關(guān)鍵詞：棉紡  異性纖維  檢測  清除效率  開清棉

    棉花異性纖維是指在棉花中混入的有害非棉纖維性雜物或異色的棉纖維等，通常又稱為“三絲”，種類繁多，一般在紡織加工過程中不易排除。這些異性纖維不僅會(huì)降低紡紗的效率，還會(huì)造成布面疵點(diǎn)，降低產(chǎn)品等級(jí)，給棉紡企業(yè)造成極大損失。
    人工挑揀異纖不僅工作環(huán)境惡劣，勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低下，而且清除效率隨人員素質(zhì)波動(dòng)，很難保持穩(wěn)定。為此，國內(nèi)外開發(fā)了多種自動(dòng)清除異纖的設(shè)備，陜西長嶺紡織機(jī)電科技有限公司研制了集機(jī)、光、電、氣技術(shù)于一體的CLCS型棉花異纖清除機(jī)(以下簡稱CLCS)，該機(jī)采用高速光電檢測技術(shù)、模式識(shí)別圖像處理技術(shù)和快速高壓噴氣技術(shù)，可在開清棉或清梳聯(lián)生產(chǎn)過程中在線自動(dòng)清除棉花中各類異纖。
    1  異纖清除機(jī)工作原理
  所有異纖清除設(shè)備均采用光電檢測方式識(shí)別異纖，利用高壓噴氣技術(shù)分離異纖。經(jīng)充分開松的原棉在壓縮空氣的帶動(dòng)下，經(jīng)過渡轉(zhuǎn)接管道形成薄棉層，進(jìn)入由透光玻璃構(gòu)成的扁平檢測通道；兩面的高亮度光源對(duì)棉層和異纖均勻照亮；兩邊的高速CCD攝像機(jī)對(duì)經(jīng)過的棉花和異纖圖像進(jìn)行掃描，采集它們的光信號(hào)，并將圖像信號(hào)傳送至采集處理硬件電路。圖像處理系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)的模式識(shí)別處理算法處理圖像信號(hào)，判別是否存在異纖。一旦發(fā)現(xiàn)異纖，即對(duì)分割出的區(qū)域進(jìn)行定位，將異纖位置信息轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)裝置在異纖經(jīng)過清除區(qū)域時(shí)，開啟對(duì)應(yīng)的快速高壓氣閥，噴射高壓氣體將異纖吹出傳送管道，落人廢棉收集箱中。
    2  清除機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)及對(duì)清除效果的影響?yīng)?br>     2.1檢測系統(tǒng)
    目前異纖清除設(shè)備對(duì)與棉花顏色有差異的異纖檢測所采用的光電傳感器主要有兩種：彩色CCD攝像機(jī)和彩色光敏二極管陣列。這兩種器件都能夠很好地檢測出異色異纖、異物。光敏二極管陣列長度一般與檢測區(qū)寬度相同，二極管個(gè)數(shù)—般為100-200只。光學(xué)系統(tǒng)將檢測區(qū)圖像成像在CCD器件上，由于感光像元一般在2000以上，分辨率比較高，最高可達(dá)到0.3mm。但這個(gè)分辨率對(duì)檢測單根發(fā)絲或麻絲纖維仍顯不足，只能在發(fā)絲橫向通過檢測區(qū)時(shí)才能檢測出。多數(shù)產(chǎn)品采用的彩色CCD攝像機(jī)一般由3條平行排列的CCD組成，每條檢測紅綠藍(lán)中的一種顏色，3個(gè)CCD檢測的圖像點(diǎn)在空間相差一定距離。CLCS采用具有棱鏡分光技術(shù)的彩色CCD攝像機(jī)采集多光譜圖像，其優(yōu)點(diǎn)在于：(1) 3個(gè)CCD所采集圖像為同一點(diǎn)圖像，不需進(jìn)行空間校正，避免了速度差異引起的空間校正誤差，保證所采集圖像的真實(shí)性(2)分色原理是將三色能量分別投射到3個(gè)CCD上，與使用濾色鏡的彩色攝像機(jī)相比，能量損失少，光學(xué)響應(yīng)曲線一致性好。
    對(duì)無色或白色丙綸絲等的檢測，主要采用紫外線和超聲波兩種技術(shù)。超聲波利用棉花和丙綸絲對(duì)超聲波的吸收、反射特性的差異進(jìn)行檢測，由于異纖尺寸較小，加上飛行速度為每秒十幾米，檢測效果不很理想。紫外線檢測利用白色丙綸絲或滌綸材料等具有熒光效應(yīng)的特性進(jìn)行檢測。當(dāng)丙綸絲等材料添加增白劑后，增白劑的熒光效應(yīng)會(huì)使這些物質(zhì)在紫外線照射下發(fā)出熒光，通過檢測熒光來檢測白色異纖。這種技術(shù)對(duì)沒有添加增白劑的異纖無法檢測。另外，由于熒光亮度很小，當(dāng)環(huán)境或背景光線很亮?xí)r，很難區(qū)分出熒光，只有在較暗的環(huán)境下，紫外線照射的熒光異纖與棉花的差異才會(huì)明顯，有利于檢測。
    2.2  采集處理系統(tǒng)
