CN101498064A - 具有棉条称重控制的自调匀整系统及其重量控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有棉条称重控制的自调匀整系统及其重量控制方法，由给棉罗拉机构、圈条器、棉条桶、及自调匀整器组成，其中，包括棉层厚度检测传感器和/或棉条粗细检测传感器，系统中还包括用于称量棉条桶内棉条重量的称重传感器，其输出端与自调匀整器连接，用于控制给棉罗拉机构的输出速度，称重传感器由应变片和称重放大器组成，应变片为一桥式电阻电路。每连续生产一定长度的棉条，自调匀整系统检测棉条的重量，自调匀整器将检测的重量与已存入程序中的标准重量相比较，根据比较结果，控制给棉罗拉机构的输出速度。本发明实现在线检测超长片段棉条的重量，可以及时有效地修正棉条超长片段的重偏，降低了操作人员的劳动强度，提高了检测精度。

Description

具有棉条称重控制的自调匀整系统及其重量控制方法

技术领域

本发明涉及一种清梳联梳棉机的棉条定量控制机构，特别涉及一种可以在线检测超长片段棉条重量的具有棉条称重控制的自调匀整系统及其重量控制方法，属于纺织机械领域。

背景技术

在现有技术中，在梳棉机处理棉纤维的过程中，为控制棉条不匀，自调匀整控制系统的主要采用的控制形式基本上有三种，开环控制、闭环控制和混合环控制。其中开环控制，是在喂棉罗拉处利用位移传感器，检测喂入棉层的厚度，控制棉条短片段不匀；闭环控制，是在出棉喇叭口采用压力检测或采用凹凸罗拉、阶梯罗拉检测输出棉条的粗细，控制棉条长片段不匀；混合环控制，是采用开环加闭环的混合环检测方式，将两处检测到的信号，送入控制器，经计算机运算，使两环合理地协调作用，控制给棉罗拉的速度，既可有效地抑制短片段的波动，又可控制棉条重量。

如专利号为200320107067.2的中国专利“长片段自调匀整装置”，就公开了一种涉及梳棉机部件的长片段自调匀整装置，该装置具有安装在箱体内的下压辊传动机构，上压辊通过轴承安装在上压辊轴的右端，并与下压辊接触，上压辊轴的左侧装有压辊座，其中部装有弹簧，压辊座右端孔内装有支轴，左侧有外伸段，其左端下方与顶杆上方接触，顶杆下方装有传感器，传感器座装在箱体的底部。其优点是通过压辊座的机械式力臂放大作用，其放大的倍数为A2/A1，由于顶杆的位移量被放大，导致传感器的位移信号被放大，该信号反馈至喂入机构，使喂入量立即进行调整，保证了棉条厚薄匀整，符合设定的要求。

又如专利号为200520131015.8的中国专利“带棉条控制的自调匀整器”，该自调匀整器包括一个棉条厚度检测传感器，所述的棉条厚度检测传感器的探头弹压在棉条上，其输出端的引线与匀整器的输入端相连。使棉条厚度检测信号送入匀整器内的微处理器处理，并和原自调匀整器的各传感器信号的处理值一起叠加计算后得出的给棉电机电压值送入变频器控制给棉电机转速，从而保持生条定量，达到了降低生条重偏和重不匀的目的

目前，大部分纺织生产企业都采用混合环控制方式，尽管采用开环系统，可以有效抑制筵棉的波动，采用闭环系统可以补偿其余的未知因素的干扰，但也只是一定程度的改善，造成棉条不匀的因素还有很多。

在实际生产中，许多厂家不开(或不安装)空调，车间的温湿度无法保持(尤其在江南潮湿气候)，晴朗时相对湿度55％，阴雨天时相对湿度75％，温湿的变化可以引起原棉密度发生改变。当生产订单产量少、配棉品种多的时候，清梳联生产不能连接运转，只运转几个小时就能完成任务，需要更换新品种，导致前级工序的配棉混合度，及原棉密度都发生了变化，这时检测棉花的体积不能准确代表重量。

虽然经过自调匀整控制，几个小时后仍然会发生重偏，例如，当温湿度变化(55％-75％)，或原棉配棉变化(二级棉换成四级棉)后，棉条湿重从21克/5米，经过几个小时漂移到22克/5米甚至更多。在生产过程中，发生重偏的不只是一台，而是大多数机台同时偏轻或偏重，以往，生产厂在控制重偏方面，靠实验室人工逐台取样称重后，手工调整各机台自调匀整的给定值，纠正棉条的重偏，但这属于离线控制和滞后调节，如果实验室不及时发现并修正，重偏会更剧烈，造成大量废条，后道并条工序就会换牙频繁。

