异性纤维检出机在线检测清除探讨

1 问题的提出 
  
      由于轧花厂在收购棉花过程中的种种原因，使得原棉中混入了异性纤维，种类繁多，包括丙纶丝、编织带、麻袋片、彩色布头及毛发等，俗称“三丝”。在纺织厂生产的流程中，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，成为纺织厂的天敌，严重困扰了纺织企业的生产。目前，从收购棉花的源头还很难解决“三丝”问题。 
  
      为了解决这个问题，很多纺织厂都不惜工本，花费大量的人力物力，采取了各种解决办法。zui简单的方法就是人工挑拣杂纤维。人工挑拣杂纤维，需要大量的场地，将原棉逐包拆开、撕扯，用手工一点一点拣杂，然后还要将拣过的原棉重新打包后使用。对于生产规模较大的纺织厂，需挑拣的棉包每天都有几十吨甚至近百吨，其难度可想而知了。另外人工挑拣的质量也很难保证。同时由于一般的纺织厂，不具备轧花厂专用的打包机，只能使用废棉打包机重新打包，打成的包，比较松散。在使用当中，特别是在产量很高的清梳联生产线使用，因为棉包松散，抓包机的效率受到影响，整条生产线产量还会降低。增大了成本，影响了企业的效益。 
  
      另外还有的厂家，采取了半机械化的检杂方式，像国外的巴基斯坦的纺织厂，先将原棉经抓包机开松后，由凝棉器输送至一条很长的水平帘子上，帘子上方有紫光灯照明，帘子两侧则有工人检杂。由于抓棉机开松的效果与产量都较高，就相对节约了人力物力。显然是比纯人工检杂又进了一步。尽管如此，检杂的效果还不是十分理想。 
  
      针对这一问题，近几年来，异性纤维在线捡出装置应运而生，并且有了很大的发展。除了国外有不少的公司生产外，国内也有厂家相继开发研制生产各种异性纤维捡出机。据不完全统计，国内就有近十家公司在生产一线检出机。异性纤维长期困扰纺织企业的难题，有望得到解决。 
  
      异性纤维在线的清除，这个曾是令纺织厂十分棘手的问题。已不是新鲜的话题。经过纺织同仁的争论探讨，人们已经更加理性的认识这个问题。每个人都持肯定态度，异纤在线检测清除肯定会成为发展趋势。目前国内外已有多家公司生产异纤检出机，笔者也曾发表数篇文章论述这个问题。 
  
2 各国异纤检测机的工作原理及特点 
  
      异性纤维的在线捡出装置，从基本原理上来看，分为两大类型，一大类采用的是光学检测，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的，当光源照射在原料上，因不同的性质材料所反射的亮度不同，传感器就会判断那些是异性纤维而发出指令停车排除，这种形式因其局限性，多用在棉条或纱线的通道上检测。如乌斯特公司生产的UQC型电子清纱器，广泛应用新型的自动络筒机上，采用先进的电容传感器技术和微电子技术，通过中央处理器处理检测信号，在处理各种纱疵的同时，还具有异纤清除功能，据介绍异纤清除率高于85%以上。在成纱后进行zui后一道把关。这种方式需要安装在每一台络筒机上，需要较高的投资。现在普遍采用的多是上述的*种形式，用在开清棉的流程中，使用效果比较理想。在开清棉流程中排除异性纤维，可防止和减少异性纤维进到梳棉工序中被打碎，造成大面积分散带来的不利清除情况。各个使用厂家可以具体视情况选用。 

      世界上zui的瑞士jossi公司，就是zui早开发研制异性纤维捡出机的厂家，目前已占有世界市场60%～70%的份额。据介绍已有大约近500台该装置在世界各个国家的纺织厂使用，取得较好的效果。目前我国也已经约有67家纺织厂进口了该公司生产的异性纤维检出机，是zui早进入中国市场的产品之一。 
      下面就对各种机型做一介绍。 
  
2.1 瑞士jossi公司的异纤检出机 
  
      该机是直接安装在开清棉设备的出口处，该机采用垂直过棉形式，采用两台数字图像处理的高速彩色摄像机对棉流进行检测。棉流由机器底部进入，从设备顶部输出。当棉流从进棉管道通过该设备中部的扁平透明通道时，已成均匀分布状态，透明管道两侧的高速CCD彩色摄像机同时对棉流进行的扫描。将各种数据传输到计算机分析处理。该设备采用了FUZZYLOGIC软件，可以判别发现与原料微小差异的异纤，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、克鲁斯罗尔、青纺机、郑纺机等各家的设备相连。该公司建议安装在开清棉工序zui后一台设备位置上，捡除效果。 
  
      主要技术规格：产量1000 kg/h，压缩空气6 kg/cm?2，工作温度5 ℃～35 ℃，相对湿度zui高80%，外形尺寸：长2280 mm、宽1300 mm、高3200 mm。 
  
2.2 比利时BARCC公司的Cotton Sorter棉花分捡机 
  
      该机过棉通道是水平形式的，即进棉口和出棉口在一个平面上，安装在开清棉输棉管道中。当棉流通过该机的一条透明的通道时，在监测区域内，将受到特殊光源的照射，所有与棉花有区别的无用物质，都会被四台超高速解像的CCD摄像机在上下两侧扫描到，发出指令到执行机构，一台经特殊设计的气动装置去除。该机的特点是棉流是以直线流动通过该设备的，所以不会增加该系统和输棉管道的阻力。该机的影像处理包括处理修订不一致的照明效果、加强对比、抽取特征等。与原棉颜色有区别及体积不同的异物就可以被检测，同时被排除。该机的另一特点是，考虑棉流在输棉管道的流速是一个变量，该系统会对棉流速度进行监测，准确计算异物至执行机构?高速喷嘴的时间，保证在准确排除异物的同时，尽可能的减少好纤维的排出量。 
  