    異纖清除機(jī)檢測的棉花通常是在壓縮空氣帶動(dòng)下飛過檢測區(qū)，棉花的速度一般為8～16m／s，多數(shù)約12m／s，如此高的速度要求圖像的采集頻率必須足夠高才能不丟失異纖，一般采樣頻率為3 kHz，即縱向每4mm采樣一次(棉速12 m／s)。CLCS工作頻率6kHz，對(duì)每2mm的圖像采集一次，檢測精度提高了一倍，數(shù)據(jù)量也增加一倍，為此，采用4個(gè)高速DSP并行處理，強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力可確保90％以上的檢測效率。
    2.3  剔除系統(tǒng)
    清除機(jī)都采用高壓氣體快速清除異纖，氣閥個(gè)數(shù)一般為16只，均勻分布在通道寬度范圍內(nèi)。CLCS選用美國快速氣動(dòng)電磁閥，利用先導(dǎo)閥能夠在8ms內(nèi)完全將氣閥打開，按設(shè)定時(shí)間噴出0．6 MPa的高壓氣流將異纖吹人廢棉箱。廢棉箱設(shè)計(jì)有氣流泄放回路，使高壓氣流迅速釋放，避免氣流回旋將噴出的異纖卷回輸棉通道。抽廢棉系統(tǒng)間歇工作，在廢棉積累到一定量時(shí)開啟風(fēng)機(jī)、通道閥門和補(bǔ)風(fēng)閥門，將廢棉抽出。補(bǔ)風(fēng)閥門的特殊控制方式使抽廢棉對(duì)正常的輸棉影響很小。
    棉花流速的不均勻和波動(dòng)對(duì)氣動(dòng)清除效率有很大影響，尤其是老式開清機(jī)給棉不均勻，給棉量的多少直接影響棉流的速度，造成棉流忽快忽慢，在較大的范圍內(nèi)變化。為了適應(yīng)這種變化，異纖清除機(jī)的噴氣時(shí)間會(huì)增加，帶出的好纖維量也增加。因此，有的產(chǎn)品增加開棉機(jī)來進(jìn)一步開松棉花，并穩(wěn)定棉花的速度，這樣可減少帶出的棉花量，提高清除效果。
    3 使用情況分析
    根據(jù)CLCS在開清棉和清梳聯(lián)生產(chǎn)線的現(xiàn)場使用經(jīng)驗(yàn)，我們體會(huì)到，在原棉生產(chǎn)階段，清除異纖的效果除了對(duì)清除機(jī)本身的技術(shù)水平有很高要求外，還與使用現(xiàn)場的眾多因素有關(guān)系，在棉花充分開松的條件下，清除效率能夠達(dá)到85％以上。
    3.1  安裝位置
    清除機(jī)在開清棉或清梳聯(lián)生產(chǎn)線中的安裝位置對(duì)使用效果有很大影響。實(shí)驗(yàn)證明，原棉中的異纖在經(jīng)過開清直到梳棉前，都不會(huì)被打碎，只有經(jīng)過梳棉機(jī)處理后，才被分解成細(xì)小的纖維，大量擴(kuò)散。隨著開清生產(chǎn)流程由前到后，原棉的開松度愈來愈高，棉塊也越小，異纖、雜物越容易暴露在表面，即使夾在中間，由于棉層較薄，透射光也可讓有色的異纖暴露，使異纖的識(shí)別率大大提高。因此，機(jī)器最好安裝在精細(xì)開棉機(jī)或最后一臺(tái)清棉機(jī)之后，此時(shí)，識(shí)別效率高，噴除異纖所帶的好纖維量少，效果最佳。據(jù)資料介紹，有的產(chǎn)品安裝在抓棉機(jī)后，由于棉塊過大，造成清除效率大幅下降，不足40％，嚴(yán)重影響使用效果。
    3.2  產(chǎn)量和流速
    生產(chǎn)線的產(chǎn)量、棉流流速和棉流的均勻性對(duì)異纖清除機(jī)的效果也有影響。生產(chǎn)線的產(chǎn)量決定了輸棉管道的過棉量，產(chǎn)量大則經(jīng)過檢測區(qū)的棉層厚，夾帶在中間的異纖不容易被檢測出來。流速高則在同樣的檢測頻率下，相同面積的采樣率減少，造成分辨率下降，對(duì)細(xì)小異纖的識(shí)別率下降。經(jīng)過異纖清除機(jī)的棉花流量是否均勻也會(huì)影響檢測效果，尤其對(duì)于老式開清機(jī)，后道工序用棉波動(dòng)性較大，棉流不均勻，中間存在間歇期，給棉時(shí)棉量很大，超出平均產(chǎn)量，這也會(huì)降低機(jī)器的檢出效果。
    3.3  機(jī)器維護(hù)、保養(yǎng)
    由于清除機(jī)采用光電檢測，檢測區(qū)和光路的透光、反光性能直接影響檢測效果。原棉中含有的大量灰塵和糖分，加上生產(chǎn)車間濕度較大，使過花通道的玻璃很容易被污染，積累的灰塵使玻璃透光性降低，嚴(yán)重影響檢測系統(tǒng)采集的圖像質(zhì)量，圖像清晰度變差，識(shí)別率下降。為了保證機(jī)器的使用效果，必須定期清潔透光玻璃以及光路中的各種部件。
    4 結(jié)  語
    異纖清除機(jī)的清除效率由多種因素決定。同樣的設(shè)備，參數(shù)設(shè)置和使用環(huán)境不同，效果也會(huì)存在差異。由于棉花中的棉籽殼、秸稈、葉屑等雜物的影響，異纖判識(shí)時(shí)會(huì)考慮面積因素，導(dǎo)致前紡中清除的絕大部分是有一定面積的異纖，對(duì)于其中的細(xì)絲狀或單纖維的異纖，還需結(jié)合后道工序在成紗等環(huán)節(jié)進(jìn)行清除。
    在開清棉或清梳聯(lián)階段使用異纖清除機(jī)清除異纖可有效提高異纖的清除效率，大大降低了異纖的擴(kuò)散。