纺织企业异性纤维在线检出控制系统的工作原理及使用实践（上）.doc

纺织企业异性纤维在线检出控制系统的工作原理及使用实践（上）

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指出纺织企业保证产品质量，开清棉流程中采用异性纤维线检出装置必要性和可能性。对当今广泛应用国内外多种异纤检出装置基本工作原理作了介绍，论述了检出装置安装位置选择及其使用效果。
0   前言
      轧花厂收购棉花过程中种种原因，使原棉中混入了种类繁多异性纤维，包括丙纶丝、编织带、麻袋片、彩色布头及毛发等，俗称“三丝”。纺织生产流程中，一般很难清除掉，纺纱织布后，会给布面造成色花疵点。特别是印染后这一问题更为突出，客户很难接受，成为纺织厂生产中难题，严重困扰了纺织企业生产。目前，从收购棉花源头还很难解决“三丝”问题。
      解决这个问题，很多纺织厂都不惜工本，花费大量人力物力，采取了各种解决办法，最简单方法就是人工挑拣异性纤维通称拣杂。人工挑拣异性纤维需要大量场，将原棉逐包拆开、撕扯，用手工一点一点拣杂，然后还要将拣过原棉重新打包后使用。生产规模较大纺织厂，需挑拣棉包每天都有几十吨近百吨，其难度可想而知了。另外人工挑拣质量也很难保证。一般纺织厂不具备轧花厂专用打包机，只能使用废棉打包机重新打包打成包比较松散，使用过程中，特别是产量很高清梳联生产线上使用，抓包机效率受到影响，整条生产线产量就会降低，影响了企业效益。
      另外，有纺织企业采取了半机械化拣杂方式，像国外巴基斯坦纺织厂，先将原棉经抓包机开松后，由凝棉器输送至一条很长水平帘子上，帘子上方有紫光灯照明，帘子两侧则有工人拣杂。抓棉机开松效果与产量都较高，就相对节约了人力物力，显然是比纯人工拣杂又进了一步。尽管如此，拣杂效果还十分理想。
      针对这一问题，近几年来异性纤维线检出装置应运而生，有了很大发展。国外有不少公司生产外，国内也有厂家相继开发研制生产异性纤维检出机。异性纤维长期困扰纺织企业难题，有望到解决。
1   异纤检测机工作原理及特点
      从基本原理上来看，异性纤维线检出装置可分为两大类型，一大类采用是光学检测，即采用CCD高速彩色摄像机，对棉纤维进行扫描，扫描信号送计算机系统处理，发现异常时发出指令，驱动执行机构排除。另一类是采用传感器来检测，当光源照射原料上，因不同性质材料所反射亮度不同，传感器就会判断是异性纤维而发出指令停车排除，这种形式因其局限性，多用棉条或纱线通道上进行检测。如乌斯特公司生产UQC电子清纱器，广泛应用新型自动络筒机上，采用先进电容传感器技术和微电子技术，中央处理器处理检测信号，处理各种纱疵同时，还具有异纤清除功能。据介绍异纤清除率高于85%以上，成纱后进行最后一道把关，这种方式需要将电子清纱器安装每一台络筒机上，需要较多投资。
      而现普遍采用多是上述第一种形式，用开清棉流程中效果比较理想。开清棉流程中排除异性纤维，可防止和减少异性纤维进入到梳棉工序中被打碎，造成大面积分散而带来不利清除情况。
      世界上最著名瑞士jossi公司就是最早研制开发异性纤维检出机厂家，目前已占有世界市场60%~70%份额。据介绍已有大约近500台该装置世界各个国家纺织厂使用，取较好效果。目前我国也有一些纺织厂进口了该公司生产异性纤维检出机。下面就目前使用较普遍几种机型作一简单介绍。
1.1   瑞士Jossi公司异纤检出机
      该机采用垂直过棉形式，当棉流从上进棉管道该设备中部扁平透明通道时，已成均匀分布状态，透明管道两侧高速CCD彩色摄像机同时对棉流进行全方位扫描，将各种数据传输到计算机分析处理。该设备采用FUZZYLOGIC软件，可以判别发现与原料微小差异异纤，立即发出指令到执行机构———高速喷嘴吹出排走。该设备可以和各种清梳联流程直接连接，如立达、特吕茨勒、马佐里、克罗斯罗尔、青纺机、郑纺机等。
      主要技术规格：
      产量    1000 kg/h
      压缩空气   0.6 MPa
      工作温度          5 ℃~35 ℃
      相对湿度        最高80%
      外形尺寸          长2280 mm
                          宽1300 mm
                          高3200 mm
1.2   比利时BARCO公司棉花分拣机
      该机过棉通道是水平形式，即进棉口和出棉口一个平面上，安装开清棉输棉管道中。当棉流该机一条透明通道时，检测区域内，将受到特殊光源照射，所有与棉花有区别无用物质都会被四台超高速解像CCD摄像机上下两侧扫描到，然后发出指令到执行机构，经一台特殊设计气动装置去除。该机特点是棉流是以直线流动该设备，不会增加该系统和输棉管道阻力。该机影像处理包括处理修订不一致照明效果、加强对比、抽取特征等，遇与原棉颜色有区别及体积不同异物就可以被检测，同时被排除。该机另一特点是，考虑棉流输棉管道流速是一个变量，该系统会对棉流速度进行监测，准确计算异物至执行机构———高速喷嘴时间，保证准确排除异物同时尽可能减少棉纤维排出量。
      主要技术规格：
