異性纖維清除機的改進(jìn)與應(yīng)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(tǒng)設(shè)計和技術(shù)服務(wù)落后,能源消耗較高等問題[1-2],具體表現(xiàn)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(tài)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(tài);③ 系統(tǒng)設(shè)計過于復(fù)雜,故障率高,維護(hù)工作量大。

如果去掉1臺輸棉風(fēng)機、1根羅拉和1個打手,則每小時節(jié)電不低于7.5 kW·h;若能提供實時在線監(jiān)控和離線診斷,則可保證售后服務(wù)的及時響應(yīng)[3-4]。此外,因工業(yè)攝像機的硬件性能不會出現(xiàn)較快衰減,故檢測性能落后的關(guān)鍵瓶頸在于軟件技術(shù)的開發(fā)和系統(tǒng)設(shè)計[5-6]。

2 異性纖維清除機的改進(jìn)

2.1 改進(jìn)方案

采用對原機改造的總體方案,保留原設(shè)備機械主體,通過更換核心軟硬件,彌補系統(tǒng)設(shè)計上的漏洞,從而提升設(shè)備檢測性能,使舊設(shè)備滿足生產(chǎn)新要求?，F(xiàn)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(fēng)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(xù)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(wěn)定性差、故障率高等問題;② 拆除原有輸棉風(fēng)機、泄風(fēng)器、棉箱、負(fù)壓管道、羅拉、打手等復(fù)雜部件,設(shè)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(jìn)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(wěn)定;④ 通過更換核心處理軟硬件及顯示模塊,充分發(fā)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(biāo),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(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行簡單工藝調(diào)整,盡可能提升棉流速度;⑥ 增加遠(yuǎn)程在線監(jiān)控,以保證技術(shù)支持的及時響應(yīng)。

3 改進(jìn)后的工作原理及技術(shù)參數(shù)

3.1 工作原理

原棉經(jīng)精開棉機充分開松后,由下向上進(jìn)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(fā)現(xiàn)異性纖維,則需標(biāo)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(fēng)機抽入廢棉收集袋。

3.2 技術(shù)參數(shù)

異性纖維清除機升級后的技術(shù)參數(shù)為：機器尺寸為1800 mm×2200 mm×4020 mm,檢測面積為1200 mm×70 mm,產(chǎn)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(fēng)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(shù)量為4個,電磁閥數(shù)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(zhǔn)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(yīng)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(yán)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(zhǔn)備。

5 智能化動作的實現(xiàn)

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(fēng)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(fēng)機自動停止。主界面顯示最近12 h內(nèi)噴氣統(tǒng)計。需要注意的是,燈管預(yù)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(guān)閉計算機”,不需要輸入密碼,即可直接關(guān)閉計算機;點擊“取消”,則返回程序。

5.2 學(xué)習(xí)模型

當(dāng)識別率下降或三條曲線不重合時,需要進(jìn)行光線校準(zhǔn)。點擊“學(xué)習(xí)模型”,彈出密碼輸入界面,輸入密碼。在確定管道內(nèi)無棉纖維后,點擊“確定”,開始進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)完成后,出現(xiàn)對話框,點擊確定,完成光線校準(zhǔn)。需注意的是,校準(zhǔn)時不要過棉。

5.3 參數(shù)設(shè)置

智能化動作的實現(xiàn)主要是通過人機界面的參數(shù)設(shè)置,實現(xiàn)異性纖維的精確噴出排除。點擊主屏上的“參數(shù)設(shè)置”按鈕,輸入密碼,進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置界面。

5.3.1 噴閥參數(shù)

噴閥參數(shù)設(shè)置時,進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置界面后點擊“噴閥參數(shù)”按鈕,進(jìn)入噴閥參數(shù)設(shè)置界面;根據(jù)設(shè)備內(nèi)風(fēng)速的不同,設(shè)置噴閥的滯后時間和持續(xù)時間;選中需要修改的參數(shù),點擊“+”或“-”設(shè)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(shè)置完成后,點擊“參數(shù)更新”,則修改的參數(shù)生效。