除了温湿度，及配棉品种外，清梳联系统中的棉箱、管道、开清棉工序机台状况，及抓棉机的工作效率等等，都会影响棉条的重偏，所以，这就需要自调匀整系统具备两个作用：一个是控制不匀率，一个是控制重偏。在前面所述的现有技术中，通过对长、短片段的控制，内不匀已有所改善，后面并条工序也可以改善内不匀，所以，更应当加强控制重偏。

发明内容

本发明主要目的在于解决上述问题，提供一种可以在线检测超长片段棉条重量，有效修正棉条超长片段重偏的具有棉条称重控制的自调匀整系统。

本发明的另一个主要目的，是提供一种使用上述具有棉条称重控制的自调匀整系统，在线检测超长片段棉条重量，并进行有效修正的重量控制方法。

为实现上述目的，所述的具有棉条称重控制的自调匀整系统：

由给棉罗拉机构、圈条器、棉条桶、及自调匀整器组成，所述系统中还包括用于称量所述棉条桶内棉条重量的称重传感器，其输出端与所述自调匀整器连接，所述自调匀整器的输出端与给棉罗拉机构连接，用于控制给棉罗拉机构的输出速度。

所述称重传感器由位于被称重棉条桶下部的应变片和称重放大器组成。

所述应变片为一桥式电阻电路，当所述棉条桶的重量变化时，其输出端会输出变化的电压信号，其输出电压信号通过四芯屏蔽线传输到所述称重放大器。

所述称重放大器由放大器、双积分电路、A/D转换器、及CPU组成，所述双积分电路用于对由应变片输入的信号电压和标准电压进行积分，A/D转换器用于将电压模拟信号转化为数字信号，CPU用于将数字信号换算成相应的重量值。所述的双积分电路由两个放大器组成，一个构成积分电路，分别对信号电压和标准电压进行积分，一个作为比较器，用于输出积分电路的翻转情况。

在系统中还包括棉层厚度检测传感器和/或棉条粗细检测传感器，所述棉层厚度检测传感器和棉条粗细检测传感器的输出端连接于所述自调匀整器。

一种利用上述的具有棉条称重控制的自调匀整系统进行重量控制的方法是，每连续生产一定长度的棉条，所述自调匀整系统通过称重传感器检测棉条的重量，并将检测到的重量值输出给自调匀整器，自调匀整器将检测的重量与已存入程序中的标准重量相比较，根据比较结果，控制给棉罗拉机构的输出速度。

棉条检测的一定长度至少在200米以上。

当被检测棉条的偏重率或偏轻率大于或等于1％时，所述自调匀整器通过程序相应调整给棉罗拉机构的输出速度；

其中，偏重率(偏轻率)＝(检测重量(G)-标准重量(G′))/标准重量(G′)。

综上内容，本发明所提供的具有棉条称重控制的自调匀整系统及其重量控制方法，在现有的检测喂入棉层厚度变化和棉条的粗细变化的基础上，再增加了一个在线检测超长片段棉条重量的闭环，这样，就可以更好地补偿各种因素对重偏造成的影响。

在棉条生产过程中，控制重偏的重要性体现在两个方面，首先控制了机台间不匀，从而降低总不匀，同时控制了班间、日间、月间不匀，从而保持生产整体的稳定性，控制定量，不仅是质量的要求，对精确控制原棉的用量也十分重要。

另外，本发明实现在线检测超长片段棉条的重量，反馈给自调匀整器，可以及时有效地修正棉条超长片段的重偏，不但降低了操作人员的劳动强度，同时大大提高了检测精度。

附图说明

图1本发明系统结构示意图；

图2本发明称重传感器结构示意图；

图3本发明称重传感器电路图；

图4本发明自调匀整器电路图。

如图1至图4所示，给棉罗拉机构1，圈条器2，棉条桶3，自调匀整器4，应变片5，称重放大器6，四芯屏蔽线7，称重传感器8。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

在实际生产过程中，为了纠正棉条的重偏，每个运转班实验室，都要人工逐台取样称重，一般每5米棉条作为一个试样，每个试样的重量比标准重量偏重1克(或偏轻1克)，就认为发生了重偏，此时，就需要人工修改自调匀整的给定值，也就是要调整给棉罗拉的速度。一般棉条的标准重量是20克-30克/5米，重偏1克/5米，即检测到重量漂移3％-5％，就需要人工修正。

为了能够实现在线检测超长片段棉条重量，及时有效地修正棉条超长片段的重偏，本发明的自调匀整系统，是在原有的长片段、短片段、混合环基础上增加了一个超长片段闭环。

如图1和图2所示，具有棉条称重控制的自调匀整系统：由给棉罗拉机构1、圈条器2、棉条桶3、及自调匀整器4组成，圈条器2设置在给棉罗拉机构1的输出端，棉条桶3设置在圈条器2的下方。该系统中包括，用于检测棉层厚度的棉层厚度检测传感器，和用于检测棉条粗细的棉条粗细检测传感器，本实施例是采用了混合环控制方式，以控制棉条不匀。棉层厚度检测传感器和棉条粗细检测传感器的输出端均与自调匀整器4相连接，自调匀整器4的输出端与给棉罗拉机构1相连接，根据检测结果，由自调匀整器4控制给棉罗拉机构1的输出速度。

