閆小兵　盛翠紅　張一心

摘要：為合理有效地利用原棉資源，避免生產(chǎn)過程中造成浪費(fèi)，通過原棉的各項(xiàng)性能指標(biāo)來定量預(yù)測成紗質(zhì)量是一個(gè)有效途徑。本文收集了59組14.6 tex棉卷/生條作為樣本，測試了對應(yīng)成紗的強(qiáng)力、條干CV單紗品質(zhì)指標(biāo)。運(yùn)用國產(chǎn)XJ120快速棉纖維性能測試儀檢測出棉卷/生條的12項(xiàng)指標(biāo)：Mic、Luhm、Ui、Str、Elg、Mat、Rd、+B、CG、TC、TA、TG。采用多元線性回歸方法，建立了棉卷/生條XJ120測試性能指標(biāo)與對應(yīng)成紗單紗強(qiáng)力、條干CV品質(zhì)指標(biāo)的多元線性回歸方程模型。結(jié)果所得的回歸方程模型對棉紡廠的配棉工作具有一定指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：XJ120；棉紗質(zhì)量；多元線性回歸；回歸方程模型；配棉

中圖分類號：TS111.9

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1009-265X（2017）06-0027-04

Research on Yarn Quality Prediction Technology Based on XJ120 Test Data

YAN Xiaobing， SHENG Cuihong， ZHANG Yixin

（School of Textile and Materials， Xian Polytechnic University， Xian 710048， China）

Abstract：To study the rational use of raw cotton resources and avoid the waste in the production process， an effective way is the quantitative prediction of cotton yarn quality through the performance indexes of raw cotton. 59 groups of 14.6tex cotton roll/cotton sliver were collected as samples， and the strength of corresponding yarn and quality index of CV single yarn were tested. The domestic XJ120 fast fiber performance testing instrument was used to detect the 12 indicators of cotton roll/cotton sliver： Mic， Luhm， Ui， Str， Elg， Mat， Rd， +B， CG， TC， TA， TG. Multivariate linear regression method was applied to establish multivariate linear regression equation model for cotton roll/cotton sliver XJ120 test performance index and the corresponding yarn strength and evenness CV quality index. The results show that the regression equation model has certain guiding significance to cotton assorting.

Key words：XJ120； cotton yarn quality； multivariate linear regression； regression equation model； cotton assorting

棉纖維是紡織工業(yè)中不可缺少的重要原料，原棉品質(zhì)是影響成紗質(zhì)量的重要因素之一（棉紗線的品質(zhì)大約有80%受棉纖維性能的制約），同時(shí)，原棉成本約占棉紗成本70%左右。為合理有效地利用原棉資源，避免生產(chǎn)過程中造成浪費(fèi)，可以通過原棉的各項(xiàng)性能指標(biāo)來預(yù)測成紗質(zhì)量[12]。

中國對棉纖維品質(zhì)與成紗質(zhì)量的關(guān)系研究起步較晚，20世紀(jì)90年代才提出了回歸模型、灰色評判模型等。這些模型的建立基本都是通過對棉纖維單嘜試紡的數(shù)據(jù)進(jìn)行的各種研究[34]。近年，國內(nèi)外也有部分學(xué)者研究了計(jì)算機(jī)專家分析系統(tǒng)在該課題中的應(yīng)用，取得了一定的效果，但沒有對中國棉花的生產(chǎn)實(shí)際情況做深入的研究[5]。

陜西長嶺紡織機(jī)電科技有限公司生產(chǎn)的XJ120快速棉纖維性能測試儀（以下簡稱XJ120棉纖維測試儀）是集光、機(jī)、電、氣、計(jì)算機(jī)等技術(shù)為一體的高技術(shù)、多功能儀器；該儀器結(jié)合中國國情以及用戶的實(shí)際需要，應(yīng)用現(xiàn)代電子技術(shù)、光電技術(shù)及氣流控制技術(shù)等領(lǐng)域的新成果。

