紡紗工程中在線檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用分析(上)

　　在紡織產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)過程中，對(duì)織物的布面檢測(cè)基本采用全數(shù)檢驗(yàn)方法；而對(duì)棉紗線的質(zhì)量檢驗(yàn)，由于大部分檢驗(yàn)是采用破壞性試驗(yàn)，因而只能采用隨機(jī)抽樣檢驗(yàn)。紡紗工程和織造工程相比，其生產(chǎn)單元（即紡紗紗錠）較多，隨機(jī)抽樣檢驗(yàn)時(shí)，很有可能某些有質(zhì)量缺陷的紗錠很長時(shí)間都采集不到樣品進(jìn)行檢測(cè)，且以子樣水平代表總體水平的棉紗平均質(zhì)量，并不能完全決定布面質(zhì)量，往往在總體水平不差的一批棉紗中，個(gè)別卷裝的次品會(huì)影響到整個(gè)布面質(zhì)量和實(shí)用質(zhì)量。隨著紡織技術(shù)的不斷進(jìn)步，特別是電子信息技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，在線檢測(cè)技術(shù)在紡紗工程中得到越來越廣泛的應(yīng)用。加速在線檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，推進(jìn)在線檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)加強(qiáng)紡紗生產(chǎn)的過程質(zhì)量控制，改進(jìn)和完善傳統(tǒng)紗線質(zhì)量檢測(cè)方法的不足，提高紡織品質(zhì)量水平，實(shí)現(xiàn)紡紗生產(chǎn)現(xiàn)代化和推進(jìn)紡織技術(shù)進(jìn)步有著重要意義。
　　在線檢測(cè)是指在生產(chǎn)過程中直接對(duì)被檢測(cè)產(chǎn)品的特性進(jìn)行檢測(cè)的方法。在紡紗工程的很多工序都較早的使用了在線檢測(cè)和自動(dòng)調(diào)節(jié)、自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)。清棉工序的自動(dòng)檢測(cè)棉包高度，自動(dòng)檢測(cè)和控制棉箱存儲(chǔ)量；梳棉工序的自調(diào)勻整系統(tǒng)和在線檢測(cè)棉結(jié)、雜質(zhì)功能；并條工序的自調(diào)勻整系統(tǒng)；粗紗機(jī)紡紗張力在線監(jiān)控系統(tǒng)；細(xì)紗工序的斷頭自動(dòng)檢測(cè)和絡(luò)筒工序的電子清紗功能等等，都成功地應(yīng)用了在線檢測(cè)技術(shù)。在紡紗生產(chǎn)流程中并條工序是控制棉條質(zhì)量的最后一道工序，絡(luò)筒則是去除疵點(diǎn)，控制成紗質(zhì)量的最后一道工序，應(yīng)用較為廣泛、使用效果較為明顯的應(yīng)當(dāng)是并條機(jī)的在線檢測(cè)技術(shù)和絡(luò)筒機(jī)的在線檢測(cè)技術(shù)。本文以較為典型的Vouk SH802E、Unimax并條機(jī)和 Savio Orion絡(luò)筒機(jī)為例，對(duì)并條工序和絡(luò)筒工序的在線檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用和實(shí)際效果作一些探討。

2 典型在線檢測(cè)技術(shù)在紡紗關(guān)鍵工序的應(yīng)用

2．1 并條工序在線檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用
　　SH802-E及Unimax并條機(jī)在線檢測(cè)技術(shù)包括自調(diào)勻整系統(tǒng)、質(zhì)量檢測(cè)與控制系統(tǒng)及機(jī)械報(bào)警系統(tǒng)。