      摄像机CCD扫描、2592像素、每秒1450行、8位元或256色色彩，每个机台共4台摄像机；
      照明高频特殊光管，共16只；
      喷射装置20支高压喷嘴；
      气源压力为0.6 MPa干燥压缩空气；
      功率消耗2 kW；
      产量1200 kg/h。
      该公司还生产传感器形式异纤检测装置，可用于梳棉机、并条机、络筒机。该装置将棉条穿过一垂直透明导管，光源照亮导管密封内部，当棉条时就会反射光线亮度，光源接受传感器则会随时检测反射光亮度，当有异性纤维时，反射光亮度与棉纤维不同，这时就会停车，同时发出报警信号，方便操作工人排除。这种装置灵敏度可分25个等级，使用者可以原棉具体情况来选定调整，防止不必要停车，又最大限度把住杂物。该装置检测速度可达1200 m/min。
1.3   台湾明正公司DG-2000A型异纤检测机
      该机安装位置要求清棉流程中棉花已被初步开松，而又没有进入最后一道强力细开松机之前，这样就保证棉花已被适度开松成适当大小形状，异纤比较容易暴露出来，能被有效检测和排除，同时异纤又不致被开松成太多太小碎片，增加检测难度。当棉流首先该机一米宽风管时，两侧彩色数码摄像机同时对棉流进行检测，影像信息先面扫描补偿运算修正照度差异，再全彩影像进行完整光谱分析，精确判定异纤位置和大小，再由20只独立动作特殊风刀———高速喷嘴，异纤大小及位置，触发一个或几个高速喷嘴，准确将异纤排除至异纤收集箱内。该机采用了高级super HADCCD彩色数码摄像机，其灵敏度更胜过传统彩色数码摄像机，再加上两侧共8支高频高亮度灯管组成全面照明，构成该机完整精确光学摄像系统。该机面扫描系统面扫描补偿运算可达到与线扫描相同精确度，但却比线扫描系统增加更多扫描到异纤机会，线扫描一次机会。全彩影像光谱分析提供了完整精确度达24 bit，比color sensor或黑白影像系统极限12 bit高了很多倍。
      该机采用了高稳定性工业计算机搭配Microsoft Windows2000 Professional作业系统及双重看门狗回路，以确保检测系统正常运作。
      主要技术规格：
      工作宽度     1000 mm 
      产量           1100 kg/h
      压缩空气     0.6 MPa
      工作温度     4 ℃~40 ℃
      功率消耗     约1 kW
1.4   德国特吕茨勒公司SCFO异纤检测及分离装置
      该机已作为特吕茨勒公司推荐清梳联流程中定型产品提供给客户，安装开清棉生产线最后位置。这一位置，纤维已到充分开松，异纤基本暴露棉纤维表面，特别利于检测和清除。这一做法与台湾明正公司观点不同。该机工作原理是：前面充分开松棉纤维经输棉风机吹入棉箱内，细小微尘网眼板排除。进入棉箱内纤维给棉罗拉握持下进入打手室内，被刺辊打手进行最后开松梳理。此时两架高速电子数码摄像机对梳理后棉流进行扫描，整个机幅宽1600 mm，每秒钟扫描1024线，每行扫描2048个像素，可分辨0.8 mm大小异性纤维，扫描后图像被送到计算机进行分析，异性纤维颜色、几何形状、透明度及反射光来和标准棉花资料对比，确定异纤位置和大小，发出指令给与打手平行排列32只高速空气喷嘴，触发异纤位置所对应喷嘴，将异纤吹出。该机实际是将异纤检测和除微尘机结合一体，功能更为齐全。是最后一道机台，异纤检出率很高，高速空气喷嘴动作极快，仅为千分之一秒，瞬间排除纤维很少，包括异纤内棉花1 g~2 g。
1.5   Loptex公司原棉检出机
      Loptex是意大利与瑞士合资公司，曾于1997年推出了世界上第一台采用气线除杂机。该公司提供各种不同原棉除杂机供用户选择。该公司推出光电超声波原棉除杂机最具特点。该机1170 mm×80 m过棉通道一侧，同时装有超声波发射器、超声波接收器，棉流扁平通道另一侧，装有超声波吸收装置。当棉流该机扁平通道时，超声波发射器会不断发出人耳听不到超声波，超声波可以穿透棉流，当超声波棉层时会被对面超声波吸收装置所吸收，不会反射回来超声波。一旦棉流中含有质紧密塑料、聚丙烯及其他合成材料，则超声波不能够，就会反射回来被超声波接收器所接收，超声波接收器据此判断棉流中含有杂质异物。反馈到控制系统处理，发出指令清除，这是第一道检测。随后，棉流会继续检测通道，通道两侧装有光电检测器，光电检测器会原棉中异纤与原料颜色深浅不同来检测。这两种检测方式结合，既可以检测到与原料颜色接近白色杂物，又可以检测到其他与原料颜色不同异纤杂物。这两种检测方式同时工作，原棉密度、颜色深浅及亮度变化，系统会不间断进行识别和自动调整，保证检测机构正常工作。客户可以需要任意选购超声波和光电检测组合检出机，也可以只选其中一种形式。据介绍，该设备已中国一些厂家使用，价格要比其他类型检出机略高一些。
      Loptex公司原棉检出机主要技术指标：最高产量800 kg/h；功率消耗1.5 kW（除杂机），2.2 kW(杂质排除装置)；机器外形尺寸高2400 mm，3000 mm(带超声波检测器)，宽  1420 mm，长1740 mm。

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