本实施例，在自调匀整系统中，还增加了称重传感器8，称重传感器8用于检测棉条桶3内超长片段棉条的重量，其输出端通过引线与自调匀整器4相连接，将检测到的重量值反馈给自调匀整器4，并通过自调匀整器4控制给棉罗拉机构1的输出速度。

称重传感器8由位于被称重棉条桶3下部的应变片5和称重放大器6组成。由于棉条桶3呈圆形，三点决定一个平面，一般使用3-4个应变片5承载棉条桶3和圈条器2的重量。

如图3所示，应变片5是由R1-R4组成的桥式电阻电路，两端加上电压为15V的电源，当应变片5的承载重量变化后，也就是，当棉条桶3的重量增加时，应变片5弯曲，桥式电路的阻值发生变化，桥式电路的另外两端就会输出一个与承载重量成比例的电压输出信号mv，该电压输出信号mv通过四芯屏蔽线7传输到称重放大器6。

图3中，A-：信号负极；A+：信号正极；Gnd：地线；Vcc：电源。

称重放大器6由放大器(OP07)、双积分电路、A/D转换器、及CPU8031组成，其中，双积分电路由两个OP07放大器组成，一个构成积分电路，分别对信号电压和标准电压进行积分，一个作为比较器，输出积分电路的翻转情况，这一过程由CPU8031控制。

上述电压输出信号mv经过OP07放大器后，送到双积分电路，再经过A/D转换器，将检测到的电压信号转化为数字信号，将数字信号输入给CPU8031，换算成重量后再由串行口经MAX1483传输给自调匀整器4。

称重传感器8与自调匀整器4之间的通讯，是使用RS485总线通讯，RS485接口是工控机器的标准接口，不需要再加任何硬件配置，只是用一对双绞线将自调匀整器4、称重放大器6上串行接口的“A”、“B”端连接起来，称重放大器6中的CPU就可以将承载重量值传输给自调匀整器4中的CPU。

如图4所示，自调匀整器4中的CPU80C196使用5v-1作为电源，串行口驱动器MAX1483使用5v-2作为电源，称重传感器8检测到的重量值通过RS485总线传输到MAX1483的A、B端，经过MAX1483驱动，同时采用施密特触发器对通讯信号进行整形滤波，传给高速光耦6N136，6N136将CPU控制电路与外界RS485通讯线隔离，避免RS485总线上的干扰尖峰，CPU80C196收到重量值，与已设定在CPU中的标准重量值相比较，根据偏差修正给棉罗拉机构1的输出速度。

一般情况下，应变片5所需承载的总重量约为350kg，而应变片5的最大量程是500kg，可以精确检测到0.05kg，检测精度是0.05/500＝0.0001，即万分之一，由此可知，通过检测超长片段棉条的重量，应变片5可以准确发现棉条3％-5％的重偏。

假定，棉条的标准重量＝5克/米，标准总重量＝检测长度×5克/米，精度＝最小测量单位÷标准总重量。

表1：检测长度与精度的关系

 

检测长度(米)	标准总重量(kg)	最小测量单位(kg)	精度
				4750	23.75	0.05	0.21％
3250	16.25	0.05	0.31％
				1750	8.75	0.05	0.57％
250	1.25	0.05	4％

从表1中可知，如果每250米检测一次重量，这250米棉条的标准重量是250米×5克/米＝1.25kg，最小测量单位是0.05kg，检测精度可以达到0.05kg÷1.25kg＝4％，就是说标准重量是25克/5米，重量偏差4％，即偏差1克/5米，刚好可以被检测到。

以此类推，如果每4750米检测一次重量，这4750米棉条的标准重量是4750米×5克/米＝23.75kg，最小测量单位是0.05kg，检测精度可以达到0.05kg÷23.75kg＝0.21％，就是说标准重量是25克/5米，重量偏差0.21％，即偏差0.05克/5米，就可以被检测到。

从表1中可以看出，只要中途不换棉条桶4，检测长度越长，其检测精度远高于实验室人工检测精度4％。

基于上述数据，本发明提供了一种利用上述具有棉条称重控制的自调匀整系统进行重量控制的方法，该方法是，每连续生产一定长度L的棉条，一般长度L至少在200米以上，下面以检测长度为2000米为例，自调匀整系统通过称重传感器8定时检测棉条的重量，并将检测到的重量值输出给自调匀整器4，自调匀整器4将检测的重量G与已存入程序中的标准重量G′相比较，根据比较结果，控制给棉罗拉机构1的输出速度，例如，可规定棉条标准湿重为25克/5米，这样，2000米的标准重量就是10kg。

