CN1092121A - 纱厂粗纺机的在线质量检控方法及设备 - Google Patents

Abstract

借助探测器(1)记录所生产的棉条(2)的横截面 波动。用所测得的数据来导出若干产品质量参数，其 中的一个参数是由质量分布不均匀度形成的。这些 测量信号和作为被测棉条(2)期望重量偏差的第一个 极限值进行比较。该极限值是质量分布不均匀度和 可选择极限值系数的乘积。任何超过第一极限值的 超出数都被认为是出现的密区。

Description

本发明涉及一种在纺纱厂粗纺机生产线上的产品质量检控方法。该方法是通过测定所生产棉纱横截面的波动以及根据测试设备中测得的信号来导出产品质量参数检测这些参数相对于可选极限值的偏差和由质量不均匀度形成所述参数之一。

例如在USTER  SLIVERDATA数据处理系统中就使用了这种产品质量的检控方法（USTER是Zell  weger  Uster  AG的注册商标）。上述系统在纺纱厂的粗纺机上被用于监测生产过程和产品质量。在产品质量检控范围内，除了监测质量不均匀度以外，还监测棉条个数以及周期性和实际上的周期性质量波动情况。

众所周知，影响着最终成品质量的大多数缺陷是由棉条个数、棉条不均匀度、周期性质量分布波动和抽纱缺陷造成的。此外，根据实际生产经验知道：一些短密区也能造成质量问题。因为这种密区会导致生产中的成本剧增，也会影响最终成品的质量和降低所有工艺步骤的效率。

到目前为止监测这些短密区还只能在实验室进行。棉条堆积、机器另件缺陷、不当的维护和清洗以及经常发生的机器设定错误都是引起所述短密区的因素。若考虑到现代的高质量抽纱机仅在一分钟内就能制成50个线轴或更多的纱线，那么就可知道实验室监控方法是不能解决产品质量缺陷的严重问题。这只能用“在线”检控法才可能解决。

本发明现在提供的就是在纱厂粗纺机的生产线上能监测所述短密区的一种在线检控方法。

本发明上述目的是通过下述方法达到的：将测得的一些信号同第一个极限值相比较，求得相对于被测棉条期望重量的偏差，所述极限值是作为质量分布不均匀度和可选定极限值系数的乘积而产生。而任何超过上述第一极限值的区域即被认为是一种密区。

本发明的这种方法能从某一长度和某一横截面的棉条可靠地检测那些密区。上述长度取决于棉条的传送速度和仪器的传感频率。一个典型实施例中的长度约为4厘米。不过这并不意味着测不出较短长度上的密区，只是不能保证百分之百的检测可靠性。根据质量分布不均匀度来确定上述第一个极限值的优点是所述的密区不是用它们横截面的绝对值而是用期望棉条重量的百分比所表示的横截面增量的相对值定义的。确切地说，这些密区在织物上引起的可辨认缺陷往往是隐蔽但用此法却可测定的。

因此在某些情况下，熟练的检测人员可预先对这种密区进行目测。但目前的情况就不可能了。这不仅是因为生产速度增大了，而且还因为生产棉条的机器，例如抽纱机、梳棉机和精梳机目前大多数都由外机壳全部罩住，因此根本不可能再用目测方法监测棉条了。另一方面，随着生产速度的增大，短密区的数量也有随之增多的趋势。这是由于这些密区主要由机器另件和抽吸系统的缺陷以及需要进行维修的机器部件无法控制的磨损引起的。而上述缺陷和磨损是随生产速度的增大而变得严重。

本发明还涉及使用上述监测方法的设备，该设备具有一个用于监测棉条横截面的探测器以及一个用来处理探测器信号的评价部件。该评价部件具有第一通道以确定所述的质量分布不均匀度。

本发明所述的设备的特点在于，其评价部件还有第二通道用以分析以超出第一个可调极限值的超出数表示的探测器信号，该极限值与棉条横截面的增大及也由在第一通道内测定的质量分布不均匀度所确定的尺寸相对应。

下面通过附图所示实例更详细地解释本发明典型的实施例。附图中：

图1示出纺织厂粗纺机的在线质量检控系统的原理图。而

图2所示的是信号处理过程的方框图。

图1示出了在纺纱厂的粗纺机上所使用的检控生产过程及产品质量的USTER

SLIVERDATA数据处理系统的结构。测量部件1是在每一传送中用于记录被监测纤维棉条2的横截面波动。该装置是安装在被监测的生产纤维棉条的机器上，也就是说例如安装在梳棉机、抽纱机或精梳机上。由于所述的测量部件1不属于本发明的主题，因此本文不用详细讨论。有关棉条横截面波动的特别有利的测量部件，可详阅美国US-A-4864853专利。

所述的测量信号是从测量部件1通过一个称为机器站3连接到处理机4。在由具体多达16台测量部件1所组成的一组设备各设置一台处理机4。除了从所述的测量部件1输入测量信号外，所述的机器站3还处理从一个生产线探测器（图中未示出）通过线路5馈进的输入信号。所述探测器记录有关速度、运行情况和停机次数。所记录的是监测与生产速度成正比的转轴转数，如传送筒或压延机的转轴转速。

