中國科大實現下一代纖維檢驗技術新突破
瞄準當前檢驗技術中樣本準備環節高度依賴人工的關鍵瓶頸，中國科學技術大學工程科學學院/人形機器人研究院張世武教授、金虎副教授團隊與中國纖維質量監測中心、安徽省纖維檢驗局提出了基于機械樣本準備方法的下一代纖維檢驗技術，相關成果于7月9日以"Mechanical specimen preparation method for next-generation cotton quality testing using HVIs" 為題在農林領域TOP期刊《Industrial Crops and Products》上在線發表。
棉花作為民生領域的戰略性大宗農產品，其交易深度依賴纖維質量檢驗，檢驗技術的先進性決定了棉花市場的公正性和穩定性，并直接影響國際貿易定價話語權。基于國外引進的HVI檢驗技術，我國構建了國家統一監管的棉花公證檢驗制度。近年來，國產HVI技術逼近了國外水平，但仍處于同代技術下的追趕階段，難以實質提升我國在國際纖維檢驗體系構建與棉花定價中的話語權。
圖1.機械樣本準備方法
研究團隊在不改變現有檢驗標準的前提下，基于機器人柔性介質靈巧操作方面的技術積累，構建了棉纖維機械樣本準備方法（圖1）。為了達到人工無損樣本準備效果，創新性在纖維拆分中融入了機械震動降低阻力和壓力，揭示了基于震動針的無損拆分機理，實驗優化最優震動參數；為了滿足定質量樣本需求，探索了纖維壓縮均勻性理論，實現了纖維快速、精準提取，實驗證明機械定質量提取精度相較于人工方法提升了33%。基于上述核心技術，研究團隊開發出了下一代纖維檢驗系統樣機（圖2），在安徽省纖維檢驗局的標準環境中完成對比實驗，充分驗證其替代人工的可行性，已完成為期兩個月的試運行。
圖2.下一代纖維檢驗系統原理與樣機
中國科學技術大學鮑丙亮博士為論文第一作者。金虎副教授、高緯特任副研究員為論文通訊作者。張世武教授、王二龍特任副研究員為本工作提供了關鍵技術指導。安徽省纖維檢驗局王琛、中國纖維質量監測中心于小新在方案設計與檢驗環境方面給予重要指導與支持。論文的合作者還包括中國科學技術大學歐陽一鳴博士后、褚德揚博士以及安徽省纖維檢驗局陳文兵等。該項研究得到了國家自然科學基金、安徽省科技攻關重大計劃及中央高校基本科研業務費專項資金支持。
在完成本工作過程中，中國科學技術大學、中國纖維質量監測中心和安徽省纖維檢驗局聯合研究團隊合計獲得13項發明專利授權，在下一代纖維檢驗方向初步形成了國產技術的自主權利壁壘，有助于我國在纖維檢驗領域的儀器國產化和國際話語權提升。本文中的無損拆分技術于2025年1月以題為"A vibrating-needle based non-destructive tearing method for mechanical specimen preparation in length and strength testing of cotton fibers"發表在期刊《Industrial Crops and Products》上。
論文鏈接：
https://authors.elsevier.com/sd/article/S0926-6690(25)01001-5
無損拆分論文鏈接：
https://authors.elsevier.com/sd/article/S0926-6690(25)00024-X
（工程科學學院/人形機器人研究院、科研部）
本文鏈接：http://knowith.com/news-1-11947.html中國科大實現下一代纖維檢驗技術新突破
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