2.1.1 并條機(jī)自調(diào)勻整系統(tǒng)
　　SH802-E及Unimax型并條機(jī)上的USC、USG自調(diào)勻整系統(tǒng)的作用原理,是用一對(duì)凹凸羅拉對(duì)喂入并條機(jī)的棉條進(jìn)行連續(xù)采樣,檢測(cè)其喂入量的變化，將凹凸羅拉位移量的轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后，控制伺服電機(jī)改變牽伸系統(tǒng)的主牽伸區(qū)牽伸倍數(shù)，使輸出棉條達(dá)到勻整的目的。和傳統(tǒng)的無自調(diào)勻整并條機(jī)相比，在并條輸出條質(zhì)量控制上，自調(diào)勻整并條機(jī)有以下幾方面優(yōu)點(diǎn)：

（1）牽伸區(qū)牽伸倍數(shù)的變化與喂入量變化在時(shí)間上同步
　　傳統(tǒng)的并條紡出重量控制方法是在并條機(jī)生產(chǎn)過程中每班定時(shí)采樣，將檢測(cè)重量與設(shè)計(jì)重量對(duì)照，當(dāng)離線檢測(cè)的重量超過設(shè)計(jì)重量一定范圍時(shí)，人工調(diào)節(jié)牽伸齒輪，改變牽伸倍數(shù)，使紡出的重量與設(shè)計(jì)重量相符（或者相近），過分重或過分輕的棉條則作為不合格品回用。當(dāng)喂入棉條因前道原因（如配棉變化，落棉工藝改變等）呈系統(tǒng)性變化時(shí)，這種方法能夠調(diào)節(jié)輸出條重量，使成紗號(hào)數(shù)達(dá)到一致。但在調(diào)節(jié)過程中，有明顯的滯后性。當(dāng)喂入條因偶發(fā)性因素（如棉卷破洞，瀉棉網(wǎng)，吸白，缺條等等）而呈無規(guī)律變化時(shí)，定時(shí)采樣則很難發(fā)現(xiàn)其變化情況，即使偶然發(fā)現(xiàn)這種變化，也有可能以偏概全，輕易調(diào)整并條機(jī)的牽伸倍數(shù)，從而產(chǎn)生更嚴(yán)重的系統(tǒng)不勻。USC、USG型開環(huán)式自調(diào)勻整系統(tǒng)，通過設(shè)定死區(qū)長度來調(diào)整牽伸倍數(shù)的變化延時(shí)，達(dá)到牽伸改變與喂入量變化同步，有效地避免了傳統(tǒng)調(diào)節(jié)方法中的調(diào)節(jié)滯后和對(duì)無規(guī)律變化的消極控制。

（2） 牽伸區(qū)牽伸倍數(shù)的變化與喂入量變化在變化量上同步
　　傳統(tǒng)的并條紡出重量控制方法中，通常規(guī)定當(dāng)輸出條偏離標(biāo)準(zhǔn)重量±1%以上時(shí)調(diào)整并條機(jī)一只冠牙，偏離標(biāo)準(zhǔn)重量±2%以上時(shí)作回棉條處理。即使這種人為的規(guī)定是合理的，若排除粗紗，細(xì)紗牽伸過程中的干擾因素，熟條重量差異±1%時(shí)，成紗重量也會(huì)有±1%的差異。在并條機(jī)牽伸機(jī)構(gòu)中，調(diào)整一只冠牙，只能改變牽伸倍數(shù)的1%左右，如果要作微量調(diào)整，要么增加冠牙齒數(shù)，要么增加牽伸對(duì)牙的數(shù)量，這在機(jī)械設(shè)計(jì)中是困難的。在離線檢測(cè)中將實(shí)測(cè)重量與標(biāo)準(zhǔn)重量對(duì)比時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)重量是干燥重量或是一定回潮率下的濕重，而實(shí)測(cè)重量則是生產(chǎn)環(huán)境實(shí)際回潮率下的濕重，實(shí)際回潮在重量檢測(cè)時(shí)是未知的，必須經(jīng)過較長時(shí)間烘干后才能計(jì)算出實(shí)際回潮，因此按照實(shí)測(cè)重量調(diào)節(jié)并條重量時(shí)，總是默認(rèn)檢測(cè)時(shí)的回潮率與上一次檢測(cè)時(shí)的回潮率是一致的，因而是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?。在自調(diào)勻整并條機(jī)中，當(dāng)實(shí)際喂入量G與理論喂入Go是有差值△G時(shí)，實(shí)際總牽伸倍數(shù)Q1與理論牽伸倍數(shù)Qo遵守以下勻整方程式
Q1=Qo＊（1+△G/Go）
　　該公式在理論上表明：只要并條機(jī)上實(shí)際喂入量G與理論喂入量Go有差異△G時(shí)，總會(huì)有實(shí)際牽伸倍數(shù)Q1與之相對(duì)應(yīng)的，且變化規(guī)律是連續(xù)直線。實(shí)際應(yīng)用中，通過調(diào)整自調(diào)勻整儀的放大倍數(shù)，修正牽伸倍數(shù)對(duì)喂入量變化的響應(yīng)程度，使?fàn)可毂稊?shù)相對(duì)變化是與喂入量相對(duì)變化量相一致。此外USC、USG型自調(diào)勻整儀的檢測(cè)機(jī)構(gòu)是機(jī)械電器結(jié)合式，有效地清除了傳統(tǒng)重量調(diào)節(jié)方法中的回潮率影響。