表2

 

检测长度	检测重量	棉条重量	标准重量	偏重率	程序措施
						100米	350.5kg	无	10.0kg	无
2100米	360.5kg	10.0kg	10.0kg	无
						4100米	370.9kg	10.4kg	10.0kg	4％	偏重，给棉输出下调4％

偏重率(偏轻率)＝(检测重量(G)-标准重量(G′))/标准重量(G′)。

从表2中可知，当棉条长度为100米时，称重传感器8检测到的重量是350.5kg，连续生产到2100米时，检测到的重量是360.5kg，这2000米的重量是360.5kg-350.5kg＝10kg，符合标准，自调匀整长、短片段的输出保持不变。

如果又连接生产了2000米，检测到的重量从360.5kg增加到370.9kg，那么这2000米棉条的重量是370.9kg-360.5kg＝10.4kg，与2000米的标准重量10kg相比，偏重了4％，即偏重了1克/5米，自调匀整器4通过程序将给棉罗位机构1输出速度下降4％，这样就可以代替现有技术中的手工取样，自动及时纠正重偏。

目前，在实际生产过程中，棉条桶3有两种规格，一种是5000米满桶，检测长度在250-5000米，另一种是9000米满桶，检测长度在250-9000米。每个棉条桶3测量一定长度L(如2000米)的重量，换棉条桶3后，重新测量固定长度L(还是2000米)的重量。

在一般情况下，偏重或偏轻比率极低时，不必要改变给棉罗拉机构1的输出速度，只有当偏重或偏轻比率大于或等于1％时，自调匀整器4才调整给棉罗拉机构1的输出速度。

如上所述，结合附图和实施例所给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1、一种具有棉条称重控制的自调匀整系统，由给棉罗拉机构(1)、圈条器(2)、棉条桶(3)、及自调匀整器(4)组成，其特征在于：在所述系统中，包括用于称量所述棉条桶(3)内棉条重量的称重传感器(8)，其输出端与所述自调匀整器(4)连接，所述自调匀整器(4)的输出端与给棉罗拉机构(1)连接，用于控制给棉罗拉机构(1)的输出速度。

2、根据权利要求1所述的具有棉条称重控制的自调匀整系统，其特征在于：所述称重传感器(8)由位于被称重棉条桶(3)下部的应变片(5)和称重放大器(6)组成。

3、根据权利要求2所述的具有棉条称重控制的自调匀整系统，其特征在于：所述应变片(6)为一桥式电阻电路，当所述棉条桶(3)的重量变化时，其输出端会输出变化的电压信号，其输出电压信号通过四芯屏蔽线传输到所述称重放大器(6)。

4、根据权利要求2或3所述的具有棉条称重控制的自调匀整系统，其特征在于：所述称重放大器(6)由放大器、双积分电路、A/D转换器、及CPU组成，所述双积分电路用于对由应变片(5)输入的信号电压和标准电压进行积分，A/D转换器用于将电压模拟信号转化为数字信号，CPU用于将数字信号换算成相应的重量值。

5、根据权利要求4所述的具有棉条称重控制的自调匀整系统，其特征在于：所述的双积分电路由两个放大器组成，一个构成积分电路，分别对信号电压和标准电压进行积分，一个作为比较器，用于输出积分电路的翻转情况。

6、根据权利要求1所述的具有棉条称重控制的自调匀整系统，其特征在于：在所述系统中还包括棉层厚度检测传感器和/或棉条粗细检测传感器，所述棉层厚度检测传感器和棉条粗细检测传感器的输出端连接于所述自调匀整器(4)。

7、一种利用如权利要求1所述的具有棉条称重控制的自调匀整系统进行重量控制的方法，其特征在于：每连续生产一定长度(L)的棉条，所述自调匀整系统通过称重传感器(8)检测棉条的重量(G)，并将检测到的重量值(G)输出给自调匀整器(5)，自调匀整器(5)将检测重量(G)与已存入程序中的标准重量(G′)相比较，根据比较结果，控制给棉罗拉机构(1)的输出速度。

8、根据权利要求7所述的棉条重量控制方法，其特征在于：棉条检测的长度(L)至少在200米以上。

9、根据权利要求7或8所述的棉条重量控制方法，其特征在于：当被检测棉条的偏重率或偏轻率大于或等于1％时，所述自调匀整器(4)通过程序相应调整给棉罗拉机构(1)的输出速度；

其中，偏重率(偏轻率)＝(检测重量(G)-标准重量(G′))/标准重量(G′)。

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