来自生产线探测器的信号也同样经过机器站3输入所述的处理机4，以便用从各传送路线所测得测量值来计算产品质量和生产情况的数据并将该数据和输入的极限值相比较，若上述数据超过了极限值，处理机启动适宜的机器站3于是机器站3会启动相应动作。该动作或是在超限程度仍可接受不太严重的情况下，启动警示灯6;或是在超限严重情况下，通过线路7发出使机器停机的信号。

如图所示，每个机器站3有停机接线8和一个称为数字机终端9的连接。前者通过机器信号自动记录停机的原因;后者是输入和输出站，借此可输入各种代码和检索资料。

所述处理机4和一个中央单元10相连。该中央单元的主要功能是周期性地询问处理机，处理和储存测得的值和机器信号，控制与用户的对话和向更高级系统输出数据。连到该中央单元10的视频和/或打印机终端（图中未示）作为人机对话站。

由处理机4所计算的所述质量控制数据为以下几种：

质量分布不均匀度（棉条个数的变化系数）以CV%表示;

指示周期性和非周期性抽纱缺陷的质量分布波动图谱;

平均棉条个数相对于期望值（重量）的偏差，以A%表示。

因此所述系统可用作一种报警系统，对于上述每个质量参数都输入了各自的报警极限，当这些极限被超出时，对应于各自传送线的警示灯6（图1）开始闪烁。除了上述报警极限外，还输入大于1的停机系数，用于确定与“报警极限和停机系数的乘积偏离多少时，机器就停机。

波动系数取整个谱图分析长度上的平均值。为此每个传送线的谱图由处理机4连续测定。这个值被周期性地更新，其更新周期取决于这些机器的连续性，例如其范围在15分钟到几个小时之间。

众所周知，周期性和实际上的周期性缺陷，即所谓的抽纱波都可在谱图上识别。前者用一些烟囱状图形表示;而后者用一些山坡图形表示。为便于分析谱图，后者再被分成若干试验区域。对每一区域利用滤波器和报警极限确定从波形图或烟囱状图形的什么缺陷幅值开始报警的。而监测主要是基于对所述试验区或试验窗口中的值同围绕所述试验窗口的所谓基础窗口得到的值进行比较。当所述试验窗口的值与那些基础窗口值之比值大于报警极限值时，就发出警报。

由中央单元10所计算的生产数据串也被加到这些由处理机4所计算的质量数据中。所述的生产数据例如是：落纱筒个数或容器或交换次数、实际效率、生产量、在100%效率下每小时的理论上的可能产量、每一落纱筒或容器交换的时间、机器的停车次数、总的停车时间和测得的传送速度。

根据图2：机器站3以三个通道处理着由测量部件1测得的信号MS。其中在第一通道K1中，确定较小波动的棉条个数的波动系数CV%;在第二通道K2中确定棉条个数相对于所需数值的偏差A%;而在第三通道K3中则监测着短密区DS的情况。根据前述USTER  SLIVERDATA（数据处理）系统的配置情况和在所述处理机4及机器站3分别对波动系数及棉条个数偏差所进行的双重计算，不是本发明的主要内容。此外，通过将处理机4的功能合并入机器站3内便可免去这种双重计算。

在第一通道K1中测试着在100米长的棉条范围内截取约4厘米长的棉条个数的波动情况;和第一通道K1相反，第二通道K2是一个测长距通道，进行棉条个数相对于期望值偏差的测定，当被处理的对象或材料以及棉条个数变化时，测量部件1（图1）可对所述期望值进行校准。棉条个数相对于期望值的偏差被累计。因此棉条的波动情况自始至终被计算并储存在通道K2中。

在第三通道K3中，对纤维棉条2（图1）的短密区DS即在一定尺寸的横截面所发生的非周期性增量进行监测。大量产生的密区，是由棉条堆积，机器另件缺陷、不当的维护和清洗以及错误的机器调定等因素所致。这些因素会影响生产，导致成本提高甚至影响最终成品的质量和所有工艺步骤的效率。

到目前为止只能在实验室中也就是说离线地监测短密区，但实际上这是低效的。这是因为每层棉条分级中只监测产品的0.02%，因此靠实验室监测不是个好办法。此外，在现代高性能抽纱机上，每分钟就能从所生产的棉条中制造出50线轴或更多的纱线。

为记录密区DS，首先将密区定义为横截面相对于期望值的增加率（specific  increase），如在横截面上至少40%的增量，而相对于期望的棉条重量偏差的极限值是固定的。即系数K和通道K1中平均算得的不均匀度CV%的乘积为固定不变。其中K系数本身取决于棉条的每100米极限值允许超出多少。因此K值越大，允许超出值越小。