2.1.2 并條機(jī)的質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)和質(zhì)量控制系統(tǒng)
　　SH802-E及Unimax型并條機(jī)在前羅拉之后，輸出緊壓羅拉（階梯羅拉）之前設(shè)置有質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)，通過高精度的棉條壓力傳感器（FP喇叭頭），精密測(cè)試輸出棉條的體積變化，通過計(jì)算機(jī)處理，將棉條質(zhì)量檢測(cè)的結(jié)果顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上。雖然質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不參與自調(diào)勻整系統(tǒng)的工作，但質(zhì)量監(jiān)測(cè)的結(jié)果能夠提供信息，使用戶及時(shí)掌握質(zhì)量狀況，指導(dǎo)調(diào)節(jié)自調(diào)勻整系統(tǒng)的工作狀態(tài)。其在線檢測(cè)的輸出內(nèi)容：

（1） A%-CV%值：表示當(dāng)前的棉條重量偏差A(yù)%，棉條1米，3米，10米，100米切割片段的重量CV%值和條干CV%值。
（2） 瞬時(shí)棉條重量變化情況：用動(dòng)畫形式表示棉條即時(shí)3米重量變化情況。
（3） 棉條重量偏差曲線圖：表示1米、3米及前1小時(shí)內(nèi)每分鐘，前一天內(nèi)每小時(shí)，前一月中每天的棉條重量偏差變化規(guī)律。
（4） 棉條條干CV%值直方圖：表示前一小時(shí)內(nèi)每分鐘，前一天中每小時(shí)，前一月中每天條干CV%值的平均值變化情況。
（5） 瞬時(shí)牽伸倍數(shù)變化情況：用動(dòng)畫形式表示即時(shí)總牽伸倍數(shù)的變化情況。
（6） 牽伸倍數(shù)：表示即時(shí)的總牽伸倍數(shù)，后區(qū)牽伸倍數(shù)數(shù)值。
　　同時(shí)系統(tǒng)還設(shè)定了兩類在線質(zhì)量控制方法：一種是當(dāng)棉條質(zhì)量特性值超過一定數(shù)值時(shí)，機(jī)器報(bào)警；另一種是當(dāng)棉條質(zhì)量特性值超過一定數(shù)值時(shí)，機(jī)器自動(dòng)停車。主要設(shè)定內(nèi)容為：