      主要技术规格：摄像机的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；照明采用高频特殊光管，共16只；喷射装置有20支高压喷嘴；气源为压力为6 kg/cm?2的干燥压缩空气；功率消耗2 kw；产量为1200 kg/h。 
  
      该公司还生产传感器形式的异性纤维监测装置，可用于梳棉机、并条机、络筒机使用。该装置将棉条穿过一垂直的透明导管，光源照亮导管密封的内部，当棉条通过时就会反射光线的亮度，光源接受传感器则会随时监测反射光的亮度，当有异性纤维时，反射光的亮度与棉纤维不同，这时就会停车，同时发出报警型号，方便操作工人排除。这种装置的灵敏度可分25个等级，使用者可以根据原棉的具体情况来选定调整。防止不必要的停车，又zui大限度的拣出杂物。该装置的监测速度可达1200 m/min。 
  
2.3 台湾明正公司的DG?2000A异性纤维检测机? 
  
      该机安装的位置要求在开清棉流程中棉花已被初步开松，而又没有进入zui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，异性纤维比较容易暴露出来，能被有效检测和排除，同时异性纤维又不至被开松成太多太小的碎片，增加检测的难度。当棉流首先经过该机1 m宽的风管时，两侧的彩色数码相机同时对棉流进行检测，影像信息先经过面扫描补偿运算修正照度的差异，再经过全彩影像进行完整的光谱分析，的判定异性纤维的位置和大小，再由20只独立动作的特殊风刀?高速喷嘴，根据异性纤维的大小及位置，触发一个或几个高速喷嘴，准确将异性纤维排除至异性纤维收集箱内。该机采用了的super HADCCD彩色数码摄像机，其灵敏度更胜过传统的彩色数码摄像机，再加上两侧共8支高频高亮度灯管组成的全面照明，构成该机完整的光学摄像系统。该机的面扫描系统经过面扫描补偿运算可达到与线扫描相同的度，但却比线扫描系统增加更多的扫描到异纤的机会，因为线扫描只有一次机会。全彩的影像光谱分析提供了完整度达24bit，比color sensor或黑白影像系统极限12bit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6 kg/cm?2，工作温度4℃～40℃，功率消耗：约1kw。 
  
2.4 德国特吕茨勒公司的SOFO异性纤维检测及分离装置 
  
      该机已作为特吕茨勒公司推荐的清梳联流程中的定型产品提供给客户。安装在开清棉生产线的zui后位置。在这一位置，纤维已得到充分的开松，异性纤维基本暴露在棉纤维的表面，因此特别利于检测和清除。这一做法是与台湾明正公司的观点不同。该机的工作原理是：前面经过充分开松的棉纤维，经输棉风机吹入棉箱内，细小的微尘通过网眼板排除。进入棉箱内的纤维在给棉罗拉握持下，进入打手室内被刺辊打手进行zui后的开松梳理。此时两架高速电子数码摄像机对梳理后的棉流进行扫描，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大小的异性纤维，扫描后的图像被送到计算机进行分析，根据异性纤维的颜色、几何形状、透明度及反射光来和标准棉花资料对比，确定异性纤维的位置和大小，发出指令给与打手平行排列的32只高速空气喷嘴，触发异性纤维位置所在对应的喷嘴，将异性纤维吹出。该机实际是将异性纤维检测和除微尘机结合在一体，功能更为齐全。由于是在zui后一道机台，所以异性纤维检出率很高，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，包括异性纤维在内的棉花只有1 g～2 g 
  
2.5 Loptex公司的原棉检出机 
  
      Loptex是意大利与瑞士合资的公司。该公司提供各种不同的原棉除杂机供用户选择。该公司推出的光电超声波原棉除杂机zui具特点。在该机1170 mm×80 m的过棉通道一侧，同时装有超生波发射器、超声波接收器，在棉流扁平通道的另一侧，装有超声波吸收装置。当棉流通过该机扁平通道时，超生波发射器会不断的发出人耳听不到的超生波，工作原理是：超声波可以穿透棉流，超声波通过棉层时，就会被对面的超声波吸收装置所吸收，不会反射回来超声波。当一旦棉流中含有质地紧密的塑料、聚丙烯机其它合成材料，则超声波不能够通过，就会被反射回来被超声波接收器所接收，超声波接收器就会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*道检测。随后，棉流会继续通过检测通道，通道两则装有光电检测器，光电检测器会根据原棉中异性纤维与原料的颜色深浅不同来检测。这两种检测方式的结合，即可以检测到与原料颜色接近的白色杂物，又可以检测到其他与原料颜色不同的异性纤维杂物。这两种检测方式同时工作，原棉在密度及颜色深浅、亮度的变化，系统会不间断的进行识别和自动调整，保证检测机构正常工作。客户可以根据需要任意选购超声波和光电检测的组合检出机，也可以只选其中的一种形式。据介绍，该设备已在中国有一些厂家使用，价格要比其它类型的检出机略高一些。 
  
      主要技术指标：zui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