異性纖維清除機的改進與應用

夏春明,吉宜軍,楊 洋,王 東

(南通雙弘紡織有限公司,江蘇 南通 226600)

1 異性纖維清除機存在的問題

目前,異性纖維清除機主要存在檢測性能、系統設計和技術服務落后,能源消耗較高等問題[1-2],具體表現為：① 照明燈管更換頻繁,在耗材增加的同時也會帶來檢測狀態的波動;② 開松很好的工藝需配備帶打手的異性纖維清除機,不但增加能耗且破壞了良好的檢測狀態;③ 系統設計過于復雜,故障率高,維護工作量大。

如果去掉1臺輸棉風機、1根羅拉和1個打手,則每小時節電不低于7.5 kW·h;若能提供實時在線監控和離線診斷,則可保證售后服務的及時響應[3-4]。此外,因工業攝像機的硬件性能不會出現較快衰減,故檢測性能落后的關鍵瓶頸在于軟件技術的開發和系統設計[5-6]。

2 異性纖維清除機的改進

2.1 改進方案

采用對原機改造的總體方案,保留原設備機械主體,通過更換核心軟硬件,彌補系統設計上的漏洞,從而提升設備檢測性能,使舊設備滿足生產新要求?，F場采用的工藝流程為：開棉機→原異性纖維清除機(去掉上方棉箱羅拉打手、扁平管道連接)→梳棉風機(去掉后方棉箱)。

2.2 方案實施

方案的具體實施方法為：① 繼續采用原車的機械框架,保留相機和電磁閥,通過更換核心軟硬件和外圍電器元件來解決檢出率低、亂噴誤噴、穩定性差、故障率高等問題;② 拆除原有輸棉風機、泄風器、棉箱、負壓管道、羅拉、打手等復雜部件,設計扁平管道直接完成開棉機和異性纖維清除機之間的對接;③ 用全進口燈管替換原有燈管,新燈管更換周期為1 a,以消除原有燈光因素造成的檢測波動,使檢測更加穩定;④ 通過更換核心處理軟硬件及顯示模塊,充分發揮原有高速線陣CCD掃描相機的檢測能力,提升原有檢測指標,同時提供人性化的人機交互機制;⑤ 提升電磁閥板位置,并根據現場情況進行簡單工藝調整,盡可能提升棉流速度;⑥ 增加遠程在線監控,以保證技術支持的及時響應。

3 改進后的工作原理及技術參數

3.1 工作原理

原棉經精開棉機充分開松后,由下向上進入棉流通道。棉花在通過透明玻璃輸棉管道時,棉流速度須保證在8 m/s～12 m/s。采用高速線陣CCD掃描相機水平掃描檢測,如果發現異性纖維,則需標記其位置,待異性纖維通過排雜口時,高速電磁閥將其吹入排雜通道,再由排雜風機抽入廢棉收集袋。

3.2 技術參數

異性纖維清除機升級后的技術參數為：機器尺寸為1800 mm×2200 mm×4020 mm,檢測面積為1200 mm×70 mm,產量為800 kg/h,380 V/50 Hz三相交流電,主機功率為1.5 kW,排雜風機功率為0.55 kW,壓縮空氣壓力為0.6 MPa～0.7 MPa,燈管壽命為15 000 h(每年需更換1次),高速線陣CCD掃描相機數量為4個,電磁閥數量為24個。

4 機器安裝

4.1 安裝位置

為確保棉花充分開松后能及時準確地將異性纖維清除掉,需將異性纖維清除機安裝在開棉機之后。

4.2 管道連接要求

異性纖維清除機與前后機器的輸棉管道連接時,應加密封條,同時須保證輸棉管道光滑、不掛花,否則會影響機器的檢出效果;將管道連接牢靠,并且嚴格做好燈箱、鏡箱及工控機箱的密封工作,為開機運行做好準備。

5 智能化動作的實現

5.1 程序運行

啟動電腦,軟件自動啟動。點擊“開始檢測”按鈕,軟件開始正常工作,排雜風機自動啟動,屏幕上方顯示“正在檢測”;點擊“停止檢測”按鈕,軟件停止工作,排雜風機自動停止。主界面顯示最近12 h內噴氣統計。需要注意的是,燈管預熱20 min后才能開始正常工作。

點擊“退出”,彈出退出對話框;點擊“檢測程序退出”,輸入密碼,則軟件退出。

點擊“關閉計算機”,不需要輸入密碼,即可直接關閉計算機;點擊“取消”,則返回程序。

5.2 學習模型

當識別率下降或三條曲線不重合時,需要進行光線校準。點擊“學習模型”,彈出密碼輸入界面,輸入密碼。在確定管道內無棉纖維后,點擊“確定”,開始進行校準。校準完成后,出現對話框,點擊確定,完成光線校準。需注意的是,校準時不要過棉。

5.3 參數設置

智能化動作的實現主要是通過人機界面的參數設置,實現異性纖維的精確噴出排除。點擊主屏上的“參數設置”按鈕,輸入密碼,進入參數設置界面。

5.3.1 噴閥參數

噴閥參數設置時,進入參數設置界面后點擊“噴閥參數”按鈕,進入噴閥參數設置界面;根據設備內風速的不同,設置噴閥的滯后時間和持續時間;選中需要修改的參數,點擊“+”或“-”設置,選中“×1”則每次遞增或遞減1個單位,選中“×10”則每次遞增或遞減10個單位,選擇“×100”則每次遞增或遞減100個單位;設置完成后,點擊“參數更新”,則修改的參數生效。