（1） A%：長片段重量偏差質(zhì)量報(bào)警和停車設(shè)定。
（2） A%-S：短片段重量偏差質(zhì)量報(bào)警和停車設(shè)定。
（3） CV%：條干CV%值質(zhì)量報(bào)警和停車設(shè)定。
（4） CVL：長片段重量CV%值質(zhì)量報(bào)警和停車設(shè)定。
（5） 棉條檢測(cè)最低速度：表示達(dá)到這個(gè)速度時(shí)，在線檢測(cè)系統(tǒng)開始檢測(cè)，此值一般為正常生產(chǎn)速度的75%-95%。
（6） 棉條控制的最低速度：表示達(dá)到這個(gè)速度時(shí)，勻整系統(tǒng)才開始對(duì)棉條進(jìn)行控制，此速度的設(shè)定絕對(duì)不能大于正常生產(chǎn)時(shí)的棉條喂入速度。

2..1.3 并條機(jī)在線檢測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用和管理要求
　　在線檢測(cè)系統(tǒng)在現(xiàn)代并條機(jī)中具有重要的作用。但是在實(shí)際應(yīng)用必須加以合理的設(shè)定和調(diào)整，才能使其作用發(fā)揮的更好，保證熟條質(zhì)量的優(yōu)良。這些調(diào)整主要包括自調(diào)勻整儀的參數(shù)調(diào)整，報(bào)警系統(tǒng)的調(diào)整等。
（1）品種調(diào)整時(shí)死區(qū)長度、放大倍數(shù)、機(jī)械牽伸倍數(shù)的調(diào)整
　　USC、USG型自調(diào)勻整儀中，死區(qū)長度和放大倍數(shù)是兩個(gè)重要的工藝參數(shù)；死區(qū)長度決定了勻整機(jī)構(gòu)對(duì)喂入棉條波動(dòng)量的響應(yīng)延遲時(shí)間；放大倍數(shù)決定了勻整機(jī)構(gòu)對(duì)喂入量的響應(yīng)程度。前者取決于機(jī)械上檢測(cè)點(diǎn)的位置、纖維平均長度和離散程度以及系統(tǒng)的慣性；后者取決于原料性能、密集程度及蓬松性等。當(dāng)日常品種翻改和生產(chǎn)原料改變時(shí)，原料的平均長度、離散程度、密集程度、蓬松性等都發(fā)生了改變。因此死區(qū)長度及放大倍數(shù)都必須作相應(yīng)調(diào)整。
　　機(jī)械牽伸倍數(shù)的調(diào)整要根據(jù)喂入棉條號(hào)數(shù)與輸出棉條的號(hào)數(shù)要求，計(jì)算出重量牽伸倍數(shù)，按照設(shè)備說明書提供的牽伸表選擇牽伸齒輪。在自調(diào)勻整儀關(guān)閉的情況下，離線檢測(cè)輸出條重量，再微調(diào)牽伸齒輪，使輸出條紡出重量達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