在这方面，期望的棉条重量不是一个静态量而是一个动态量。在工作状态下，可计算在每种情况下最近100米的棉条重量平均值从而确定系统的工作点。若该工作点亦即上述平均值偏离了期望的棉条重量，则就要修正所述极限值。

为了使用户能尽可能方便地使用该系统，可设定多个，例如8个可供选择的记录方案，而用户便可在这些记录方案中选定他认为最合适的一种。因此用户无须输入多位数值，而只须输入有关的记录方案例如利用一数字或字母即可。

下列表1给出了如何能确定记录方案的一个例子：

                          表1

表1的第一列总共给出8种记录方案EV;第二列是对100米长度上棉条的超出数的相应极限值GN;第三列是相对于期望的棉条重量（或100米棉条重量的平均值）偏差的极限值GA;最后第四列表示机器只停一次或由于标准统计的不均匀度波动而发出报警所对应多少千米的棉条长度。

在方案1到3中，每一超出数都要停机，所对应标准统计非均匀度波动的可能发生停机的棉条长度在100千米到10000千米之间。在其余的方案中，对应于超出数的GN值采用2、5、10、20或50，在这种情况下，正态统计不均匀度波动长度为每10000千米棉条可能停机一次。

下面给出确定密区DS极限值的一个例子：

假设：选定记录方案EV＝3;期望的棉条重量N_m＝0.28，对应于3.57克/米;CV%＝3。

所述极限值的计算为：GA＝5.8×CV%＝5.8×3%＝17.4%

所述绝对极限值等于期望的棉条重量加上所述的极限值GA，即3.57+0.62＝4.19克/米（和期望的棉条重量差不多）。

在目前的情况下，密区DS的极限值总计为4.19克/米。若这一极限值在100米棉条长度上被超出一次，则机器就要停机;若只超出极限值百分之几，则系统只发报警而不停机。

系统的工作条件如下：纤维棉条2每秒钟被测420次，并对在4厘米长的棉条上测得的值取平均值。这样，在每4厘米的棉条长度上，以在近期可予见的最大传送速度1000米/分钟传送，则至少可测得一个数据;若以较低的速度传送，则可测得更多的数据。这就意味着在4厘米长度上若存在密区必能100%地被记录下来。统计分析表明：既使在只有1厘米长度上也仍会有40%的被记录概率。

若所选定的记录方案EV太灵敏，则可将现有的极限值放宽附加输入百分数。例如若选定方案3，CV等于3.1%而极限值GA总计18%，若输入6%，则给定新的极限值为24%。方案EV的设定显示和输入以及附加百分点的输入，都可通过数字机终端9（见图1）进行。

Claims (10)

1、用于纺纱厂粗纺机的一种在线质量检控方法，该方法是通过记录所生产棉条的横截面变动和根据所得到的测量信号导出一些质量参数、这些质量参数相对于所选定极限值的偏差和所述质量参数之一的质量分布不均匀度，该方法的特征是所述测量信号都要和相对于被监测棉条(2)期望重量的偏差的第一极限值相比较，所述极限值作为质量分布不均匀度(CN%)和可选择极限值系数的乘积而产生；所述第一极限值的每个超出数(exceeding)即被定义为密区(DS)。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于：可以确定在一定长度上如100米的棉条重量的平均值;以及一旦所述工作点偏离所述期望重量时，所述平均值就构成所述期望重量。

3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于：对由测量信号求出的第一极限值的超出数和单位长度棉条所允许的数值的第二极限值进行比较，若第二极限被超出，则系统发出报警和/或机器停机。

4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于：如此选定所述的极限值系数，以致根据第二极限值，由正态统计的不均匀度所引起的报警和/或停机的概率分别为每十万米、百万米或千万米的棉条（2）一次报警或停机一次。

5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于：用于所述极限值系数、第一极限值和第二极限值的各种数值被组合为成对的值，这些值形成记录密区（DS）的记录方案，这些记录方案是可识别的;所述极限值是通过输入有关的记录方案而输入到机器的。

6、根据权利要求5所述的方法，其特征在于：输入机器的极限值通过输入附加的百分点而可被加宽。

7、实现权利要求1所述方法的设备，该设备具有一个用来监测棉条横截面的探测器和一个处理该探测器信号的评价部件，该部件具有用来测定质量分布不均匀度的第一通道，上述设备的特征在于该部件具有一个第二通道（K2），以便用第一可调极限值的超出数来分析探测器信号，该极限值对应于棉条（2）横截面的增量，而其尺寸也是由第一通道（K1）中确定的质量分布不均匀度所确定。

8、根据权利要求7所述的设备，其特征在于：用于记录第一极限值超出数的数值并用于将该数值和作为单位棉条长度超出数的允许数值第二极限值相比较的装置和用于当第二极限被超出时能发出报警（6）和/或使机器（7）停机的装置。

9、根据权利要求8所述的设备，其特征在于：所述极限值能以表格值形式输入到机器中，该表格包含有多个成对的相关值。

10、根据权利要求9所述的设备，其特征在于：输入到机器中的第一极限值可通过输入附加的数单独被加宽。

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