中國(guó)科大實(shí)現(xiàn)下一代纖維檢驗(yàn)技術(shù)新突破
瞄準(zhǔn)當(dāng)前檢驗(yàn)技術(shù)中樣本準(zhǔn)備環(huán)節(jié)高度依賴人工的關(guān)鍵瓶頸，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)工程科學(xué)學(xué)院/人形機(jī)器人研究院張世武教授、金虎副教授團(tuán)隊(duì)與中國(guó)纖維質(zhì)量監(jiān)測(cè)中心、安徽省纖維檢驗(yàn)局提出了基于機(jī)械樣本準(zhǔn)備方法的下一代纖維檢驗(yàn)技術(shù)，相關(guān)成果于7月9日以"Mechanical specimen preparation method for next-generation cotton quality testing using HVIs" 為題在農(nóng)林領(lǐng)域TOP期刊《Industrial Crops and Products》上在線發(fā)表。
棉花作為民生領(lǐng)域的戰(zhàn)略性大宗農(nóng)產(chǎn)品，其交易深度依賴?yán)w維質(zhì)量檢驗(yàn)，檢驗(yàn)技術(shù)的先進(jìn)性決定了棉花市場(chǎng)的公正性和穩(wěn)定性，并直接影響國(guó)際貿(mào)易定價(jià)話語權(quán)。基于國(guó)外引進(jìn)的HVI檢驗(yàn)技術(shù)，我國(guó)構(gòu)建了國(guó)家統(tǒng)一監(jiān)管的棉花公證檢驗(yàn)制度。近年來，國(guó)產(chǎn)HVI技術(shù)逼近了國(guó)外水平，但仍處于同代技術(shù)下的追趕階段，難以實(shí)質(zhì)提升我國(guó)在國(guó)際纖維檢驗(yàn)體系構(gòu)建與棉花定價(jià)中的話語權(quán)。
圖1.機(jī)械樣本準(zhǔn)備方法
研究團(tuán)隊(duì)在不改變現(xiàn)有檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的前提下，基于機(jī)器人柔性介質(zhì)靈巧操作方面的技術(shù)積累，構(gòu)建了棉纖維機(jī)械樣本準(zhǔn)備方法（圖1）。為了達(dá)到人工無損樣本準(zhǔn)備效果，創(chuàng)新性在纖維拆分中融入了機(jī)械震動(dòng)降低阻力和壓力，揭示了基于震動(dòng)針的無損拆分機(jī)理，實(shí)驗(yàn)優(yōu)化最優(yōu)震動(dòng)參數(shù)；為了滿足定質(zhì)量樣本需求，探索了纖維壓縮均勻性理論，實(shí)現(xiàn)了纖維快速、精準(zhǔn)提取，實(shí)驗(yàn)證明機(jī)械定質(zhì)量提取精度相較于人工方法提升了33%。基于上述核心技術(shù)，研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出了下一代纖維檢驗(yàn)系統(tǒng)樣機(jī)（圖2），在安徽省纖維檢驗(yàn)局的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境中完成對(duì)比實(shí)驗(yàn)，充分驗(yàn)證其替代人工的可行性，已完成為期兩個(gè)月的試運(yùn)行。
圖2.下一代纖維檢驗(yàn)系統(tǒng)原理與樣機(jī)
中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)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?zhí)厝胃毖芯繂T為本工作提供了關(guān)鍵技術(shù)指導(dǎo)。安徽省纖維檢驗(yàn)局王琛、中國(guó)纖維質(zhì)量監(jiān)測(cè)中心于小新在方案設(shè)計(jì)與檢驗(yàn)環(huán)境方面給予重要指導(dǎo)與支持。論文的合作者還包括中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)歐陽一鳴博士后、褚德?lián)P博士以及安徽省纖維檢驗(yàn)局陳文兵等。該項(xiàng)研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、安徽省科技攻關(guān)重大計(jì)劃及中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金支持。
在完成本工作過程中，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)、中國(guó)纖維質(zhì)量監(jiān)測(cè)中心和安徽省纖維檢驗(yàn)局聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)合計(jì)獲得13項(xiàng)發(fā)明專利授權(quán)，在下一代纖維檢驗(yàn)方向初步形成了國(guó)產(chǎn)技術(shù)的自主權(quán)利壁壘，有助于我國(guó)在纖維檢驗(yàn)領(lǐng)域的儀器國(guó)產(chǎn)化和國(guó)際話語權(quán)提升。本文中的無損拆分技術(shù)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(fā)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(xué)學(xué)院/人形機(jī)器人研究院、科研部）
本文鏈接：http://knowith.com/news-3-3269.html中國(guó)科大實(shí)現(xiàn)下一代纖維檢驗(yàn)技術(shù)新突破
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