本文主要使用XJ120快速棉纖維性能檢測儀檢測了選定棉卷/生條的12個(gè)指標(biāo)，結(jié)合傳統(tǒng)方法檢測的短絨率、含雜重量百分率兩個(gè)指標(biāo)，分析棉卷/生條與對應(yīng)成紗的單紗強(qiáng)力、條干CV、細(xì)節(jié)、粗節(jié)以及棉結(jié)等5項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)之間的關(guān)系，最終建立原棉性能與棉紗質(zhì)量之間的關(guān)系模型，并分析建立模型對于實(shí)際情況的代表性程度，從而檢測探尋新的預(yù)測成紗品質(zhì)途徑的實(shí)用性，對實(shí)際生產(chǎn)具有一定的指導(dǎo)意義。

1原料選擇

為確保樣品有一定的代表性，從陜西風(fēng)輪紡織股份有限公司、陜西唐華四棉有限責(zé)任公司、陜西大華紡織有限責(zé)任公司、寶雞大榮紡織有限責(zé)任公司收集59組棉卷和生條半成品作為14.6 tex棉卷/生條樣品，這些樣品的指標(biāo)綜合值在指標(biāo)常見分布區(qū)間中，并保持一定均勻的跨度。并在同一型號設(shè)備、工藝條件下紡制成紗。

2儀器設(shè)備

儀器設(shè)備：XJ120棉纖維測試儀（陜西長嶺紡織機(jī)電科技有限公司），YG046型原棉雜質(zhì)分析機(jī)（陜西長嶺紡織機(jī)電科技有限公司），Y111型羅拉式纖維長度分析儀（萊州市電子儀器有限公司），YG063G全自動(dòng)單紗強(qiáng)力儀（陜西長嶺紡織機(jī)電科技有限公司），CT3000條干均勻度測試分析儀（陜西長嶺紡織機(jī)電科技有限公司）[6]。

其中XJ120棉纖維測試儀主要由長度/強(qiáng)伸度測試儀（配有取樣器和讀碼器），馬克隆測試儀（配有電子天平），色澤測試儀，雜質(zhì)測試儀和回潮率測試儀組成。另外還有主處理機(jī)、顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)、打印機(jī)等外設(shè)控制部分（如圖1）。

3實(shí)驗(yàn)方法

運(yùn)用XJ120快速棉纖維性能測試儀分別測試棉卷/生條的上半部平均長度Luhm、馬克隆值Mic、成熟度指數(shù)Mat、整齊度指數(shù)Ui、斷裂比強(qiáng)度Str、斷裂伸長率Elg、反光亮度RD、黃色深度+B、色澤等級CG、雜質(zhì)數(shù)TC、雜質(zhì)面積TA、雜質(zhì)等級TG等12項(xiàng)性能。運(yùn)用YG046型原棉雜質(zhì)分析機(jī)和Y111型羅拉式纖維長度分析儀測試棉卷/生條的含雜重量百分率PTC和短絨率SFC；運(yùn)用YG063G全自動(dòng)單紗強(qiáng)力儀和CT3000條干均勻度測試分析儀分別測試棉卷/生條成紗的單紗強(qiáng)力和條干CV。