（2） 棉條檢測(cè)最低速度和棉條控制最低速度的設(shè)定。
　　棉條檢測(cè)最低速度，是指并條機(jī)在線質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)輸出條時(shí)所需的最低速度，當(dāng)機(jī)器生產(chǎn)速度低于這個(gè)速度時(shí)，質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)將不檢測(cè)輸出條的質(zhì)量。它的常用選擇范圍為正常生產(chǎn)速度的75%～95%，常常偏小掌握。日常生產(chǎn)過程中，當(dāng)并條機(jī)生產(chǎn)速度因某種原因需要做調(diào)整，尤其是降低生產(chǎn)速度時(shí)必須相應(yīng)調(diào)整該設(shè)定值，否則有可能造成質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)不工作。棉條控制最低速度是指自調(diào)勻整系統(tǒng)工作時(shí)，所需的喂入棉條最低速度。當(dāng)喂入棉條速度低于此設(shè)定值時(shí)，自調(diào)勻整儀不工作。原則上以不超過正常生產(chǎn)時(shí)的棉條喂入速度為上限，日常生產(chǎn)中建議將此值設(shè)定為棉條檢測(cè)最低速度除以機(jī)械牽伸倍數(shù)所得的數(shù)值。同樣道理，當(dāng)生產(chǎn)速度作調(diào)整時(shí)，必須重新設(shè)定該速度，否則可能會(huì)導(dǎo)致自調(diào)勻整系統(tǒng)不工作。
　　并條機(jī)在生產(chǎn)過程中，總會(huì)有從停車到開車和換筒后重新開車的過程，在這個(gè)過程中，并條機(jī)的輸出速度和喂入速度也會(huì)有從零點(diǎn)逐步增加到正常速度的過程，因此每桶輸出棉條中都存在一處以上的這樣的棉條，在開車時(shí)是未經(jīng)過自調(diào)勻整和未經(jīng)過質(zhì)量檢測(cè)的，這段棉條的長度視生產(chǎn)速度和限定速度設(shè)定而不同，通常在100米到150米左右。這段棉條既無質(zhì)量記錄，也是影響后道質(zhì)量的隱患。使用中通常用兩種方法進(jìn)行控制：一是定期每周一次調(diào)整并條機(jī)機(jī)械牽伸配置，使機(jī)械牽伸與實(shí)際重量牽伸倍數(shù)盡量接近，減少在開車時(shí)由于自調(diào)勻整系統(tǒng)未工作而產(chǎn)生棉條重量偏差；二是在粗紗換棉條時(shí)，每一桶桶底棉條拉去兩層作回條，以減少對(duì)后道影響。

（3） 在線檢測(cè)質(zhì)量數(shù)據(jù)的修正和應(yīng)用
　　SH802E和Unimax并條機(jī)在線質(zhì)量檢測(cè)是通過棉條壓力傳感器來實(shí)現(xiàn)的。在棉條條干CV%值的測(cè)量原理上不同于電容式條干儀，在棉條重量偏差反映上不同于天平直接稱量。因此在線檢測(cè)的質(zhì)量數(shù)據(jù)和離線檢測(cè)的質(zhì)量數(shù)據(jù)是存在差異的。
　　SH802E、Unimax型并條機(jī)在線檢測(cè)的棉條條干CV%值通常低于離線檢測(cè)的條干CV%值。通過多次讀取在線檢測(cè)的條干CV%值與同時(shí)離線檢測(cè)條干CV%值，用回歸分析法總能計(jì)算出兩者的關(guān)系，這樣就可通過在線檢測(cè)的條干CV%值間接反映棉條實(shí)際條干水平。利用在線檢測(cè)的條干CV%值，橫向可以反映并條機(jī)臺(tái)與臺(tái)之間差異，眼與眼之間差異；縱向可用于對(duì)比班與班之間差異以及隨著時(shí)間變化情況、條干水平的變化趨勢(shì)，找出規(guī)律、采取措施，對(duì)質(zhì)量加以控制。
　　在線檢測(cè)顯示的輸出棉條重量偏差A(yù)%也是通過棉條壓力傳感器檢測(cè)，經(jīng)過信號(hào)轉(zhuǎn)換，由計(jì)算機(jī)處理并顯示出來。由于工作環(huán)境多種因素影響，往往會(huì)導(dǎo)致質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)工作點(diǎn)的偏移，使在線檢測(cè)顯示的棉條重量偏差和離線檢測(cè)的棉條的實(shí)際重量偏差存在差異，當(dāng)這種差異過大時(shí)，會(huì)造成對(duì)質(zhì)量控制的失真和機(jī)器頻繁報(bào)警或停車。所以在實(shí)際生產(chǎn)中必須定期對(duì)輸出棉條重量進(jìn)行修正，對(duì)監(jiān)測(cè)器工作點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整。這種調(diào)整的目的一方面是將輸出條的重量調(diào)整到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，另一方面是當(dāng)輸出條重量與標(biāo)準(zhǔn)重量相等時(shí)，自動(dòng)地將在線檢測(cè)所顯示的重量偏差調(diào)整為零。