5.3.2 噴閥測試

噴閥測試設(shè)置時,進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置界面后點擊進(jìn)入“噴閥測試”按鈕,進(jìn)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(shù)

進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置界面后點擊“檢測參數(shù)”按鈕進(jìn)入檢測參數(shù)的設(shè)置界面,主要包括日光檢測設(shè)置和紫光檢測設(shè)置。

5.3.3.1 日光檢測設(shè)置

閾值設(shè)定的正常范圍為-1～-6,一般設(shè)置為-2,棉花干凈時可設(shè)置為-1,而棉花較臟時可設(shè)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(dāng)減小,而棉花較臟時可適當(dāng)加大;尺寸標(biāo)準(zhǔn)(開槍長度)正常范圍為20～40,而棉花較干凈時可適當(dāng)減小,棉花較臟時可適當(dāng)加大;缺省參數(shù)的正常范圍為4～8。

5.3.3.2 紫光檢測設(shè)置

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

6 異性纖維清除機的維護(hù)及故障排除

6.1 維護(hù)措施

6.1.1 周維護(hù)

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(nèi)的灰塵,以保證工控機的散熱效果良好。

6.1.2 月維護(hù)

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

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(yīng)查看驅(qū)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(qū)動是否正常、驅(qū)動板與PCI板卡之間的連接數(shù)據(jù)線是否正常、驅(qū)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(qū)動板與噴氣閥的連接數(shù)據(jù)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(nèi)是否掛花,如有掛花,則應(yīng)清除;檢查玻璃通道內(nèi)是否殘留異物,若玻璃檢測通道存在臟點,則應(yīng)清潔檢測區(qū)域內(nèi)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(xiàn)“通道x：相機故障”,則表示相機通信出現(xiàn)故障,須檢查相機連接數(shù)據(jù)線、相機供電、相機采集卡驅(qū)動是否正常;如果主屏上方出現(xiàn)“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(qū)動是否正常。

7 異性纖維清除機的應(yīng)用效果

7.1 改進(jìn)關(guān)鍵件明細(xì)

表1為單臺異性纖維清除機的改進(jìn)關(guān)鍵件明細(xì),總價約為10萬元。

表1 單臺異性纖維清除機改進(jìn)關(guān)鍵件明細(xì)

從表1可以看出,工業(yè)觸摸顯示屏、電磁閥控制板、系統(tǒng)分檢軟件和遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊均為自主研發(fā)的核心技術(shù),其他部分關(guān)鍵部件為進(jìn)口,保證了設(shè)備運行的智能性、穩(wěn)定性和異性纖維高識別性。

7.2 改進(jìn)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(jīng)均勻混和后從機頂補風(fēng)口投入,進(jìn)行檢出率試驗,試驗結(jié)果見表2。

表2 單臺檢出率試驗結(jié)果

從表2的5次試驗數(shù)據(jù)得知,改進(jìn)后異性纖維清除機識別并檢出異性纖維的能力比較穩(wěn)定,各單項及綜合檢出率不低于85%,最高可達(dá)88%;而改進(jìn)前國內(nèi)外大多數(shù)紡織企業(yè)使用異性纖維清除機的檢出率約為53%;故改進(jìn)后效果顯著。

7.3 改進(jìn)后性價比

經(jīng)長期使用和測試,若紡紗企業(yè)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(jìn)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(jìn)行改進(jìn)后,取消了2臺電機,每小時節(jié)電約7.5 kW·h,全年可節(jié)約5萬元;由于2臺異性纖維清除機改進(jìn)投入總價為20萬元,5個月即可收回投資。因此,改進(jìn)后每年不僅節(jié)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(jié)語

國內(nèi)外各系列異性纖維清除機的技術(shù)升級是紡織界的一大創(chuàng)新舉措。通過更換自主研發(fā)的核心軟硬件和先進(jìn)的外圍電器件克服了亂噴誤噴、穩(wěn)定性差、故障率高等問題,充分發(fā)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(jìn)去除設(shè)備原有的輸棉風(fēng)機、泄風(fēng)器、棉箱等復(fù)雜部件,設(shè)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(jié)約了能源。改進(jìn)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(dá)88%,為企業(yè)節(jié)省了大量成本。