通過上述儀器測試，收集取樣的59組代表性14.6 tex棉卷/生條的14項(xiàng)指標(biāo)測試范圍，見表1。

4預(yù)測成紗質(zhì)量模型的建立與驗(yàn)證

根據(jù)多年的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)可知，成紗質(zhì)量預(yù)測目標(biāo)與原棉品質(zhì)之間是一種非嚴(yán)格的、不確定的函數(shù)關(guān)系，即成紗質(zhì)量不能由原棉品質(zhì)的數(shù)值精確且唯一的函數(shù)關(guān)系確定，但是存在著一定的相關(guān)性[79]，因此本文選用多元線性回歸分析的方法對于成紗質(zhì)量進(jìn)行預(yù)測分析[1011]?？紤]到本文實(shí)驗(yàn)所得關(guān)系、規(guī)律的適應(yīng)性需要通過企業(yè)的后期校正來完善，以及該模型的普及性與實(shí)際可操作性，運(yùn)用了易于操作與掌握的SPSS軟件中相關(guān)性算法與多元線性回歸分析方法。本文對棉卷/生條性能數(shù)據(jù)與對應(yīng)紗線質(zhì)量建立了回歸方程，方程中符號的代表意義如表2。

4.1棉卷/生條性能與14.6 tex成紗單紗強(qiáng)力指標(biāo)關(guān)系

采用多元線性回歸，對棉卷性能數(shù)據(jù)與成紗單紗強(qiáng)力進(jìn)行擬合，擬合程度如圖2所示，得到回歸方程：

YP=1.346×Mic+0.129×Luhm+0.318×Ui+0.393×Str-0.901×Elg-57.473×Mat+0.291×Rd+0.795×B+0.115×CG+（8.048×10-2）×TC-0.411×TA+（2.037×10-2）×TG-0.144×SFC-1.074×PTC-5.873

相關(guān)系數(shù)R=0.832，模型判定系數(shù)（或解釋力）R2=0.692，回歸方程判定系數(shù)的F檢驗(yàn)值為7.060，其顯著性=0.000，表明模型的判定系數(shù)具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，即用以上14個(gè)變量可以解釋YP 69.2%的變差。

4.2棉卷/生條性能與14.6 tex成紗條干CV指標(biāo)關(guān)系

采用多元線性回歸，對棉卷性能數(shù)據(jù)與成紗條干進(jìn)行擬合，擬合程度如圖3所示，得到回歸方程：

YCV=0.577×Mic-0.148×Luhm-（6.72×10-2）×Ui-（3.541×10-3）×Str-（9.08×10-2）×Elg+（1.483×10-2）×Mat+0.120×Rd-0.448×B+（3.580×10-2）×CG-（2.09×10-2）×TC+（1.276×10-2）×TA-（1.51×10-2）×TG+（8.188×10-2）×SFC+0.149×PTC+16.955

相關(guān)系數(shù)R=0.893，模型判定系數(shù)（或解釋力）R2=0.797，回歸方程判定系數(shù)的F檢驗(yàn)值為12.362，其顯著性=0.000，表明模型的判定系數(shù)具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，即用以上14個(gè)變量可以解釋YCV79.7%的變差。

綜上，本文預(yù)測出了14.6 tex棉卷/生條的XJ120等測試性能與對應(yīng)成紗單紗的強(qiáng)力、條干CV質(zhì)量關(guān)系模型，并且運(yùn)用預(yù)測模型預(yù)測結(jié)果對比實(shí)際成紗質(zhì)量具有較高的擬合程度（見圖2、圖3）。這種預(yù)測模型具有容易建立、低成本等優(yōu)點(diǎn)，有利于指導(dǎo)棉紡企業(yè)科學(xué)配棉。

4.3預(yù)測成紗質(zhì)量模型預(yù)測值與實(shí)測值關(guān)系

為了驗(yàn)證模型的實(shí)際預(yù)測效果，分析了成紗品質(zhì)的實(shí)測值與預(yù)測值之間的相關(guān)系數(shù)與判定系數(shù)（表3）。從表3可得：棉卷/生條與對應(yīng)14.6 tex成紗強(qiáng)力、條干CV質(zhì)量指標(biāo)的多元線性回歸模型預(yù)測值與實(shí)測值間的相關(guān)系數(shù)和判定系數(shù)數(shù)值在合理范圍內(nèi)，此預(yù)測方法具有實(shí)用效果。

