棉花进行2次检测来识别异纤，一次识别白色丙纶丝，一次识别有色丙纶丝，并采用4KCCD，目前的计算机技术的水平已能做到这一步。只有针对性的对各种异纤分类识别，才能有效的将无色、有色异纤检出。
五.异纤检出率的计算
众多厂家生产的异纤清除机中，大部分异纤检出的指标都在80%以上。该指标一般是推算出来的，没有一个公认的检验和计算标准。建议用两种检测方法。
其一，将各类异纤几十种按比例选好，包括毛发，有色及无色丙纶丝等100根，最少做3组，在棉花入口处，将杂质包入棉花中，从入棉口丢入异纤清除机，然后从杂质箱检出的异纤数量与总数相除得检出率。
其二，在生产现场用200公斤以上原棉进入清花生产中，将杂质箱里的异纤数量计数，再用人工把成卷的棉花卷撕开，反复仔细拣出杂质数为漏检数量，按
检出率=杂质箱数量/（杂质箱数量+漏检数量），进行计算，这种方法是比较客观准确的。
总之，纺织厂应当根据自身的条件，有针对性的选择适应本单位使用的设备。有经济实力的和要求高的应选择双层二次检测，选用4KCCD线扫的异纤清除机。
摘自石庚尧先生的文章