5.3.2 噴閥測試

噴閥測試設置時,進入參數設置界面后點擊進入“噴閥測試”按鈕,進入噴閥測試界面;單擊1～24號閥,可單獨測試某噴氣閥動作是否正常;點擊自動測試,噴氣閥會自動從1號閥～24號閥順序動作,自動測試所有噴氣閥,可隨時點擊“停止自動測試”終止測試。

5.3.3 檢測參數

進入參數設置界面后點擊“檢測參數”按鈕進入檢測參數的設置界面,主要包括日光檢測設置和紫光檢測設置。

5.3.3.1 日光檢測設置

閾值設定的正常范圍為-1～-6,一般設置為-2,棉花干凈時可設置為-1,而棉花較臟時可設置為-4;分割精度的正常范圍為8～20,淺色“三絲”較多時可適當減小,而棉花較臟時可適當加大;尺寸標準(開槍長度)正常范圍為20～40,而棉花較干凈時可適當減小,棉花較臟時可適當加大;缺省參數的正常范圍為4～8。

5.3.3.2 紫光檢測設置

閾值設定的正常范圍為10～50,一般設置為20～40;分割精度的正常范圍為6～20,一般約設置為10;尺寸標準(開槍長度)正常范圍為5～30,一般約設置為6。

6 異性纖維清除機的維護及故障排除

6.1 維護措施

6.1.1 周維護

用絨布擦拭過棉通道上的棉蠟等污漬,以保證過棉通道棉流順暢;用高壓氣槍清潔工控機內的灰塵,以保證工控機的散熱效果良好。

6.1.2 月維護

因異性纖維清除機采用完全密封設計,自身密封效果很好,故清潔很方便。每月需打開機器兩側燈箱門,用麂皮巾清潔燈箱內左右玻璃表面及日光燈表面;同時需保持燈箱內干凈無灰塵,從而使設備處于良好的檢測狀態。

6.2 故障排除措施

異性纖維清除機的故障排除可分為無異性纖維噴出、大量異性纖維噴出、軟件顯示故障3種。

6.2.1 無異性纖維噴出

無異性纖維噴出時,應查看驅動板的噴氣閥指示燈是否閃爍。若指示燈不閃爍,須依次檢查PCI板卡驅動是否正常、驅動板與PCI板卡之間的連接數據線是否正常、驅動板電源是否正常;若指示燈閃爍,但未聽到噴氣閥動作,則須依次檢測驅動板與噴氣閥的連接數據線是否正常、噴氣閥是否損壞。

6.2.2 大量異性纖維噴出

大量異性纖維噴出時,須檢查玻璃通道內是否掛花,如有掛花,則應清除;檢查玻璃通道內是否殘留異物,若玻璃檢測通道存在臟點,則應清潔檢測區域內的玻璃和反光鏡。

6.2.3 軟件顯示故障

軟件顯示故障時,如果主屏上方出現“通道x：相機故障”,則表示相機通信出現故障,須檢查相機連接數據線、相機供電、相機采集卡驅動是否正常;如果主屏上方出現“氣閥輸出故障”,則表示噴氣閥通信故障,須檢測PCI板卡是否松動,PCI板卡驅動是否正常。

7 異性纖維清除機的應用效果

7.1 改進關鍵件明細

表1為單臺異性纖維清除機的改進關鍵件明細,總價約為10萬元。

表1 單臺異性纖維清除機改進關鍵件明細

從表1可以看出,工業觸摸顯示屏、電磁閥控制板、系統分檢軟件和遠程監控模塊均為自主研發的核心技術,其他部分關鍵部件為進口,保證了設備運行的智能性、穩定性和異性纖維高識別性。

7.2 改進后實際檢出率

在棉花充分開松的條件下,可采用最小面積為1 cm2,線狀長度為4 cm的紅色和白色丙綸絲各30根,經均勻混和后從機頂補風口投入,進行檢出率試驗,試驗結果見表2。

表2 單臺檢出率試驗結果

從表2的5次試驗數據得知,改進后異性纖維清除機識別并檢出異性纖維的能力比較穩定,各單項及綜合檢出率不低于85%,最高可達88%;而改進前國內外大多數紡織企業使用異性纖維清除機的檢出率約為53%;故改進后效果顯著。

7.3 改進后性價比

經長期使用和測試,若紡紗企業用2臺異性纖維清除機分揀原棉20 t/d,由于效率較低,需先由20名工人進行初揀后再投入異性纖維清除機,每月人工工資為4萬元,全年為48萬元。對異性纖維清除機進行改進后,取消了2臺電機,每小時節電約7.5 kW·h,全年可節約5萬元;由于2臺異性纖維清除機改進投入總價為20萬元,5個月即可收回投資。因此,改進后每年不僅節省開支53萬元,而且有利于富余勞動力再次分配與利用。

8 結語

國內外各系列異性纖維清除機的技術升級是紡織界的一大創新舉措。通過更換自主研發的核心軟硬件和先進的外圍電器件克服了亂噴誤噴、穩定性差、故障率高等問題,充分發揮了原有高速線陣CCD掃描相機檢測能力,通過更換顯示模塊提供了人性化的人機交互機制,通過改進去除設備原有的輸棉風機、泄風器、棉箱等復雜部件,設計扁平管道直接完成開棉機和異性纖維清除機之間的對接,節約了能源。改進后的異性纖維清除機,提高了對異性纖維的檢出率,各單項及綜合檢出率最高可達88%,為企業節省了大量成本。