綜上，模型對于數(shù)據(jù)的擬合程度比較好，在通過企業(yè)后期的繼續(xù)校正后，可以用于成紗質(zhì)量的生產(chǎn)控制中。

通過分別建立包含短絨率SFC與雜重量百分率PTC、不含含雜重量百分率PTC和含短絨率SFC、包含含雜重量百分率PTC和不含短絨率SFC、不含含雜重量百分率PTC與短絨率SFC的四個(gè)模型，得到成紗的條干CV值預(yù)測值與實(shí)測值的判定系數(shù)R2值（表4）。

從表4可知，添加傳統(tǒng)指標(biāo)比不添加傳統(tǒng)指標(biāo)對于預(yù)測模型的解釋力要大，兩個(gè)傳統(tǒng)指標(biāo)對于模型的科學(xué)、有效建立起到了一定的助推作用；兩個(gè)傳統(tǒng)指標(biāo)都有的模型的解釋力比只有其中一個(gè)傳統(tǒng)指標(biāo)也要大；并且只含有短絨率一個(gè)傳統(tǒng)指標(biāo)的模型的解釋力比只含有一個(gè)含雜重量百分率傳統(tǒng)指標(biāo)的解釋力要大，相對來說短絨率指標(biāo)的作用要大于含雜重量百分率的作用。

5結(jié)論

a）建立了14.6 tex棉卷/生條與成紗強(qiáng)力、條干CV質(zhì)量指標(biāo)的多元線性回歸模型，并且模型預(yù)測值與實(shí)測值的相關(guān)系數(shù)高，具有實(shí)用效果；

b）添加短絨率指標(biāo)使棉纖維快速檢測產(chǎn)生的弊端得到有效補(bǔ)充；增加含雜重量百分率指標(biāo)后，改善了HVI檢測“重表輕質(zhì)”的局限性，使建立的模型更加可靠；

c）由于該方法屬于低成本開發(fā)，所建立的模型的適用性比較強(qiáng)，有利于眾多棉紡企業(yè)應(yīng)用并推廣。

參考文獻(xiàn)：

[1]周方穎，張一心，王偉.原棉成紗質(zhì)量預(yù)測模型的研究[J].紡織科學(xué)研究，2006（3）：51-56.

[2]孫海蘭.紡紗質(zhì)量分析與預(yù)測[D].蘇州：蘇州大學(xué)，2004.

[3]儲才元，凌導(dǎo)宏.棉纖維性能和成紗質(zhì)量間關(guān)系的研究[J].紡織學(xué)報(bào)，1993，14（7）：4-18.

[4]閆小兵，張一心，張鵬飛.原棉性能預(yù)測成紗品質(zhì)方法新思考[J].中國纖檢，2008（5）：35-37.

[5]徐伯俊，范生蒲，劉國清.原棉性能與成紗質(zhì)量的綜合評判[J].北京紡織，2001，22（1）：12-15.

[6]BASU A. Principles and application of high volume instruments part Ⅰ： principles of high volume instrument[J]. Asian Textile Journal， 1997（10）：75-79.

[7]LUO C， ADAMS D L. Yarn strength prediction using neural networks： part I： fiber properties and yarn strength relationship[J]. Textile Research Journal，1995，65（9）：495-500.

[8]董奎勇，楊萍.棉紡成紗質(zhì)量預(yù)報(bào)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法[J].棉紡織技術(shù)，2002（6）：39-40.

[9]唐萬梅.幾個(gè)預(yù)測方法及模型的研究[D].呼和浩特：內(nèi)蒙古大學(xué)，2006.

[10]呂立斌.成紗質(zhì)量綜合評判系統(tǒng)的研究與開發(fā)[J].山東紡織科技，2001（6）：37-39.

[11]于健，薛少林.SPSS在根據(jù)原棉性能預(yù)測成啥棉結(jié)上的應(yīng)用分析[J].河北紡織，2010（2）：66-69.

（責(zé)任編輯：陳和榜）